1. ภาพรวมอุตสาหกรรมเลเซอร์
(1) การแนะนำเลเซอร์
เลเซอร์ (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation หรือเรียกย่อว่า LASER) คือลำแสงเอกรงค์แบบขนาน สม่ำเสมอ และมีทิศทาง ที่เกิดจากการขยายการแผ่รังสีของแสงที่ความถี่แคบๆ ผ่านการกระตุ้นด้วยเรโซแนนซ์แบบป้อนกลับและการแผ่รังสี
เทคโนโลยีเลเซอร์ถือกำเนิดขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1960 และเนื่องจากมีลักษณะที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากแสงธรรมดา เลเซอร์จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหลากหลายสาขา และส่งผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อการพัฒนาและการเปลี่ยนแปลงของวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี เศรษฐกิจ และสังคม
การกำเนิดของเลเซอร์ได้เปลี่ยนแปลงโฉมหน้าของทัศนศาสตร์โบราณอย่างมาก ขยายขอบเขตฟิสิกส์ทัศนศาสตร์แบบคลาสสิกไปสู่สาขาวิชาไฮเทคใหม่ที่ครอบคลุมทั้งทัศนศาสตร์แบบคลาสสิกและโฟโตนิกส์สมัยใหม่ สร้างคุณูปการที่ไม่อาจทดแทนได้ต่อการพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมของมนุษย์ การวิจัยฟิสิกส์เลเซอร์มีส่วนช่วยให้สาขาหลักสองสาขาของฟิสิกส์โฟโตนิกส์สมัยใหม่เจริญรุ่งเรือง ได้แก่ โฟโตนิกส์พลังงานและโฟโตนิกส์สารสนเทศ ครอบคลุมทัศนศาสตร์แบบไม่เชิงเส้น ทัศนศาสตร์ควอนตัม การคำนวณควอนตัม การตรวจจับและการสื่อสารด้วยเลเซอร์ ฟิสิกส์พลาสมาเลเซอร์ เคมีเลเซอร์ ชีววิทยาเลเซอร์ การแพทย์เลเซอร์ สเปกโทรสโกปีและการวัดด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูง ฟิสิกส์อะตอมเลเซอร์ รวมถึงการทำความเย็นด้วยเลเซอร์และการวิจัยสสารควบแน่นโบส-ไอน์สไตน์ วัสดุฟังก์ชันเลเซอร์ การผลิตด้วยเลเซอร์ การผลิตชิปไมโครออปโตอิเล็กทรอนิกส์ด้วยเลเซอร์ การพิมพ์ 3 มิติด้วยเลเซอร์ และสาขาวิชาและแอปพลิเคชันทางเทคโนโลยีระดับนานาชาติมากกว่า 20 สาขา ภาควิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเลเซอร์ (DSL) ได้จัดตั้งขึ้นในด้านต่างๆ ดังต่อไปนี้
ในอุตสาหกรรมการผลิตด้วยเลเซอร์ โลกได้เข้าสู่ยุค "การผลิตด้วยแสง" แล้ว จากสถิติอุตสาหกรรมเลเซอร์ระหว่างประเทศ พบว่า 50% ของ GDP ต่อปีของสหรัฐอเมริกา1 เกี่ยวข้องกับการขยายตัวอย่างรวดเร็วของตลาดการใช้งานเลเซอร์ระดับสูง ประเทศพัฒนาแล้วหลายประเทศ เช่น สหรัฐอเมริกา เยอรมนี และญี่ปุ่น ได้ดำเนินการทดแทนกระบวนการแบบดั้งเดิมด้วยกระบวนการเลเซอร์ในอุตสาหกรรมการผลิตหลักๆ เช่น ยานยนต์และการบินเสร็จสมบูรณ์แล้ว เลเซอร์ในอุตสาหกรรมการผลิตแสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่ยอดเยี่ยมในด้านต้นทุนต่ำ คุณภาพสูง ประสิทธิภาพสูง และการใช้งานด้านการผลิตพิเศษที่ไม่สามารถทำได้ด้วยวิธีการผลิตแบบดั้งเดิม และได้กลายเป็นตัวขับเคลื่อนสำคัญของการแข่งขันและนวัตกรรมในกลุ่มประเทศอุตสาหกรรมหลักของโลก ประเทศต่างๆ ให้การสนับสนุนเทคโนโลยีเลเซอร์อย่างแข็งขันในฐานะหนึ่งในเทคโนโลยีล้ำสมัยที่สำคัญที่สุด และได้พัฒนาแผนพัฒนาอุตสาหกรรมเลเซอร์ระดับชาติ
