Лазер: Определение, индустриална верига, приложения и глобален пейзаж

Лазерът се отнася до светлината, произведена от стимулираното излъчване на атоми, откъдето идва и името „лазер“. От 20-ти век насам лазерът е друго важно изобретение на човечеството след ядрената енергия, компютрите и полупроводниците и е известен като „най-бързия нож“, „най-точната линийка“ и „най-ярката светлина“. Приложенията му са изключително обширни, включителнолазерно маркиране, лазерно заваряване,лазерно рязане, оптична комуникация, лазерно определяне на разстоянието, лазерен радар, лазерни оръжия, лазерни дискове, лазерна корекция на зрението, лазерна козметология, лазерно сканиране, лазерни убийци на комари и технология за неразрушителен контрол с лазерно индуцирана флуоресценция (LIF).

Верига за лазерна индустрия

Лазерната индустрия е всеобхватна високотехнологична индустрия, съсредоточена върху лазерните технологии, обхващаща изследвания и разработки на лазерни материали, производство на устройства, системна интеграция и приложения за крайните потребители. Тя се върти около генерирането, контрола, предаването и приложението на лазери, включвайки пълна индустриална верига от основните материали до крайните продукти.

Нагоре по веригата на индустриалната верига

Това включва основно производството и продажбата на лазерни материали и поддържащи компоненти. Тези материали, които формират основата на лазерното оборудване, се състоят от лазерни кристали, лазерни газове, лазерни лампи и лазерни захранвания. Освен това, то обхваща и съответни производствени спомагателни материали, като оптични лещи, помпени източници, галванометри и решетки. Качеството и производителността на тези материали и компоненти пряко влияят върху качеството и производителността на лазерното оборудване.

Средната част на индустриалната верига

Този сегмент е ангажиран предимно с производството и продажбата на различни лазери, както илазерно поддържащо оборудванекато устройства за цифрово управление и компютри. Лазерите са основните компоненти на лазерното оборудване, с различни видове, включително твърдотелни лазери, полупроводникови лазери и влакнести лазери. Средният поток включва също интегриране и пакетиране на лазерни чипове, оптоелектронни устройства, модули и оптични компоненти за производство на различно лазерно оборудване, като например машини за лазерно рязане,лазерни заваръчни машинии машини за лазерно маркиране.

Надолу по веригата от индустриалната верига

Той представлява областите на приложение на лазерното оборудване, обхващащи множество сектори като модерно производство, здравеопазване, научни изследвания, автомобилни приложения и информационни технологии. Например, машини за лазерно рязане могат да се използват за рязане на метални материали, машини за лазерно заваряване за заваряване на автомобилни части, а машини за лазерно маркиране за маркиране на етикети на продукти. В тези области лазерното оборудване играе ключова роля за развитието и напредъка на свързаните индустрии.

Предимства и основни области на приложение на лазерната технология

Лазерната технология, с предимствата си на висока прецизност, висока ефективност и безконтактна работа, играе все по-важна роля в стратегически развиващите се индустрии:

В областта на информационните технологии от ново поколение, тя подкрепя развитието на нови сектори за дисплеи и комуникации, като стимулира иновациите в информационните технологии.
В областта на производството на висококачествено оборудване, това повишава нивото на зелено производство и интелигентно производство, като дава възможност за развитието на високоскоростни железопътни линии и инструменти.
В сектора на новата енергетика, тя насърчава развитието на високоефективна слънчева енергия и интелигентни мрежи, ускорявайки приложението на новата енергия.
В областта на новите материали, той позволява прецизна обработка на материалите, осигурявайки силна подкрепа за изследвания и разработки на нови материали.
В индустрията за нови енергийни превозни средства, тя оптимизира обработката и заваряването на автомобилни части, като по този начин ускорява модернизацията на индустрията за нови енергийни превозни средства.
В областта на енергоспестяването и опазването на околната среда, той се прилага в полупроводниковото осветление, допринасяйки за напредъка на индустрията за енергоспестяване и опазване на околната среда.
В биологичната индустрия, тя подобрява производителността на съвременното медицинско оборудване, стимулирайки иновациите в биологичната индустрия.

Въпреки това, като цяло, най-широко разпространените приложения на лазерите остават в обработката на материали и комуникациите.

