根據海外市場調研機構MarketsandMarkets稱,預計2024年全球激光技術市場規模將達到200億(yi) 美元,到2029年將達到295億(yi) 美元,預測期內(nei) 複合年增長率為(wei) 8%。
由於(yu) 激光技術的多樣化應用以及對醫療實踐的變革性影響,醫療保健行業(ye) 對激光技術的需求正在大幅增長。例如,在醫療保健領域,激光技術越來越多地應用於(yu) 眼科、牙科、皮膚科和泌尿科等科室。青光眼、心髒病、靜脈曲張、前列腺疾病、膝蓋損傷(shang) 、腫瘤、癌症和腎結石等健康問題都可以通過激光技術進行治療。此外,激光技術還被應用於(yu) 無創醫療領域,如選擇性激光小梁成形術、光動力療法、去除紋身、嫩膚、低強度激光療法和脫毛等。由於(yu) 眼部相關(guan) 疾病的發病率不斷上升、整容手術需求持續增加、醫療保健基礎設施不斷改善以及老年人口比例激增,這些因素推動了醫療激光係統的需求不斷提升。醫療保健領域對基於(yu) 激光的解決(jue) 方案的需求激增,微型和納米設備的產(chan) 量不斷增加,基於(yu) 激光技術的材料加工技術的廣泛使用,以及基於(yu) 激光應用的不同技術的采用越來越多,例如激光雷達(LiDAR)、垂直腔麵發射激光器(VCSEL)和增強現實/虛擬現實等,這些都是推動激光技術市場增長的關(guan) 鍵因素。
又如,在航空航天工業(ye) 領域,基於(yu) 航空工業(ye) 對零部件的加工及性能要求向來嚴(yan) 格苛刻,由此對先進製造技術提出了更高的要求。相較於(yu) 傳(chuan) 統加工方法,激光製造技術彰顯出眾(zhong) 多優(you) 勢,包括激光光斑小、能量密度高、熱變形小、精度高、靈活性強、生產(chan) 效率高;安全性和穩定性高;加工材料範圍廣;非接觸性加工可實現高速、高精度 、高效加工;與(yu) 數控技術結合,可實現自動化加工;可實現高溫、高壓、劇毒等惡劣環境下加工等。因此,能利用激光技術來實現生產(chan) 和設計的靈活性,並以更低廉的價(jia) 格製造更輕型的零部件。航空業(ye) 中使用的多種材料,例如陶瓷、聚合物和金屬等,都可以使用激光技術進行高效、高精度的加工。此外,激光加工工藝和技術在新能源/新材料、汽車製造、軌道交通、船舶製造、電氣/電子/半導體(ti) 、新基建等垂直行業(ye) 的應用場景持續拓寬。
激光加工在新能源 、汽車製造、船舶製造、新基建、醫療和航空航天等垂直行業(ye) 的應用場景持續拓寬。
限製因素
激光技術市場麵臨(lin) 部署成本高的挑戰。激光係統的複雜性需要使用專(zhuan) 用組件、尖端技術和嚴(yan) 格的安全措施,這些都大幅增加了總體(ti) 的部署費用。此外,旨在推進激光技術並確保符合安全標準的研發投資進一步導致了高昂的前期成本。激光係統需要例如二極管、光學元件、半導體(ti) 材料和控製電子器件等專(zhuan) 用組件。這些組件的製造成本通常很高,並且它們(men) 的高精度和高質量影響了激光係統的總成本。
缺乏訓練有素的人員是限製激光技術市場增長的另一個(ge) 因素。熟練勞動力對於(yu) 操作和維護激光係統至關(guan) 重要,這增加了與(yu) 雇用和培訓合格專(zhuan) 業(ye) 人員相關(guan) 的費用。例如,準分子激光器的操作需要至少一名經過培訓的人員在場,以確保操作員了解在使用激光係統期間要遵循的相關(guan) 規程。缺乏訓練有素的人員可能會(hui) 損壞激光加工所涉及的材料並導致大量時間消耗。
機遇因素
激光器在光通信板塊的日益普及將為(wei) 激光技術市場創造巨大的增長機會(hui) 。光通信利用光作為(wei) 傳(chuan) 輸介質。相較於(yu) 無線電波,激光技術比更具優(you) 勢,因為(wei) 光波比無線電波封裝得更緊密。鑒於(yu) 此,激光技術可以顯著提高每秒的數據傳(chuan) 輸量,並具有穩定的信號質量。通過采用激光技術,可以開發具有更高速度和帶寬、更低價(jia) 格和緊湊尺寸的高效通信係統。
