لیزر: تعریف، زنجیره صنعتی، کاربردها و چشم‌انداز جهانی

زنجیره صنعت لیزر

بالادستی زنجیره صنعتی

میان‌دست زنجیره صنعتی

پایین‌دست زنجیره صنعتی

مزایا و زمینه‌های کاربردی عمده فناوری لیزر

• در زمینه فناوری اطلاعات نسل جدید، از توسعه بخش‌های جدید نمایشگر و ارتباطات پشتیبانی می‌کند و نوآوری‌هایی را در فناوری اطلاعات به ارمغان می‌آورد.
• در زمینه تولید تجهیزات پیشرفته، سطح تولید سبز و تولید هوشمند را افزایش می‌دهد و توسعه راه‌آهن‌های پرسرعت و ابزار دقیق را تقویت می‌کند.
• در بخش انرژی‌های نو، توسعه انرژی خورشیدی با راندمان بالا و شبکه‌های هوشمند را ترویج می‌دهد و کاربرد انرژی‌های نو را تسریع می‌بخشد.
• در زمینه مواد جدید، پردازش دقیق مواد را امکان‌پذیر می‌کند و پشتیبانی قوی برای تحقیق و توسعه مواد جدید فراهم می‌کند.
• در صنعت خودروهای انرژی نو، این شرکت فرآیند و جوشکاری قطعات خودرو را بهینه می‌کند و ارتقاء صنعت خودروهای انرژی نو را پیش می‌برد.
• در زمینه صرفه‌جویی در مصرف انرژی و حفاظت از محیط زیست، در روشنایی نیمه‌هادی کاربرد دارد و به پیشرفت صنعت صرفه‌جویی در مصرف انرژی و حفاظت از محیط زیست کمک می‌کند.
• در صنعت بیولوژیک، عملکرد تجهیزات پزشکی پیشرفته را بهبود می‌بخشد و باعث نوآوری در صنعت بیولوژیک می‌شود.

الگوی جهانی صنعت لیزر

• کشورهای اروپایی: آنها در فناوری لیزر پیشگام بودند و تخصص فنی عمیقی را کسب کرده‌اند و از مزایایی در دقت بالا، قابلیت اطمینان بالا و کاربردهای سطح بالای بازار (مانند فناوری نیمه‌هادی و لیتوگرافی) برخوردارند. طبق داده‌های تحقیقات بازار، صنعت لیزر اروپا بیش از 30 درصد از سهم بازار جهانی را به خود اختصاص داده است.
• ایالات متحده: این کشور در زمینه‌هایی مانند طراحی تراشه‌های نوری پیشرفته و فناوری ادغام فوتونیک سیلیکونی، جایگاه مهمی در بازار جهانی دارد. به طور خاص، IPG Photonics در این زمینه پیشرو است.بازار لیزر فیبردر مجموع، صنعت لیزر ایالات متحده نزدیک به 20 درصد از سهم بازار جهانی را در اختیار دارد.
• ژاپن و کره جنوبی: آنها نقاط قوت منحصر به فردی در تولید دقیق، فناوری نوری و کاربردها در برخی از بخش‌های خاص دارند. به عنوان مثال، ژاپن در زمینه پیش ساخته‌های فیبر نوری و فیبرهای نوری ویژه در جهان پیشرو است و سهم بازار جهانی آن بیش از 50٪ است؛ شرکت Meere کره جنوبی 70٪ از سهم بازار جهانی در زمینه سنگ زنی لبه نمایشگرها را در اختیار دارد. با این حال، به دست آوردن داده‌های دقیق در مورد سهم کلی بازار جهانی صنایع لیزر ژاپن و کره جنوبی دشوار است.
• چین: این کشور در تولید تجهیزات لیزری از مزایای متمایزی برخوردار است و بر بازار جهانی در این زمینه تسلط دارد. در سال 2024، درآمد بازار جهانی تجهیزات لیزری تقریباً 21.8 میلیارد دلار آمریکا بود که از این میان درآمد بازار تجهیزات لیزری چین به 89.7 میلیارد یوان رسید (که 56.6٪ از بازار جهانی را تشکیل می‌دهد). با این وجود، با در نظر گرفتن کل زنجیره صنعتی (شامل مواد و اجزای اصلی، تولید تجهیزات لیزری پیشرفته و کاربردهای پیشرفته)، سهم بازار چین به تقریباً 21٪ از کل جهانی کاهش می‌یابد.
• 

