瞻觀前沿

來自德國弗勞恩霍夫應(yīng)用光學(xué)與精密工程研究所和美國新墨西哥大學(xué)的一個研究團隊首次通過激光制冷方式，成功地將石英玻璃從室溫冷卻了67開爾文。最新一期《光學(xué)快報》雜志上報道了這項研究成果。

多年來，激光冷卻石英玻璃被認為是不可能的。但在2019年，該研究團隊首次證明了摻鐿(Yb)石英玻璃可以通過激光冷卻。當(dāng)時，只能從室溫冷卻0.7開爾文。為了超越先前的冷卻限值，他們優(yōu)化了摻雜材料的制備工藝。結(jié)果，研究團隊實現(xiàn)了一種新的破紀錄的冷卻：通過功率為97瓦、波長為1032納米的激光輻射摻鐿石英棒，使溫度從室溫降低了67開爾文。

這一新進展有助于未來開發(fā)出極穩(wěn)定的激光器和低噪聲放大器，用于精密測量或量子實驗。此外，優(yōu)化工藝還可以推進無振動冷卻，借助低溫顯微鏡和伽馬能譜，在材料分析和醫(yī)療診斷中發(fā)揮作用。這種材料在纖維中也有潛在用途。未來，新工藝可用于開發(fā)高性能光纖激光器，克服熱不穩(wěn)定性的缺點。

研究人員指出，新工藝代表著激光制冷方面的重大進步，但他們創(chuàng)造的冷卻紀錄并不代表固體激光制冷可能達到的最大值。

圖片來源：攝圖網(wǎng)

技術(shù)價值觀察

歷經(jīng)多年的發(fā)展，中國激光技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈。激光產(chǎn)業(yè)鏈上游主要包括光源材料、光學(xué)元器件及其他組成激光器的材料;中游主要為各種激光器、機械系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)，其他例如電源、散熱器、傳感器、分析儀、防護鏡等;下游則是成套的激光設(shè)備，如激光切割機、激光焊接設(shè)備、激光打標機等。激光產(chǎn)業(yè)鏈的終端應(yīng)用領(lǐng)域涉及交通、醫(yī)療、電池、家電、商業(yè)用途等。

研究團隊通過激光制冷方式，成功給石英玻璃降溫，降溫幅度創(chuàng)下新紀錄。因此，從激光產(chǎn)業(yè)鏈上看，該技術(shù)處于產(chǎn)業(yè)鏈的應(yīng)用環(huán)節(jié)。

 宏觀市場觀察

——激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程

中國的激光產(chǎn)業(yè)與發(fā)達國家差距并不大。美日德是占據(jù)激光產(chǎn)業(yè)的制高點。美日德主導(dǎo)著激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并培育了一批具有極大影響力的世界級公司。

中國的激光技術(shù)與發(fā)達國家差距并不大。國內(nèi)激光技術(shù)起步較早，在起步階段，我國激光的半導(dǎo)體和CO2激光器均與世界同步推出，在研究水平上國際領(lǐng)先。十余年發(fā)展停滯后，我國激光產(chǎn)業(yè)化迎來快速發(fā)展期，隨著一批有競爭力的公司的誕生，我國的激光產(chǎn)業(yè)實力回到國際前列。目前，千瓦級國產(chǎn)激光器銷量實現(xiàn)了反超。中低功率的光纖激光器已完全實現(xiàn)了國產(chǎn)化替代，高功率的光纖激光器正在抓緊研發(fā)。

——中國激光產(chǎn)業(yè)融資較熱

根據(jù)IT桔子統(tǒng)計，中國激光產(chǎn)業(yè)融資金額及融資事件數(shù)2014-2023年整體呈波動上升趨勢。其中2022年為融資金額最高的年份，達12.1億元。2021融資事件數(shù)達高峰，為13起。2023年，中國激光產(chǎn)業(yè)融資事件數(shù)和融資金額分別為6起和3.7億元，較2022年下降。但整體來看，近幾年激光產(chǎn)業(yè)融資較熱。