(2)เลเซอร์แหล่งที่มา Pหลักการ
เลเซอร์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้รังสีที่ถูกกระตุ้นเพื่อสร้างแสงที่มองเห็นได้หรือมองไม่เห็น มีโครงสร้างที่ซับซ้อนและมีอุปสรรคทางเทคนิคสูง ระบบแสงส่วนใหญ่ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดพลังงาน (แหล่งกระตุ้น) ตัวกลางขยายสัญญาณ (สารทำงาน) และโพรงเรโซแนนซ์ และวัสดุอุปกรณ์แสงอื่นๆ ตัวกลางขยายสัญญาณเป็นแหล่งกำเนิดโฟตอน และโดยการดูดซับพลังงานที่สร้างขึ้นจากแหล่งกำเนิดพลังงาน ตัวกลางขยายสัญญาณจะเปลี่ยนสถานะจากสถานะพื้นฐานไปสู่สถานะกระตุ้น เนื่องจากสถานะกระตุ้นไม่เสถียร ในขณะนี้ ตัวกลางขยายสัญญาณจะปล่อยพลังงานเพื่อกลับสู่สถานะพื้นฐานที่เสถียร ในกระบวนการปล่อยพลังงานนี้ ตัวกลางขยายสัญญาณจะสร้างโฟตอน และโฟตอนเหล่านี้มีความสม่ำเสมอสูงในด้านพลังงาน ความยาวคลื่น และทิศทาง พวกมันจะสะท้อนอย่างต่อเนื่องในโพรงเรโซแนนซ์ทางแสง เคลื่อนที่ไปมา เพื่อขยายสัญญาณอย่างต่อเนื่อง และในที่สุดก็พุ่งออกมาเป็นลำแสงเลเซอร์ผ่านตัวสะท้อนแสง ในฐานะที่เป็นระบบแสงหลักของอุปกรณ์ปลายทาง ประสิทธิภาพของเลเซอร์มักจะกำหนดคุณภาพและกำลังของลำแสงที่ออกมาจากอุปกรณ์เลเซอร์โดยตรง จึงเป็นส่วนประกอบหลักของอุปกรณ์เลเซอร์ปลายทาง
แหล่งกำเนิดพลังงาน (แหล่งกระตุ้น) ให้พลังงานกระตุ้นแก่ตัวกลางขยายสัญญาณ ตัวกลางขยายสัญญาณจะถูกกระตุ้นให้สร้างโฟตอนเพื่อสร้างและขยายเลเซอร์ โพรงเรโซแนนซ์เป็นบริเวณที่ปรับคุณลักษณะของโฟตอน (ความถี่ เฟส และทิศทางการทำงาน) เพื่อให้ได้แหล่งกำเนิดแสงคุณภาพสูงโดยการควบคุมการสั่นของโฟตอนในโพรง แหล่งกำเนิดพลังงาน (แหล่งกระตุ้น) ให้พลังงานกระตุ้นแก่ตัวกลางขยายสัญญาณ ตัวกลางขยายสัญญาณจะถูกกระตุ้นให้สร้างโฟตอนเพื่อสร้างและขยายเลเซอร์ โพรงเรโซแนนซ์เป็นบริเวณที่ปรับคุณลักษณะของโฟตอน (ความถี่ เฟส และทิศทางการทำงาน) เพื่อให้ได้แหล่งกำเนิดแสงคุณภาพสูงโดยการควบคุมการสั่นของโฟตอนในโพรง
(3)การจำแนกประเภทของแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์
แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์สามารถจำแนกได้ตามตัวกลางเพิ่มกำลัง ความยาวคลื่นเอาต์พุต โหมดการทำงาน และโหมดการปั๊ม ดังต่อไปนี้
① การจำแนกประเภทตามตัวกลางการขยายสัญญาณ
ตามตัวกลางขยายสัญญาณที่แตกต่างกัน เลเซอร์สามารถแบ่งออกเป็นเลเซอร์โซลิดสเตท (รวมถึงเลเซอร์ของแข็ง เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ เลเซอร์ไฟเบอร์ และเลเซอร์ไฮบริด) เลเซอร์ของเหลว และเลเซอร์ก๊าซ เป็นต้น
| เลเซอร์แหล่งที่มาพิมพ์ | เกนมีเดีย | คุณสมบัติหลัก |
| แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์โซลิดสเตท | ของแข็ง, สารกึ่งตัวนำ, ใยแก้วนำแสง, ไฮบริด | มีเสถียรภาพดี กำลังสูง ค่าบำรุงรักษาต่ำ เหมาะสำหรับงานอุตสาหกรรม |
| แหล่งกำเนิดเลเซอร์เหลว | ของเหลวเคมี | สามารถเลือกช่วงความยาวคลื่นได้ แต่มีขนาดใหญ่และค่าบำรุงรักษาสูง |
| แหล่งกำเนิดเลเซอร์ก๊าซ | ก๊าซ | แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์คุณภาพสูง แต่มีขนาดใหญ่กว่าและค่าบำรุงรักษาสูงกว่า |