توسعه صنعت لیزر چین

پشتیبانی از سیاست

خوشه‌های صنعتی منطقه‌ای

• دره اپتیک ووهان: با ادغام عمیق نوآوری‌های تکنولوژیکی و نوآوری‌های صنعتی، بستری برای توسعه صنعت لیزر چین ایجاد کرده است. این دره بیش از ۲۰۰ شرکت لیزر را گرد هم آورده است که شامل شرکت‌های مختلف لیزر گازی، حالت جامد و فیبر با توان بالا، متوسط ​​و کم می‌شود. یک زنجیره صنعتی کامل تشکیل شده است که شامل مواد لیزری بالادستی و اجزای پشتیبانی، لیزرهای میان‌دستی و تجهیزات پشتیبانی و کاربردهای لیزر پایین‌دستی می‌شود.
• دلتای رودخانه مروارید: این منطقه که تحت تأثیر تقاضای بازار قرار دارد، تقاضای صنعتی برای تولید لیزر را تحریک کرده و بهبود همه حلقه‌های زنجیره صنعتی را ارتقا می‌دهد. به عنوان بزرگترین بازار کاربرد برای صنعت لیزر چین، حجم صادرات آن بیش از 30 درصد از کل صادرات ملی را تشکیل می‌دهد. مقیاس صنعتی این منطقه تقریباً 13 میلیارد یوان است که آن را به دومین خوشه بزرگ صنعت لیزر در چین پس از ووهان تبدیل می‌کند.
• بوهای ریم: این بازار از قابلیت‌های قوی تحقیق و توسعه فناوری و تقاضای قوی در بازار برخوردار است. این بازار که پکن نماینده آن است، تعداد زیادی از شرکت‌های فعال در صنایع فناوری اطلاعات و ارتباطات را گرد هم آورده و تقاضای زیادی برای محصولات لیزری ایجاد کرده است.
• دلتای رودخانه یانگ تسه: این منطقه دارای یک زنجیره صنعتی نسبتاً کامل است که صنایع آن عمدتاً در شانگهای، نانجینگ، ونژو، سوژو، نینگبو و سایر شهرها توزیع شده‌اند. صنعت لیزر در این منطقه با نوآوری مشارکتی بین منطقه‌ای مشخص می‌شود که از طریق شرکت‌های پیشرو، کیفیت و کارایی بالادست و پایین‌دست زنجیره صنعتی را بهبود می‌بخشد. تعداد درخواست‌های ثبت اختراع در زمینه‌های فناوری اصلی مانند لیزرهای فوق سریع وسیستم‌های گالوانومتر با دقت بالادر دلتای رودخانه یانگ تسه، به طور متوسط ​​سالانه 34 درصد افزایش می‌یابد و نرخ تبدیل فناوری به طور قابل توجهی بالاتر از میانگین ملی است.

1. مزیت استعداد: حدود ۱۸ مؤسسه آموزش عالی و ۵۶ مؤسسه تحقیقات علمی در سطح استانی و وزارتخانه‌ای در اطراف این پایگاه متمرکز شده‌اند و سالانه بیش از ۵۰،۰۰۰ دانشجوی دانشگاهی را پرورش می‌دهند و منابع استعداد فراوانی را برای صنعت لیزر فراهم می‌کنند.
2. مزیت تکنولوژیکی: مؤسساتی مانند مؤسسه تحقیقاتی پست و مخابرات ووهان و دانشگاه علوم و فناوری هواژونگ در سطح پیشرو داخلی در فناوری ارتباطات نوری و پردازش لیزری هستند و پشتیبانی فنی قوی برای توسعه صنعتی ارائه می‌دهند.
3. مزیت پایه صنعتی: دره اپتیک ووهان با یک پایه صنعتی مستحکم، به بزرگترین پایگاه تولید فیبر نوری و کابل و پایگاه تولید تجهیزات لیزری چین تبدیل شده است.
4. مزیت بازار: این پایگاه سهم بزرگی در بازار داخلی محصولات فیبر نوری و کابلی و بازار دستگاه‌های اپتوالکترونیکی دارد و همچنین جایگاه خاصی در صنعت جهانی اپتوالکترونیکی دارد و چشم‌انداز وسیعی از بازار را به خود اختصاص داده است.

