Làser: definició, cadena industrial, aplicacions i panorama global

El làser fa referència a la llum produïda per l'emissió estimulada d'àtoms, d'aquí el nom "làser". Des del segle XX, el làser ha estat una altra invenció important de la humanitat després de l'energia nuclear, els ordinadors i els semiconductors, i es coneix com el "ganivet més ràpid", el "regle més precís" i la "llum més brillant". Les seves aplicacions són extremadament àmplies, incloent-hi...marcatge làser, soldadura làser,tall per làser, comunicació per fibra òptica, telemetria làser, radar làser, armes làser, discs làser, correcció de la visió làser, cosmetologia làser, escaneig làser, matadors de mosquits làser i tecnologia d'assajos no destructius de fluorescència induïda per làser (LIF).

Cadena de la indústria làser

La indústria del làser és una indústria d'alta tecnologia integral centrada en la tecnologia làser, que abasta la recerca i el desenvolupament de materials làser, la fabricació de dispositius, la integració de sistemes i les aplicacions per a l'usuari final. Gira al voltant de la generació, el control, la transmissió i l'aplicació de làsers, implicant una cadena industrial completa des dels materials bàsics fins als productes finals.

Aigües amunt de la cadena industrial

Principalment inclou la producció i venda de materials làser i components de suport. Aquests materials, que formen la base dels equips làser, consisteixen en cristalls làser, gasos làser, làmpades làser i fonts d'alimentació làser. A més, inclou materials auxiliars de producció rellevants com ara lents òptiques, fonts de bombament, galvanòmetres i reixes de metall. La qualitat i el rendiment d'aquests materials i components influeixen directament en la qualitat i el rendiment dels equips làser.

Mitjana de la cadena industrial

Aquest segment es dedica principalment a la fabricació i venda de diversos làsers, així comequips de suport làsercom ara dispositius de control numèric i ordinadors. Els làsers són els components principals dels equips làser, amb diversos tipus que inclouen làsers d'estat sòlid, làsers de semiconductors i làsers de fibra. El procés intermedi també implica la integració i l'empaquetament de xips làser aigües amunt, dispositius optoelectrònics, mòduls i components òptics per produir diversos equips làser com ara màquines de tall per làser,màquines de soldadura làseri màquines de marcatge làser.

Aigües avall de la cadena industrial

Representa els camps d'aplicació dels equips làser, que abasten nombrosos sectors com la fabricació avançada, la salut, la recerca científica, les aplicacions de l'automoció i la tecnologia de la informació. Per exemple, les màquines de tall per làser es poden utilitzar per tallar materials metàl·lics, les màquines de soldadura per làser per soldar peces d'automoció i les màquines de marcatge per làser per marcar etiquetes de productes. En aquests camps, els equips làser tenen un paper crucial en l'impuls del desenvolupament i el progrés de les indústries relacionades.

Avantatges i principals camps d'aplicació de la tecnologia làser

La tecnologia làser, amb els seus avantatges d'alta precisió, alta eficiència i funcionament sense contacte, està jugant un paper cada cop més important en les indústries emergents estratègiques:

En l'àmbit de les tecnologies de la informació de nova generació, dóna suport al desenvolupament de nous sectors de visualització i comunicació, impulsant innovacions en tecnologies de la informació.
En el camp de la fabricació d'equips d'alta gamma, millora el nivell de fabricació verda i fabricació intel·ligent, cosa que permet el desenvolupament de ferrocarrils d'alta velocitat i instrumentació.
En el nou sector energètic, promou el desenvolupament de l'energia solar d'alta eficiència i les xarxes intel·ligents, accelerant l'aplicació de noves energies.
En el camp dels nous materials, permet un processament precís de materials, proporcionant un fort suport a la investigació i el desenvolupament de nous materials.
En la indústria dels vehicles de nova energia, optimitza el processament i la soldadura de peces d'automòbils, avançant en la modernització de la indústria dels vehicles de nova energia.
En el camp de la conservació d'energia i la protecció del medi ambient, s'aplica en la il·luminació de semiconductors, contribuint al progrés de la indústria de la conservació d'energia i la protecció del medi ambient.
En la indústria biològica, millora el rendiment dels equips mèdics avançats, impulsant la innovació en la indústria biològica.

No obstant això, en general, les aplicacions més esteses dels làsers continuen sent el processament de materials i la comunicació.

Patró global de la indústria làser

Països europeus: Van prendre el lideratge en la tecnologia làser i han acumulat una profunda experiència tècnica, mantenint avantatges en alta precisió, alta fiabilitat i aplicacions de mercat d'alta gamma (per exemple, tecnologia de semiconductors i litografia). Segons dades d'investigació de mercat, la indústria làser europea representa més del 30% de la quota de mercat mundial.
Estats Units: Ocupa una posició important en el mercat mundial en camps com el disseny de xips òptics d'alta gamma i la tecnologia d'integració fotònica de silici. En particular, IPG Photonics lidera el mercat mundial.mercat de làser de fibraEn general, la indústria làser dels EUA té gairebé el 20% de la quota de mercat mundial.
Japó i Corea del Sud: Tenen punts forts únics en la fabricació de precisió, la tecnologia òptica i les aplicacions en alguns segments de nínxol. Per exemple, el Japó lidera el món en preformes de fibra òptica i fibres òptiques especials, amb una quota de mercat global superior al 50%; l'empresa sud-coreana Meere té el 70% de la quota de mercat global en rectificadores de vores de visualització. Tanmateix, és difícil obtenir dades precises sobre la quota de mercat global de les indústries làser del Japó i Corea del Sud.
Xina: Té avantatges clars en la fabricació d'equips làser i domina el mercat mundial en aquest camp. El 2024, els ingressos del mercat mundial d'equips làser van ser d'aproximadament 21.800 milions de dòlars americans, dels quals els ingressos del mercat d'equips làser de la Xina van arribar als 89.700 milions de iuans (que representen el 56,6% del mercat mundial). No obstant això, si es considera tota la cadena industrial (inclosos els materials i components bàsics, la fabricació d'equips làser d'alta gamma i les aplicacions avançades), la quota de mercat de la Xina disminueix fins a aproximadament el 21% del total mundial.

Desenvolupament de la indústria làser de la Xina

Suport a polítiques

El govern xinès dóna gran importància al desenvolupament de la indústria làser i ha introduït una sèrie de polítiques de suport per promoure la R+D, la industrialització i l'expansió del mercat de la tecnologia làser.

Clústers industrials regionals

Actualment, la Xina té un gran nombre d'empreses a la cadena industrial del làser, i la competència industrial regional és ferotge. Els principals clústers industrials són els següents:

Vall de l'Òptica de Wuhan: Integrant profundament la innovació tecnològica i la innovació industrial, ha creat una terra alta per al desenvolupament de la indústria làser de la Xina. Reuneix més de 200 empreses de làser, que abasten diverses empreses de làsers de gas, estat sòlid i fibra amb alta, mitjana i baixa potència. S'ha format una cadena industrial completa, que abasta materials làser i components de suport aigües amunt, làsers i equips de suport a mitjans de producció, i aplicacions làser aigües avall.
Delta del riu Pearl: Impulsat per la demanda del mercat, estimula la demanda industrial de fabricació de làser i promou la millora de tots els enllaços de la cadena industrial. Com a mercat d'aplicacions més gran per a la indústria làser de la Xina, el seu volum d'exportació representa més del 30% del total nacional. L'escala industrial d'aquesta regió és d'aproximadament 13.000 milions de iuans, cosa que la converteix en el segon clúster de la indústria làser més gran de la Xina després de Wuhan.
Bohai Rim: Compta amb fortes capacitats tecnològiques d'R+D i una robusta demanda de mercat. Representat per Pequín, aquest mercat reuneix un gran nombre d'empreses de les indústries de les tecnologies de la informació i la comunicació, generant una forta demanda de productes làser.
Delta del riu Yangtze: Té una cadena industrial relativament completa, amb indústries distribuïdes principalment a Xangai, Nanjing, Wenzhou, Suzhou, Ningbo i altres ciutats. La indústria làser en aquesta regió es caracteritza per la innovació col·laborativa interregional, que impulsa la millora de la qualitat i l'eficiència aigües amunt i aigües avall de la cadena industrial a través d'empreses líders. El nombre de sol·licituds de patents en camps tecnològics bàsics com ara làsers ultraràpids isistemes de galvanòmetre d'alta precisióal delta del riu Yangtze augmenta una mitjana del 34% anual, i la taxa de conversió tecnològica és significativament més alta que la mitjana nacional.

Com a base de la indústria làser més gran de la Xina, Wuhan Optics Valley acull més de 300 empreses relacionades amb el làser, amb uns ingressos totals superiors als 20.000 milions de iuans. El valor de la producció anual dels productes de processament làser representa un terç del total nacional. Demostra avantatges significatius en talent, tecnologia, base industrial i mercat:

Avantatge del talent: Al voltant de la base es concentren al voltant de 18 institucions d'educació superior i 56 instituts de recerca científica de nivell provincial i ministerial, que formen més de 50.000 estudiants universitaris anualment i proporcionen abundants recursos de talent per a la indústria làser.
Avantatge tecnològic: Institucions com l'Institut de Recerca de Correus i Telecomunicacions de Wuhan i la Universitat de Ciència i Tecnologia de Huazhong es troben al capdavant nacional en tecnologia de comunicació òptica i processament làser, oferint un fort suport tècnic per al desenvolupament industrial.
Avantatge de la base industrial: Wuhan Optics Valley s'ha convertit en la base de fabricació de fibra òptica i cable i la base de producció d'equips làser més gran de la Xina, amb una sòlida base industrial.
Avantatge de mercat: La base té una gran quota en el mercat nacional de productes de fibra òptica i cable i en el mercat de dispositius optoelectrònics, i també ocupa una certa posició en la indústria optoelectrònica mundial, amb àmplies perspectives de mercat.