| แหล่งกำเนิดเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระ | ลำอิเล็กตรอนในสนามแม่เหล็กเฉพาะ | สามารถสร้างเลเซอร์ที่มีกำลังสูงมากและคุณภาพสูงได้ แต่เทคโนโลยีการผลิตและต้นทุนการผลิตนั้นสูงมาก |
เนื่องจากมีเสถียรภาพที่ดี กำลังสูง และค่าบำรุงรักษาต่ำ เลเซอร์โซลิดสเตทจึงมีข้อได้เปรียบอย่างมากในการใช้งาน
ในบรรดาเลเซอร์โซลิดสเตท เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์มีข้อดีหลายประการ เช่น ประสิทธิภาพสูง ขนาดเล็ก อายุการใช้งานยาวนาน การใช้พลังงานต่ำ เป็นต้น ในอีกด้านหนึ่ง สามารถนำไปใช้โดยตรงเป็นแหล่งกำเนิดแสงหลักและเป็นส่วนสนับสนุนสำหรับการประมวลผลด้วยเลเซอร์ การแพทย์ การสื่อสาร การตรวจจับ การแสดงผล การเฝ้าระวัง และการใช้งานด้านการป้องกันประเทศ และได้กลายเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีเลเซอร์สมัยใหม่ที่มีความสำคัญเชิงกลยุทธ์
ในทางกลับกัน เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ยังสามารถใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงหลักสำหรับเลเซอร์ชนิดอื่น เช่น เลเซอร์โซลิดสเตทและเลเซอร์ไฟเบอร์ ซึ่งช่วยส่งเสริมความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของวงการเลเซอร์โดยรวมอย่างมาก ประเทศพัฒนาแล้วที่สำคัญทั่วโลกต่างได้บรรจุเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ไว้ในแผนพัฒนาประเทศของตน ให้การสนับสนุนอย่างแข็งแกร่งและส่งผลให้เกิดการพัฒนาอย่างรวดเร็ว
② ตามวิธีการสูบน้ำ
เลเซอร์สามารถแบ่งออกเป็นเลเซอร์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้า เลเซอร์ที่ใช้พลังงานแสง เลเซอร์ที่ใช้พลังงานเคมี เป็นต้น ตามวิธีการกระตุ้น
เลเซอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า หมายถึงเลเซอร์ที่ถูกกระตุ้นด้วยกระแสไฟฟ้า โดยเลเซอร์ก๊าซส่วนใหญ่จะถูกกระตุ้นด้วยการปล่อยประจุในก๊าซ ในขณะที่เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่จะถูกกระตุ้นด้วยการฉีดกระแสไฟฟ้า
เลเซอร์โซลิดสเตทและเลเซอร์เหลวเกือบทั้งหมดเป็นเลเซอร์แบบปั๊มด้วยแสง และเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ถูกใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงหลักสำหรับเลเซอร์แบบปั๊มด้วยแสง
เลเซอร์ที่ใช้พลังงานจากปฏิกิริยาเคมี หมายถึงเลเซอร์ที่ใช้พลังงานที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาเคมีเพื่อกระตุ้นวัสดุที่ต้องการใช้งาน
③ การจำแนกตามโหมดการทำงาน
เลเซอร์สามารถแบ่งออกเป็นเลเซอร์แบบต่อเนื่องและเลเซอร์แบบพัลส์ตามโหมดการทำงานได้
เลเซอร์แบบต่อเนื่องมีการกระจายตัวของจำนวนอนุภาคในแต่ละระดับพลังงานและสนามรังสีในโพรงที่เสถียร และการทำงานของเลเซอร์ประเภทนี้มีลักษณะเฉพาะคือการกระตุ้นวัสดุที่ทำงานและให้แสงเลเซอร์ออกมาอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน เลเซอร์แบบต่อเนื่องสามารถให้แสงเลเซอร์ได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน แต่ผลกระทบจากความร้อนจะเห็นได้ชัดเจนกว่า