——中國激光產(chǎn)業(yè)市場總規(guī)模持續(xù)擴大

中國激光市場結(jié)構(gòu)主要分為激光加工設(shè)備、光通信器件與設(shè)備、激光測量設(shè)備、激光器、激光醫(yī)療設(shè)備、激光元器件等。2016-2022年，我國激光產(chǎn)業(yè)市場總規(guī)模持續(xù)擴大。根據(jù)2022年中國激光元器件、激光器、激光加工設(shè)備市場規(guī)模，2022年中國激光產(chǎn)業(yè)整體市場規(guī)模已達2186億元，同比增加6.4%。

——應(yīng)用領(lǐng)域分析

激光技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，在全球和國內(nèi)都已經(jīng)延伸到了工業(yè)甚至人們生活的各個方面。激光技術(shù)影響較大且市場規(guī)模、潛力較大的重點應(yīng)用領(lǐng)域主要包括光通信領(lǐng)域、材料加工領(lǐng)域、準分子印刷領(lǐng)域、數(shù)據(jù)存儲領(lǐng)域、醫(yī)療美容領(lǐng)域等。

我國激光設(shè)備主要應(yīng)用在工業(yè)、信息、商業(yè)、醫(yī)學(xué)以及科研領(lǐng)域。根據(jù)中國科學(xué)院武漢文獻情報中心數(shù)據(jù)顯示，2021年工業(yè)領(lǐng)域激光設(shè)備市場占比最大，達62%，其次為信息領(lǐng)域激光設(shè)備市場，占比達22%。

——激光加工設(shè)備出口額

激光器環(huán)節(jié)價格戰(zhàn)激烈，廠商利潤空間被壓縮，部分企業(yè)已經(jīng)走到虧損的邊緣，這種情況下，本土廠商業(yè)務(wù)出海加速。2018-2022年，我國激光加工設(shè)備出口額持續(xù)上漲。

——國產(chǎn)替代和業(yè)務(wù)出海是主要趨勢

根據(jù)中國科學(xué)院武漢文獻情報中心發(fā)布的數(shù)據(jù)，從市場滲透率來看，在1-3KW功率段光纖激光器市場，2022年國產(chǎn)光纖激光器市場份額達97.3%，已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化;在3-6KW功率段光纖激光器市場，國產(chǎn)激光器滲透率由2018年的15.8%迅速提升至2022年的95.7%;在6-10KW功率段光纖激光器市場，2022年國產(chǎn)滲透率達到58.6%。在10KW以上功率段光纖激光器市場，國產(chǎn)激光器滲透率更是從2018年的5.7%快速增長至2022年的64.1%。3~10kW產(chǎn)品段國內(nèi)市場的競爭趨于白熱化，價格戰(zhàn)主戰(zhàn)場也從1-3kW產(chǎn)品段，轉(zhuǎn)移至6-10kW產(chǎn)品段，萬瓦級成了各廠家角力的焦點，光纖激光器國產(chǎn)替代的趨勢也逐漸向萬瓦延伸。隨著激光器國產(chǎn)替代的持續(xù)推進，未來我國激光產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)替代是必然趨勢。

此外，為了跳出內(nèi)卷，很多激光企業(yè)選擇了出海謀發(fā)展。激光設(shè)備出口額增長的背后，一方面是各激光企業(yè)洞察海外需求變化;另一方面，是激光設(shè)備的高質(zhì)量增長與中國制造決勝國際市場的證明。未來，激光產(chǎn)業(yè)業(yè)務(wù)出海將持續(xù)推進。

中國激光技術(shù)賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，與激光關(guān)鍵技術(shù)強關(guān)聯(lián)的城市集群主要集中在華南和華東地區(qū)，并且以廣深為重點發(fā)展區(qū)域，未來布局激光技術(shù)及其他先進激光技術(shù)的發(fā)展路徑，極大可能性在于華南華東優(yōu)先導(dǎo)入，其中可重點關(guān)注廣東省深圳市龍華區(qū)及寶安區(qū)、廣東省廣州市天河區(qū)所處激光產(chǎn)業(yè)研發(fā)、設(shè)計的相關(guān)企業(yè)，以及該地方對于激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資環(huán)境、供給市場的潛力空間。

經(jīng)濟學(xué)人APP資訊組

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