Dinàmica del mercat i components bàsics dels equips làser

Dinàmica del mercat dels equips làser

Els equips làser són equips típics d'ús general, amb una àmplia distribució en indústries com l'automoció, la 3C (informàtica, comunicació, electrònica de consum), la xapa metàl·lica i la construcció naval. La prosperitat de la indústria està altament correlacionada amb la macroeconomia, i les seves fluctuacions cícliques són bàsicament coherents amb el macrocicle de la indústria manufacturera. En els darrers anys, la disminució dels preus dels làsers ha provocat una reducció dels preus dels equips, millorant l'eficiència econòmica dels equips làser i accelerant la taxa de penetració de la indústria.

Tendències clau d'aplicació posterior:

Producció de bateries de liti: Els làsers s'utilitzen àmpliament en la producció de bateries de liti. Les bateries d'ions de liti tenen uns alts requisits de seguretat, consistència i densitat, i el processament làser té avantatges evidents en l'efecte i l'eficiència del processament. Actualment, amb el ràpid desenvolupament de vehicles de nova energia, la demanda d'equips de bateries de liti és forta i les empreses de bateries de liti estan ampliant la seva capacitat de producció. Donat l'ús generalitzat del tall, la neteja i el marcatge amb làser en la fabricació de bateries de liti, s'espera que la proporció d'equips de processament làser en la fabricació de bateries de liti d'energia arribi al 15-20% en el futur.
Neteja làser i revestiment làserAquests mercats d'aplicació emergents tenen àmplies perspectives. En comparació amb la neteja química i el polit mecànic, la neteja amb làser és respectuosa amb el medi ambient, no perjudicial, lliure de contaminació secundària i eficient. Pot substituir mercats existents com la neteja industrial i el polit manual, amb un enorme potencial de mercat. Els camps d'aplicació recentment desenvolupats inclouen la neteja de relíquies culturals, la neteja d'edificis i la neteja de carrers.
Indústria fotovoltaica: La tecnologia de processament làser pot millorar significativament l'eficiència de les cèl·lules fotovoltaiques. Impulsat per factors favorables com la contínua disminució dels costos de generació d'energia fotovoltaica i la demanda dels mercats emergents, el mercat fotovoltaic mundial continuarà creixent. El processament làser s'aplica en processos com l'ablació, el tall, el retall de vores i el dopatge en la producció de cèl·lules solars.

Components bàsics dels làsers

Estructura de costos: De l'estructura de costos dels làsers, les fibres òptiques especials, les fonts de bombament i els dispositius òptics són els principals components de costos, representant més del 80%. Entre ells, les fonts de bombament i les fibres òptiques especials són les fonts principals dels costos de matèries primeres per als làsers de fibra; en general, les fibres òptiques especials representen aproximadament el 20% i les fonts de bombament representen aproximadament el 30%.
Indicador clau de seguiment: Quan s'analitzen els components principals dels làsers, l'indicador més important és el grau d'autoproducció (o localització) d'aquests components principals. Una proporció més alta d'autoproducció (o localització) condueix a una disminució més ràpida dels costos de contractació.
Fonts de bombament: Com a font de llum dels làsers de fibra, les fonts de bombament s'utilitzen per excitar el medi de treball del làser i bombar les partícules actives des de l'estat fonamental fins a un nivell d'energia més alt per aconseguir la inversió de població. Segons les diferències en el medi de treball i les condicions de funcionament del làser, es divideixen en quatre tipus: excitació òptica (bombament òptic), excitació per descàrrega de gas, excitació química i excitació per energia nuclear. Els tipus corresponents de làsers són làsers de fibra, làsers de diòxid de carboni, làsers d'estat sòlid, etc.
Fibres òptiques especials: La característica principal que distingeix les fibres òptiques especials de les fibres òptiques ordinàries és el seu ús a longituds d'ona específiques. Les fibres dopades amb itterbi s'utilitzen com a medi de guany per a làsers de fibra i amplificadors de fibra, mentre que les fibres passives s'utilitzen per acobladors, pigtails i altres dispositius òptics.

Tendències de desenvolupament futur de la indústria làser

A mesura que la tecnologia làser s'integra profundament amb tecnologies emergents com la intel·ligència artificial i la Internet de les coses, i amb l'aparició contínua de nous làsers com els làsers ultraràpids ilàsers de fibra d'alta potència, la cadena industrial del làser es desenvoluparà a un nivell superior, aportant canvis revolucionaris a camps com el processament de materials i la biomedicina.

Mentrestant, a mesura que la indústria manufacturera global avança cap a la intel·ligència i l'ecologització, la fabricació làser, amb els seus avantatges d'alta precisió i forta adaptabilitat, accelerarà la seva penetració en camps de fabricació de precisió com ara panells de visualització, electrònica de consum i circuits integrats, ampliant encara més el seu mercat d'aplicacions.

A més, el suport continu a les polítiques nacionals per a la indústria làser i les polítiques pertinents introduïdes pels governs locals establiran una base sòlida per a la millora i l'expansió de lacadena industrial làser, promovent que la indústria del làser es desenvolupi en la direcció d'una major qualitat i una major eficiència.

Data de publicació: 03 de setembre de 2025

Entendre una cadena industrial en 10 minuts: la cadena industrial làser