پویایی بازار و اجزای اصلی تجهیزات لیزر

پویایی بازار تجهیزات لیزر

• تولید باتری لیتیوم: لیزرها به طور گسترده در تولید باتری لیتیوم مورد استفاده قرار می‌گیرند. باتری‌های لیتیوم-یونی الزامات بالایی برای ایمنی، ثبات و چگالی دارند و پردازش لیزری مزایای آشکاری در اثر پردازش و کارایی دارد. در حال حاضر، با توسعه سریع وسایل نقلیه با انرژی جدید، تقاضا برای تجهیزات باتری لیتیومی زیاد است و شرکت‌های باتری لیتیومی در حال گسترش ظرفیت تولید خود هستند. با توجه به کاربرد گسترده برش، تمیز کردن و علامت‌گذاری لیزری در تولید باتری لیتیومی، انتظار می‌رود نسبت تجهیزات پردازش لیزری در تولید باتری لیتیومی قدرتی در آینده به 15 تا 20 درصد برسد.
• تمیز کردن با لیزر و روکش کاری با لیزراین بازارهای کاربردی نوظهور، چشم‌اندازهای گسترده‌ای دارند. در مقایسه با تمیزکاری شیمیایی و سنگ‌زنی مکانیکی، تمیزکاری لیزری سازگار با محیط زیست، بدون آسیب، عاری از آلودگی ثانویه و کارآمد است. این روش می‌تواند جایگزین بازارهای موجود مانند تمیزکاری صنعتی و پولیش دستی شود و پتانسیل بازار بالایی دارد. زمینه‌های کاربردی جدید توسعه‌یافته شامل تمیزکاری آثار فرهنگی، تمیزکاری ساختمان و تمیزکاری خیابان است.
• صنعت فتوولتائیک: فناوری پردازش لیزری می‌تواند به طور قابل توجهی راندمان سلول‌های فتوولتائیک را بهبود بخشد. با توجه به عوامل مطلوبی مانند کاهش مداوم هزینه‌های تولید برق فتوولتائیک و تقاضا از بازارهای نوظهور، بازار جهانی فتوولتائیک به رشد خود ادامه خواهد داد. پردازش لیزری در فرآیندهایی مانند فرسایش، برش، برش لبه و دوپینگ در تولید سلول‌های خورشیدی کاربرد دارد.

اجزای اصلی لیزرها

• ساختار هزینه: از ساختار هزینه لیزرها، فیبرهای نوری ویژه، منابع پمپ و دستگاه‌های نوری اجزای اصلی هزینه هستند که بیش از 80٪ را تشکیل می‌دهند. در میان آنها، منابع پمپ و فیبرهای نوری ویژه منابع اصلی هزینه‌های مواد اولیه برای لیزرهای فیبری هستند - به طور کلی، فیبرهای نوری ویژه تقریباً 20٪ و منابع پمپ تقریباً 30٪ را تشکیل می‌دهند.
• شاخص ردیابی کلیدی: هنگام تجزیه و تحلیل اجزای اصلی لیزرها، مهمترین شاخص، میزان خودتولیدی (یا بومی‌سازی) این اجزای اصلی است. نسبت بالاتر خودتولیدی (یا بومی‌سازی) منجر به کاهش سریع‌تر هزینه‌های تهیه می‌شود.
• منابع پمپ: به عنوان منبع نور لیزرهای فیبری، از منابع پمپ برای تحریک محیط کار لیزر و پمپ کردن ذرات فعال از حالت پایه به سطح انرژی بالاتر برای دستیابی به وارونگی جمعیت استفاده می‌شود. با توجه به تفاوت در محیط کار و شرایط کار لیزر، آنها به چهار نوع تقسیم می‌شوند: تحریک نوری (پمپاژ نوری)، تحریک تخلیه گازی، تحریک شیمیایی و تحریک انرژی هسته‌ای. انواع لیزرهای مربوطه عبارتند از لیزرهای فیبری، لیزرهای دی اکسید کربن، لیزرهای حالت جامد و غیره.
• فیبرهای نوری ویژه: ویژگی اصلی که فیبرهای نوری ویژه را از فیبرهای نوری معمولی متمایز می‌کند، استفاده از آنها در طول موج‌های خاص است. فیبرهای آلاییده شده با ایتربیوم به عنوان محیط بهره برای لیزرهای فیبری و تقویت‌کننده‌های فیبری استفاده می‌شوند، در حالی که فیبرهای غیرفعال برای کوپلرها، پیگتیل‌ها و سایر دستگاه‌های نوری استفاده می‌شوند.

روندهای توسعه آینده صنعت لیزر