เลเซอร์แบบพัลส์ หมายถึงช่วงเวลาที่พลังงานเลเซอร์คงที่อยู่ที่ค่าใดค่าหนึ่ง และปล่อยแสงเลเซอร์ออกมาอย่างไม่ต่อเนื่อง โดยมีลักษณะสำคัญคือ ผลกระทบจากความร้อนน้อย และควบคุมได้ดี
④ การจำแนกตามความยาวคลื่นเอาต์พุต
เลเซอร์สามารถจำแนกได้ตามความยาวคลื่น เช่น เลเซอร์อินฟราเรด เลเซอร์แสงที่มองเห็นได้ เลเซอร์อัลตราไวโอเลต เลเซอร์อัลตราไวโอเลตความเข้มสูง เป็นต้น ช่วงความยาวคลื่นของแสงที่วัสดุที่มีโครงสร้างต่างกันสามารถดูดซับได้นั้นแตกต่างกัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้เลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นต่างกันสำหรับการประมวลผลอย่างละเอียดของวัสดุต่างๆ หรือสำหรับสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกันเลเซอร์อินฟราเรดและเลเซอร์ยูวีเป็นเลเซอร์สองชนิดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด เลเซอร์อินฟราเรดส่วนใหญ่ใช้ใน "กระบวนการทางความร้อน" ซึ่งเป็นการให้ความร้อนแก่วัสดุและทำให้วัสดุระเหยกลายเป็นไอ (ระเหย) เพื่อกำจัดวัสดุนั้นออกไป ในขณะที่เลเซอร์ยูวีพลังงานสูงใช้ในกระบวนการผลิตวัสดุที่ไม่ใช่โลหะแบบฟิล์มบาง การตัดแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ การตัดกระจกอินทรีย์ การเจาะ การทำเครื่องหมาย และสาขาอื่นๆ โดยโฟตอนยูวีพลังงานสูงจะทำลายพันธะโมเลกุลบนพื้นผิวของวัสดุที่ไม่ใช่โลหะโดยตรง ทำให้โมเลกุลสามารถแยกออกจากวัตถุได้ และวิธีนี้ไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาความร้อนสูง จึงมักเรียกว่า "กระบวนการเย็น"
เนื่องจากโฟตอนยูวีมีพลังงานสูง จึงเป็นการยากที่จะสร้างเลเซอร์ยูวีต่อเนื่องที่มีกำลังสูงตามที่ต้องการโดยใช้แหล่งกระตุ้นภายนอก ดังนั้นเลเซอร์ยูวีจึงมักถูกสร้างขึ้นโดยการประยุกต์ใช้วิธีการแปลงความถี่โดยอาศัยผลแบบไม่เชิงเส้นของวัสดุผลึก ซึ่งในปัจจุบันเลเซอร์ยูวีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่จึงเป็นเลเซอร์ยูวีแบบโซลิดสเตท
(4) ห่วงโซ่อุตสาหกรรม
ต้นน้ำของห่วงโซ่อุตสาหกรรม คือ การใช้วัตถุดิบเซมิคอนดักเตอร์ อุปกรณ์ระดับสูง และอุปกรณ์เสริมการผลิตที่เกี่ยวข้อง เพื่อผลิตแกนเลเซอร์และอุปกรณ์อิเล็กโทรออปติก ซึ่งเป็นรากฐานของอุตสาหกรรมเลเซอร์และมีเกณฑ์การเข้าถึงที่สูง กลางน้ำของห่วงโซ่อุตสาหกรรม คือ การใช้ชิปเลเซอร์และอุปกรณ์อิเล็กโทรออปติก โมดูล ส่วนประกอบทางแสง ฯลฯ จากต้นน้ำ เป็นแหล่งกำเนิดแสงสำหรับการผลิตและจำหน่ายเลเซอร์ชนิดต่างๆ รวมถึงเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์โดยตรง เลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ เลเซอร์โซลิดสเตท เลเซอร์ไฟเบอร์ ฯลฯ ส่วนปลายน้ำส่วนใหญ่หมายถึงพื้นที่การใช้งานของเลเซอร์ชนิดต่างๆ รวมถึงอุปกรณ์แปรรูปทางอุตสาหกรรม LIDAR การสื่อสารทางแสง การแพทย์และความงาม และอุตสาหกรรมประยุกต์อื่นๆ
①ซัพพลายเออร์ต้นน้ำ