Глобален модел на лазерната индустрия

Европейски страни: Те са поели водеща роля в лазерните технологии и са натрупали задълбочен технически опит, притежавайки предимства във висока прецизност, висока надеждност и приложения от висок клас на пазара (напр. полупроводникови и литографски технологии). Според данни от пазарни проучвания, европейската лазерна индустрия представлява над 30% от световния пазарен дял.
Съединените щати: Те заемат важна позиция на световния пазар в области като дизайна на висококачествени оптични чипове и технологията за интеграция на силициева фотоника. По-специално, IPG Photonics е лидер в световния пазар.пазар на фибро лазериКато цяло, американската лазерна индустрия държи близо 20% от световния пазарен дял.
Япония и Южна Корея: Те имат уникални силни страни в прецизното производство, оптичните технологии и приложенията в някои нишови сегменти. Например, Япония е световен лидер в производството на оптични влакнести заготовки и специални оптични влакна, с глобален пазарен дял над 50%; южнокорейската компания Meere държи 70% от световния пазарен дял на шлифовъчни машини за ръбове на дисплеи. Въпреки това, точни данни за общия световен пазарен дял на лазерните индустрии на Япония и Южна Корея са трудни за получаване.
Китай: Китай има ясни предимства в производството на лазерно оборудване и доминира на световния пазар в тази област. През 2024 г. приходите от световния пазар на лазерно оборудване са били приблизително 21,8 милиарда щатски долара, от които приходите от китайския пазар на лазерно оборудване са достигнали 89,7 милиарда юана (което представлява 56,6% от световния пазар). Въпреки това, когато се вземе предвид цялата индустриална верига (включително основни материали и компоненти, производство на висококачествено лазерно оборудване и съвременни приложения), пазарният дял на Китай намалява до приблизително 21% от общия световен дял.

Развитието на лазерната индустрия в Китай

Подкрепа за политики

Китайското правителство отдава голямо значение на развитието на лазерната индустрия и е въвело серия от подкрепящи политики за насърчаване на научноизследователската и развойна дейност, индустриализацията и разширяването на пазара на лазерни технологии.

Регионални индустриални клъстери

В момента Китай има голям брой предприятия в лазерната индустриална верига, а регионалната индустриална конкуренция е ожесточена. Основните индустриални клъстери са следните:

Оптична долина Ухан: Чрез дълбоко интегриране на технологичните иновации и индустриалните иновации, тя изгради планинска област за развитието на лазерната индустрия в Китай. Тя обединява над 200 лазерни предприятия, обхващащи различни газови, твърдотелни и влакнести лазери с висока, средна и ниска мощност. Формирана е цялостна индустриална верига, обхващаща лазерни материали нагоре по веригата и поддържащи компоненти, среднопотокови лазери и поддържащо оборудване, както и лазерни приложения надолу по веригата.
Делтата на Перлената река: Водена от пазарното търсене, тя стимулира индустриалното търсене на лазерно производство и насърчава подобряването на всички звена в индустриалната верига. Като най-големият пазар за приложения на китайската лазерна индустрия, обемът на износа ѝ представлява над 30% от общия за страната. Индустриалният мащаб на този регион е приблизително 13 милиарда юана, което го прави вторият по големина клъстер на лазерната индустрия в Китай след Ухан.
Бохай Рим: Пазарът се отличава със силни технологични възможности за научноизследователска и развойна дейност и стабилно пазарно търсене. Представен от Пекин, този пазар обединява голям брой предприятия в ИТ и комуникационната индустрия, генерирайки силно търсене на лазерни продукти.
Делтата на река Яндзъ: Тя има относително завършена индустриална верига, като индустриите са разположени главно в Шанхай, Нанкин, Уенжоу, Суджоу, Нингбо и други градове. Лазерната индустрия в този регион се характеризира с междурегионални съвместни иновации, които стимулират подобряването на качеството и ефективността на горните и долните етапи на индустриалната верига чрез водещи предприятия. Броят на заявките за патенти в основни технологични области като ултрабързи лазери и...високопрецизни галванометрични системив делтата на река Яндзъ се увеличава средно с 34% годишно, а коефициентът на технологична конверсия е значително по-висок от средния за страната.

Като най-голямата база на лазерната индустрия в Китай, Wuhan Optics Valley е дом на повече от 300 предприятия, свързани с лазери, с общи приходи над 20 милиарда юана. Годишната производствена стойност на продуктите за лазерна обработка представлява една трета от общата национална стойност. Тя демонстрира значителни предимства по отношение на таланти, технологии, индустриална основа и пазар:

Предимство на талантите: Около базата са концентрирани около 18 висши учебни заведения и 56 научноизследователски института на провинциално и министерско ниво, които обучават над 50 000 студенти годишно, осигурявайки изобилие от таланти за лазерната индустрия.
Технологично предимство: Институции като Изследователския институт по пощи и телекомуникации в Ухан и Научно-технологичния университет Хуаджун са на водещо национално ниво в областта на оптичните комуникационни технологии и лазерната обработка, предлагайки силна техническа подкрепа за индустриалното развитие.
Предимство на индустриалната основа: Wuhan Optics Valley се е превърнала в най-голямата база за производство на оптични влакна и кабели, както и в база за производство на лазерно оборудване в Китай, със солидна индустриална основа.
Пазарно предимство: Базата държи голям дял на вътрешния пазар на оптични влакна и кабелни продукти и пазара на оптоелектронни устройства, а също така заема определена позиция в световната оптоелектронна индустрия, предлагайки широки пазарни перспективи.

