Laser: Definisi, Rantaian Perindustrian, Aplikasi dan Landskap Global

Laser merujuk kepada cahaya yang dihasilkan oleh pancaran atom yang dirangsang, oleh itu dinamakan "laser". Sejak abad ke-20, laser telah menjadi satu lagi ciptaan utama manusia selepas tenaga nuklear, komputer dan semikonduktor, dan dikenali sebagai "pisau terpantas", "pembaris paling tepat" dan "cahaya paling terang". Aplikasinya sangat luas, termasukpenandaan laser, kimpalan laser,pemotongan laser, komunikasi gentian optik, julat laser, radar laser, senjata laser, cakera laser, pembetulan penglihatan laser, kosmetologi laser, pengimbasan laser, pembunuh nyamuk laser dan teknologi ujian tanpa musnah Pendarfluor Teraruh Laser (LIF).

Rantaian Industri Laser

Industri laser merupakan industri berteknologi tinggi yang komprehensif yang berpusat pada teknologi laser, meliputi penyelidikan dan pembangunan bahan laser, pembuatan peranti, penyepaduan sistem dan aplikasi pengguna akhir. Ia berkisar tentang penjanaan, kawalan, penghantaran dan aplikasi laser, yang melibatkan rantaian perindustrian yang lengkap daripada bahan asas hingga produk akhir.

Hulu Rantaian Perindustrian

Ia terutamanya merangkumi pengeluaran dan penjualan bahan laser dan komponen sokongan. Bahan-bahan ini, yang membentuk asas peralatan laser, terdiri daripada kristal laser, gas laser, lampu laser dan bekalan kuasa laser. Selain itu, ia merangkumi bahan tambahan pengeluaran yang berkaitan seperti kanta optik, sumber pam, galvanometer dan jeriji. Kualiti dan prestasi bahan dan komponen ini secara langsung memberi kesan kepada kualiti dan prestasi peralatan laser.

Pertengahan Rantaian Perindustrian

Segmen ini terutamanya terlibat dalam pembuatan dan penjualan pelbagai laser, sertaperalatan sokongan laserseperti peranti kawalan berangka dan komputer. Laser merupakan komponen teras peralatan laser, dengan pelbagai jenis termasuk laser keadaan pepejal, laser semikonduktor dan laser gentian. Pertengahan juga melibatkan penyepaduan dan pembungkusan cip laser huluan, peranti optoelektronik, modul dan komponen optik untuk menghasilkan pelbagai peralatan laser seperti mesin pemotong laser,mesin kimpalan laser, dan mesin penanda laser.

Hiliran Rantaian Perindustrian

Ia mewakili bidang aplikasi peralatan laser, meliputi pelbagai sektor seperti pembuatan termaju, penjagaan kesihatan, penyelidikan saintifik, aplikasi automotif dan teknologi maklumat. Contohnya, mesin pemotong laser boleh digunakan untuk memotong bahan logam, mesin kimpalan laser untuk mengimpal bahagian automotif dan mesin penanda laser untuk menandakan label produk. Dalam bidang ini, peralatan laser memainkan peranan penting dalam memacu pembangunan dan kemajuan industri berkaitan.

Kelebihan dan Bidang Aplikasi Utama Teknologi Laser

Teknologi laser, dengan kelebihan ketepatan tinggi, kecekapan tinggi dan operasi tanpa sentuhan, memainkan peranan yang semakin penting dalam industri strategik yang sedang membangun:

Dalam bidang teknologi maklumat generasi baharu, ia menyokong pembangunan sektor paparan dan komunikasi baharu, sekali gus memacu inovasi dalam teknologi maklumat.
Dalam bidang pembuatan peralatan mewah, ia meningkatkan tahap pembuatan hijau dan pembuatan pintar, sekali gus memperkasa pembangunan landasan kereta api berkelajuan tinggi dan instrumentasi.
Dalam sektor tenaga baharu, ia menggalakkan pembangunan tenaga suria berkecekapan tinggi dan grid pintar, sekali gus mempercepatkan penggunaan tenaga baharu.
Dalam bidang bahan baharu, ia membolehkan pemprosesan bahan yang tepat, memberikan sokongan kukuh untuk penyelidikan dan pembangunan bahan baharu.
Dalam industri kenderaan tenaga baharu, ia mengoptimumkan pemprosesan dan kimpalan bahagian automotif, sekali gus memajukan penaiktarafan industri kenderaan tenaga baharu.
Dalam bidang pemuliharaan tenaga dan perlindungan alam sekitar, ia digunakan dalam pencahayaan semikonduktor, menyumbang kepada kemajuan industri pemuliharaan tenaga dan perlindungan alam sekitar.
Dalam industri biologi, ia meningkatkan prestasi peralatan perubatan canggih, sekali gus memacu inovasi dalam industri biologi.