未來幾年,激光技術預計將廣泛應用於(yu) 光通信板塊,激光器將電能轉化為(wei) 光能,通過纖芯傳(chuan) 輸光信號,具有高速傳(chuan) 輸、長距離傳(chuan) 輸和低損耗等特點。激光器發出的單色、高能量密度的光束可以精確地穿過光纖,並且可以通過調製技術實現多路複用和解複用,提高光纖的傳(chuan) 輸容量。激光器製造商將專(zhuan) 注於(yu) 提高激光器的速度和減小組件的尺寸,以滿足更加複雜的光通信應用的需求。
挑戰
高功率激光器的使用帶來了一些挑戰。高功率激光器的特點是其輸出水平在千瓦到兆瓦範圍內(nei) ,因此存在多種技術複雜性,需要在其設計和操作階段仔細考量。提高激光器的可靠性和使用壽命以滿足工業(ye) 、醫療和航空航天應用的需求至關(guan) 重要。與(yu) 這些應用相關(guan) 的挑戰主要包括提高激光二極管的穩定性、最大限度地減少退化機製以及提高惡劣工況條件下的組件壽命。高功率固態激光器展現出強烈的熱透鏡效應,使得實現高光束質量更具挑戰性。與(yu) 非偏振輸出的激光器相比,偏振輸出的激光器通常會(hui) 降低效率。因此,高效散熱和熱管理等問題需要采取額外措施來解決(jue) 。此外,高功率激光器還彰顯非線性效應,例如拉曼散射、布裏淵散射和四波混頻。
同時,高功率激光光束的傳(chuan) 輸和控製方麵的挑戰則需要強大的係統來確保光束穩定性和指向精度,以及遠距離的焦點控製。
終端用戶
全球激光技術市場可分為(wei) 研究、醫療、汽車、國防、航空航天、工業(ye) 、電子和半導體(ti) 、商業(ye) 和電信等終端用戶。由於(yu) 汽車製造商越來越多地利用激光切割來製造無差錯的高質量產(chan) 品,汽車行業(ye) 占據了激光技術市場的最大份額。
激光可以精確切割許多不同類型的材料(金屬、非金屬、鋁材等;平麵切割、異型切割等),無需返工。如今,製造業(ye) 迫切需要減少人工成本,並使用配置了激光切割功能的數控機床推動金屬切削的過程自動化,由此提高切割精度並降低材料浪費,這向來是激光切割市場增長的驅動因素之一。同時,高端裝備、汽車、航天航空、消費電子、新基建、海洋裝備、新能源、軌道交通、石油化工、生物醫療、國防等終端用戶行業(ye) 的快速擴張,極大推動了對激光切割技術的訴求,進而推動了激光切割市場的增長,尤其是光纖激光切割機和數控激光切割機等產(chan) 品。
激光技術市場的最新趨勢
激光技術在智能製造和綠色製造中的優(you) 勢不斷突顯,麵對新能源、新材料、信息顯示、醫療等產(chan) 業(ye) 激增的需求,高端激光智能製造裝備迎來了絕佳的發展機遇。智能工廠解決(jue) 方案的實施和投資不斷增加,預計將推動全球激光技術市場的增長。智能工廠解決(jue) 方案和工業(ye) 4.0的出現,使製造業(ye) 的效率提高、產(chan) 量增加、成本效益提升、質量改善,以及生產(chan) 能力增強。另外,激光技術在成本、性能和可靠性等方麵的持續改善將有助於(yu) 降低激光器的單位成本,從(cong) 而推動其成為(wei) 智能製造浪潮中更普遍的加工利器,通過激光技術顯著提高的生產(chan) 一致性和產(chan) 能、更好的加工品質、柔性製造能力以及更低的運行成本等優(you) 勢持續取代機械切割、水射流切割等傳(chuan) 統工藝。
智能工廠解決(jue) 方案和工業(ye) 4.0的出現,使製造業(ye) 的效率提高、產(chan) 量增加、成本效益提升、質量改善,以及生產(chan) 能力增強。
在工業(ye) 4.0概念中,激光技術將在不同的機械應用中發揮至關(guan) 重要的作用。此外,大多數基於(yu) 激光的工業(ye) 4.0應用將采用一係列先進技術,如機器學習(xi) 、網絡物理係統、認知計算、雲(yun) 計算、人工智能和物聯網。
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