Пазарна динамика и основни компоненти на лазерното оборудване

Пазарна динамика на лазерното оборудване

Лазерното оборудване е типично оборудване с общо предназначение, като неговите продукти са широко разпространени в индустрии като автомобилостроенето, 3C (компютри, комуникации, потребителска електроника), ламарина и корабостроенето. Просперитетът на индустрията е силно свързан с макроикономиката, а цикличните ѝ колебания са основно съвместими с макроцикъла на преработващата промишленост. През последните години спадът в цените на лазерите доведе до намаляване на цените на оборудването, подобрявайки икономическата ефективност на лазерното оборудване и ускорявайки степента на проникване на индустрията.

Ключови тенденции в приложенията надолу по веригата:

Производство на литиеви батерии: Лазерите се използват широко в производството на литиеви батерии. Литиево-йонните батерии имат високи изисквания за безопасност, консистенция и плътност, а лазерната обработка има очевидни предимства по отношение на ефекта на обработка и ефективността. В момента, с бързото развитие на новите енергийни превозни средства, търсенето на оборудване за литиеви батерии е силно и предприятията за литиеви батерии разширяват производствения си капацитет. Предвид широкото приложение на лазерно рязане, почистване и маркиране в производството на литиеви батерии, се очаква делът на оборудването за лазерна обработка в производството на литиеви батерии да достигне 15-20% в бъдеще.
Лазерно почистване и лазерно плакиранеТези нововъзникващи пазари на приложения имат широки перспективи. В сравнение с химическото почистване и механичното шлайфане, лазерното почистване е екологично, не увреждащо, без вторично замърсяване и ефикасно. То може да замени съществуващите пазари като промишлено почистване и ръчно полиране, с огромен пазарен потенциал. Новоразработените области на приложение включват почистване на културни реликви, почистване на сгради и почистване на улици.
Фотоволтаична индустрия: Технологията за лазерна обработка може значително да подобри ефективността на фотоволтаичните клетки. Воден от благоприятни фактори като непрекъснатия спад в разходите за производство на фотоволтаична енергия и търсенето от развиващите се пазари, световният пазар на фотоволтаични продукти ще продължи да расте. Лазерната обработка се прилага в процеси като аблация, рязане, оформяне на ръбове и легиране в производството на слънчеви клетки.

Основни компоненти на лазерите

Структура на разходите: От структурата на разходите за лазери, специалните оптични влакна, помпените източници и оптичните устройства са основните компоненти на разходите, представляващи над 80%. Сред тях помпените източници и специалните оптични влакна са основните източници на разходи за суровини за влакнести лазери - като цяло специалните оптични влакна представляват приблизително 20%, а помпените източници - приблизително 30%.
Ключов индикатор за проследяване: При анализа на основните компоненти на лазерите, най-важният индикатор е степента на самостоятелно производство (или локализация) на тези основни компоненти. По-високият дял на самостоятелно производство (или локализация) води до по-бърз спад в разходите за снабдяване.
Източници на помпи: Като източник на светлина във влакнестите лазери, помпените източници се използват за възбуждане на работната среда на лазера и изпомпване на активните частици от основно състояние до по-високо енергийно ниво, за да се постигне инверсия на популацията. Според разликите в работната среда и условията на работа на лазера, те се разделят на четири вида: оптично възбуждане (оптично изпомпване), газово-разрядно възбуждане, химическо възбуждане и ядрено-енергийно възбуждане. Съответните видове лазери са влакнести лазери, въглеродно-диоксидни лазери, твърдотелни лазери и др.
Специални оптични влакна: Основната характеристика, която отличава специалните оптични влакна от обикновените оптични влакна, е използването им при специфични дължини на вълните. Влакната, легирани с итербий, се използват като усилващи среди за влакнести лазери и влакнести усилватели, докато пасивните влакна се използват за разклонители, пигтейли и други оптични устройства.

Бъдещи тенденции в развитието на лазерната индустрия

Тъй като лазерната технология се интегрира дълбоко с нововъзникващи технологии като изкуствения интелект и интернет на нещата, както и с непрекъснатата поява на нови лазери, като ултрабързи лазери ивисокомощни фибро лазери, лазерната индустриална верига ще се развие на по-високо ниво, носейки революционни промени в области като обработката на материали и биомедицината.

Междувременно, тъй като световната производствена индустрия се движи към интелигентност и екологизация, лазерното производство, с предимствата си на висока прецизност и силна адаптивност, ще ускори навлизането си в области на прецизното производство, като например дисплеи, потребителска електроника и интегрални схеми, като допълнително разшири пазара на приложенията си.

Освен това, непрекъснатата подкрепа на националните политики за лазерната индустрия и съответните политики, въведени от местните власти, ще положат солидна основа за подобряване и разширяване на...лазерна индустриална верига, насърчавайки развитието на лазерната индустрия в посока на по-високо качество и по-висока ефективност.

Време на публикуване: 03 септември 2025 г.