Walau bagaimanapun, secara keseluruhan, aplikasi laser yang paling meluas kekal dalam pemprosesan dan komunikasi bahan.

Corak Industri Laser Global

Negara-negara Eropah: Mereka menerajui teknologi laser pada peringkat awal dan telah mengumpulkan kepakaran teknikal yang mendalam, mempunyai kelebihan dalam ketepatan tinggi, kebolehpercayaan yang tinggi dan aplikasi pasaran mewah (contohnya, teknologi semikonduktor dan litografi). Menurut data kajian pasaran, industri laser Eropah menyumbang lebih 30% daripada bahagian pasaran global.
Amerika Syarikat: Ia menduduki kedudukan penting dalam pasaran global dalam bidang seperti reka bentuk cip optik mewah dan teknologi integrasi fotonik silikon. Khususnya, IPG Photonics menerajui pasaran globalpasaran laser gentianSecara keseluruhan, industri laser AS memegang hampir 20% daripada bahagian pasaran global.
Jepun dan Korea Selatan: Mereka mempunyai kekuatan unik dalam pembuatan jitu, teknologi optik dan aplikasi dalam beberapa segmen khusus. Contohnya, Jepun menerajui dunia dalam gentian optik prabentuk dan gentian optik khas, dengan bahagian pasaran global melebihi 50%; Syarikat Meere Korea Selatan memegang 70% daripada bahagian pasaran global dalam pengisar tepi paparan. Walau bagaimanapun, data yang tepat mengenai keseluruhan bahagian pasaran global industri laser Jepun dan Korea Selatan adalah sukar untuk diperoleh.
China: Ia mempunyai kelebihan tersendiri dalam pembuatan peralatan laser dan menguasai pasaran global dalam bidang ini. Pada tahun 2024, pendapatan pasaran peralatan laser global adalah kira-kira 21.8 bilion dolar AS, antaranya pendapatan pasaran peralatan laser China mencecah 89.7 bilion yuan (menyumbang 56.6% daripada pasaran global). Walau bagaimanapun, apabila mempertimbangkan keseluruhan rantaian perindustrian (termasuk bahan dan komponen teras, pembuatan peralatan laser mewah dan aplikasi canggih), bahagian pasaran China berkurangan kepada kira-kira 21% daripada jumlah global.

Pembangunan Industri Laser China

Sokongan Dasar

Kerajaan China amat mementingkan pembangunan industri laser dan telah memperkenalkan beberapa dasar sokongan untuk menggalakkan R&D, perindustrian dan pengembangan pasaran teknologi laser.

Kelompok Perindustrian Serantau

Pada masa ini, China mempunyai sejumlah besar perusahaan dalam rantaian perindustrian laser, dan persaingan perindustrian serantau adalah sengit. Kelompok perindustrian utama adalah seperti berikut:

Lembah Optik Wuhan: Dengan mengintegrasikan inovasi teknologi dan inovasi perindustrian secara mendalam, ia telah membina tanah tinggi untuk pembangunan industri laser China. Ia mengumpulkan lebih 200 perusahaan laser, meliputi pelbagai perusahaan laser gas, keadaan pepejal dan gentian dengan kuasa tinggi, sederhana dan rendah. Rantaian perindustrian yang lengkap telah dibentuk, merangkumi bahan laser huluan dan komponen sokongan, laser pertengahan dan peralatan sokongan, serta aplikasi laser hiliran.
Delta Sungai Mutiara: Didorong oleh permintaan pasaran, ia merangsang permintaan perindustrian untuk pembuatan laser dan menggalakkan peningkatan semua rangkaian dalam rantaian perindustrian. Sebagai pasaran aplikasi terbesar untuk industri laser China, jumlah eksportnya menyumbang lebih 30% daripada jumlah keseluruhan negara. Skala perindustrian rantau ini adalah kira-kira 13 bilion yuan, menjadikannya kluster industri laser kedua terbesar di China selepas Wuhan.
Bohai Rim: Ia mempunyai keupayaan R&D teknologi yang kukuh dan permintaan pasaran yang teguh. Diwakili oleh Beijing, pasaran ini mengumpulkan sebilangan besar perusahaan dalam industri IT dan komunikasi, menjana permintaan yang kukuh untuk produk laser.
Delta Sungai Yangtze: Ia mempunyai rantaian perindustrian yang agak lengkap, dengan industri-industri yang kebanyakannya tersebar di Shanghai, Nanjing, Wenzhou, Suzhou, Ningbo, dan bandar-bandar lain. Industri laser di rantau ini dicirikan oleh inovasi kolaboratif merentas wilayah, memacu peningkatan kualiti dan kecekapan huluan dan hiliran rantaian perindustrian melalui perusahaan terkemuka. Bilangan permohonan paten dalam bidang teknologi teras seperti laser ultrapantas dansistem galvanometer ketepatan tinggidi Delta Sungai Yangtze meningkat sebanyak purata 34% setiap tahun, dan kadar penukaran teknologi adalah jauh lebih tinggi daripada purata kebangsaan.

Sebagai pangkalan industri laser terbesar di China, Wuhan Optics Valley menempatkan lebih daripada 300 perusahaan berkaitan laser, dengan jumlah pendapatan melebihi 20 bilion yuan. Nilai output tahunan produk pemprosesan laser menyumbang satu pertiga daripada jumlah keseluruhan negara. Ia menunjukkan kelebihan ketara dalam bakat, teknologi, asas perindustrian dan pasaran:

Kelebihan Bakat: Kira-kira 18 institusi pengajian tinggi dan 56 institut penyelidikan saintifik peringkat wilayah dan menteri tertumpu di sekitar pangkalan tersebut, memupuk lebih 50,000 pelajar kolej setiap tahun, menyediakan sumber bakat yang banyak untuk industri laser.
Kelebihan Teknologi: Institusi seperti Institut Penyelidikan Pos dan Telekomunikasi Wuhan dan Universiti Sains dan Teknologi Huazhong berada di peringkat peneraju domestik dalam teknologi komunikasi optik dan pemprosesan laser, menawarkan sokongan teknikal yang kukuh untuk pembangunan perindustrian.
Kelebihan Asas Perindustrian: Wuhan Optics Valley telah berkembang menjadi pangkalan pembuatan gentian optik dan kabel serta pangkalan pengeluaran peralatan laser terbesar di China, dengan asas perindustrian yang kukuh.
Kelebihan Pasaran: Pangkalan ini memegang bahagian yang besar dalam pasaran produk gentian optik dan kabel domestik dan pasaran peranti optoelektronik, dan juga menduduki kedudukan tertentu dalam industri optoelektronik global, dengan prospek pasaran yang luas.

Dinamik Pasaran dan Komponen Teras Peralatan Laser

Dinamik Pasaran Peralatan Laser

Peralatan laser merupakan peralatan kegunaan umum yang tipikal, dengan hilirannya diedarkan secara meluas dalam industri seperti automotif, 3C (komputer, komunikasi, elektronik pengguna), kepingan logam dan pembinaan kapal. Kemakmuran industri ini sangat berkait rapat dengan makroekonomi, dan turun naik kitarannya pada asasnya konsisten dengan kitaran makro industri pembuatan. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penurunan harga laser telah menyebabkan pengurangan harga peralatan, meningkatkan kecekapan ekonomi peralatan laser dan mempercepatkan kadar penembusan industri.

Trend aplikasi hiliran utama:

Pengeluaran Bateri Litium: Laser digunakan secara meluas dalam pengeluaran bateri litium. Bateri litium-ion mempunyai keperluan keselamatan, konsistensi dan ketumpatan yang tinggi, dan pemprosesan laser mempunyai kelebihan yang jelas dalam kesan dan kecekapan pemprosesan. Pada masa ini, dengan perkembangan pesat kenderaan tenaga baharu, permintaan untuk peralatan bateri litium adalah kukuh, dan perusahaan bateri litium sedang mengembangkan kapasiti pengeluaran mereka. Memandangkan aplikasi pemotongan, pembersihan dan penandaan laser yang meluas dalam pembuatan bateri litium, perkadaran peralatan pemprosesan laser dalam pembuatan bateri litium kuasa dijangka mencapai 15-20% pada masa hadapan.
Pembersihan Laser dan Pelapisan LaserPasaran aplikasi baru muncul ini mempunyai prospek yang luas. Berbanding dengan pembersihan kimia dan pengisaran mekanikal, pembersihan laser mesra alam, tidak merosakkan, bebas daripada pencemaran sekunder, dan cekap. Ia boleh menggantikan pasaran sedia ada seperti pembersihan industri dan penggilapan manual, dengan potensi pasaran yang besar. Bidang aplikasi yang baru dibangunkan termasuk pembersihan peninggalan budaya, pembersihan bangunan, dan pembersihan jalan.
Industri Fotovoltaik: Teknologi pemprosesan laser boleh meningkatkan kecekapan sel fotovoltaik dengan ketara. Didorong oleh faktor-faktor yang menggalakkan seperti penurunan berterusan dalam kos penjanaan kuasa fotovoltaik dan permintaan daripada pasaran baru muncul, pasaran fotovoltaik global akan terus berkembang. Pemprosesan laser digunakan dalam proses seperti ablasi, pemotongan, pemangkasan tepi dan doping dalam pengeluaran sel solar.

Komponen Teras Laser

Struktur Kos: Daripada struktur kos laser, gentian optik khas, sumber pam, dan peranti optik merupakan komponen kos utama, menyumbang lebih 80%. Antaranya, sumber pam dan gentian optik khas merupakan sumber teras kos bahan mentah untuk laser gentian—secara amnya, gentian optik khas menyumbang kira-kira 20%, dan sumber pam menyumbang kira-kira 30%.
Petunjuk Penjejakan Utama: Apabila menganalisis komponen teras laser, petunjuk yang paling penting ialah tahap pengeluaran sendiri (atau penyetempatan) komponen teras ini. Peratusan pengeluaran sendiri (atau penyetempatan) yang lebih tinggi membawa kepada penurunan kos perolehan yang lebih cepat.
Sumber Pam: Sebagai sumber cahaya laser gentian, sumber pam digunakan untuk mengujakan medium kerja laser dan mengepam zarah aktif dari keadaan dasar ke tahap tenaga yang lebih tinggi untuk mencapai penyongsangan populasi. Mengikut perbezaan dalam media kerja dan keadaan operasi laser, ia dibahagikan kepada empat jenis: pengujaan optik (pam optik), pengujaan nyahcas gas, pengujaan kimia dan pengujaan tenaga nuklear. Jenis laser yang sepadan ialah laser gentian, laser karbon dioksida, laser keadaan pepejal dan sebagainya.
Gentian Optik Khas: Ciri teras yang membezakan gentian optik khas daripada gentian optik biasa ialah penggunaannya pada panjang gelombang tertentu. Gentian yang didop ytterbium digunakan sebagai media gandaan untuk laser gentian dan penguat gentian, manakala gentian pasif digunakan untuk pengganding, kuncir dan peranti optik lain.

Trend Pembangunan Masa Depan Industri Laser

Memandangkan teknologi laser berintegrasi secara mendalam dengan teknologi baru muncul seperti kecerdasan buatan dan Internet Pelbagai Benda, dan dengan kemunculan berterusan laser baharu seperti laser ultra pantas danlaser gentian berkuasa tinggi, rantaian perindustrian laser akan berkembang ke tahap yang lebih tinggi, membawa perubahan revolusioner kepada bidang seperti pemprosesan bahan dan bioperubatan.

Sementara itu, ketika industri pembuatan global bergerak ke arah kecerdasan dan penghijauan, pembuatan laser, dengan kelebihan ketepatan tinggi dan kebolehsuaian yang kuat, akan mempercepat penembusannya ke dalam bidang pembuatan ketepatan seperti panel paparan, elektronik pengguna dan litar bersepadu, seterusnya mengembangkan pasaran aplikasinya.

Di samping itu, sokongan berterusan terhadap dasar-dasar negara untuk industri laser dan dasar-dasar berkaitan yang diperkenalkan oleh kerajaan tempatan akan meletakkan asas yang kukuh untuk penambahbaikan dan pengembanganrantaian perindustrian laser, menggalakkan industri laser untuk berkembang ke arah kualiti yang lebih tinggi dan kecekapan yang lebih tinggi.

Masa siaran: 03-Sep-2025

Fahami Rantaian Perindustrian dalam 10 Minit: Rantaian Perindustrian Laser