วัตถุดิบสำหรับผลิตภัณฑ์ต้นน้ำ เช่น ชิปเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ อุปกรณ์ และโมดูล ส่วนใหญ่ประกอบด้วยวัสดุชิป วัสดุเส้นใย และชิ้นส่วนที่ผ่านการกลึง รวมถึงแผ่นรองรับ แผ่นระบายความร้อน สารเคมี และชุดตัวเรือน การผลิตชิปต้องการวัตถุดิบต้นน้ำที่มีคุณภาพและประสิทธิภาพสูง ซึ่งส่วนใหญ่มาจากซัพพลายเออร์ต่างประเทศ แต่ระดับการผลิตในประเทศกำลังเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ และค่อยๆ บรรลุการควบคุมอย่างอิสระ ประสิทธิภาพของวัตถุดิบต้นน้ำหลักมีผลโดยตรงต่อคุณภาพของชิปเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ การพัฒนาประสิทธิภาพของวัสดุชิปต่างๆ อย่างต่อเนื่องมีบทบาทเชิงบวกในการส่งเสริมการพัฒนาประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรมนี้
②ห่วงโซ่อุตสาหกรรมกลางน้ำ
ชิปเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์เป็นแหล่งกำเนิดแสงหลักของเลเซอร์ประเภทต่างๆ ในห่วงโซ่อุตสาหกรรมระดับกลาง และมีบทบาทเชิงบวกในการส่งเสริมการพัฒนาเลเซอร์ระดับกลาง ในด้านเลเซอร์ระดับกลางนั้น สหรัฐอเมริกา เยอรมนี และบริษัทต่างชาติอื่นๆ ครองตลาด แต่หลังจากที่อุตสาหกรรมเลเซอร์ในประเทศพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ตลาดเลเซอร์ระดับกลางของห่วงโซ่อุตสาหกรรมก็มีการทดแทนกันอย่างรวดเร็วจากบริษัทในประเทศ
③ห่วงโซ่อุตสาหกรรมปลายน้ำ
อุตสาหกรรมปลายน้ำมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในการส่งเสริมการพัฒนาอุตสาหกรรมโดยรวม ดังนั้นการพัฒนาของอุตสาหกรรมปลายน้ำจึงส่งผลกระทบโดยตรงต่อพื้นที่ตลาดของอุตสาหกรรมโดยรวม การเติบโตอย่างต่อเนื่องของเศรษฐกิจจีนและการเกิดขึ้นของโอกาสเชิงกลยุทธ์สำหรับการเปลี่ยนแปลงทางเศรษฐกิจได้สร้างเงื่อนไขการพัฒนาที่ดีขึ้นสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมนี้ จีนกำลังก้าวจากประเทศผู้ผลิตไปสู่ประเทศมหาอำนาจด้านการผลิต และเลเซอร์และอุปกรณ์เลเซอร์ปลายน้ำเป็นหนึ่งในกุญแจสำคัญในการยกระดับอุตสาหกรรมการผลิต ซึ่งเป็นสภาพแวดล้อมความต้องการที่ดีสำหรับการพัฒนาในระยะยาวของอุตสาหกรรมนี้ ความต้องการของอุตสาหกรรมปลายน้ำสำหรับดัชนีประสิทธิภาพของชิปเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์และอุปกรณ์ต่างๆ กำลังเพิ่มขึ้น และวิสาหกิจในประเทศกำลังค่อยๆ เข้าสู่ตลาดเลเซอร์กำลังสูงจากตลาดเลเซอร์กำลังต่ำ ดังนั้นอุตสาหกรรมจึงต้องเพิ่มการลงทุนในด้านการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีและนวัตกรรมอิสระอย่างต่อเนื่อง
2. สถานะการพัฒนาอุตสาหกรรมเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์
เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์มีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานที่ดีที่สุดในบรรดาเลเซอร์ทุกชนิด ในด้านหนึ่ง สามารถใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงหลักของเลเซอร์ใยแก้วนำแสง เลเซอร์โซลิดสเตท และเลเซอร์ปั๊มแสงอื่นๆ ในอีกด้านหนึ่ง ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ในด้านประสิทธิภาพพลังงาน ความสว่าง อายุการใช้งาน ความยาวคลื่นหลายช่วง อัตราการปรับเปลี่ยน ฯลฯ เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์จึงถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในการแปรรูปวัสดุ การแพทย์ การสื่อสารด้วยแสง การตรวจจับด้วยแสง การป้องกันประเทศ ฯลฯ จากข้อมูลของ Laser Focus World รายได้รวมทั่วโลกของเลเซอร์ไดโอด (ได้แก่ เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์และเลเซอร์ที่ไม่ใช่ไดโอด) คาดว่าจะอยู่ที่ 18,480 ล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2021 โดยเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์คิดเป็น 43% ของรายได้ทั้งหมด
จากข้อมูลของ Laser Focus World ตลาดเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ทั่วโลกจะมีมูลค่า 6,724 ล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2020 เพิ่มขึ้น 14.20% จากปีก่อนหน้า ด้วยการพัฒนาด้านปัญญาประดิษฐ์ทั่วโลก ความต้องการเลเซอร์ที่เพิ่มขึ้นในอุปกรณ์อัจฉริยะ เครื่องใช้ไฟฟ้า พลังงานใหม่ และสาขาอื่นๆ รวมถึงการขยายตัวอย่างต่อเนื่องของอุปกรณ์ทางการแพทย์ อุปกรณ์เสริมความงาม และการใช้งานใหม่ๆ เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์สามารถใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงสำหรับเลเซอร์ปั๊มแบบออปติคอล และขนาดตลาดจะยังคงเติบโตอย่างมั่นคง โดยคาดการณ์ว่าในปี 2021 ตลาดเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ทั่วโลกจะมีมูลค่า 7.946 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ และอัตราการเติบโตของตลาดอยู่ที่ 18.18%
ด้วยความร่วมมือร่วมใจของผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิค องค์กร และผู้ปฏิบัติงาน อุตสาหกรรมเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ของจีนจึงประสบความเจริญก้าวหน้าอย่างมาก ทำให้จีนได้ก้าวเข้าสู่กระบวนการสร้างต้นแบบตั้งแต่เริ่มต้น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา จีนได้เร่งพัฒนาอุตสาหกรรมเลเซอร์ โดยหลายภูมิภาคได้ทุ่มเทให้กับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ การยกระดับเทคโนโลยี การพัฒนาตลาด และการสร้างนิคมอุตสาหกรรมเลเซอร์ ภายใต้การนำของรัฐบาลและความร่วมมือขององค์กรด้านเลเซอร์
3. แนวโน้มการพัฒนาในอนาคตของอุตสาหกรรมเลเซอร์ของจีน
เมื่อเทียบกับประเทศที่พัฒนาแล้วในยุโรปและสหรัฐอเมริกา เทคโนโลยีเลเซอร์ของจีนไม่ได้ล้าหลัง แต่ในด้านการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีเลเซอร์และเทคโนโลยีหลักระดับสูง ยังคงมีช่องว่างอยู่มาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งชิปเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ต้นน้ำและส่วนประกอบหลักอื่นๆ ยังคงต้องพึ่งพาการนำเข้า
ประเทศพัฒนาแล้ว เช่น สหรัฐอเมริกา เยอรมนี และญี่ปุ่น ได้ดำเนินการเปลี่ยนผ่านเทคโนโลยีการผลิตแบบดั้งเดิมในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่บางสาขาไปแล้ว และเข้าสู่ยุค "การผลิตแบบเบา" แล้ว แม้ว่าการพัฒนาการประยุกต์ใช้เลเซอร์ในจีนจะรวดเร็ว แต่ระดับการนำไปใช้ยังค่อนข้างต่ำ เนื่องจากเลเซอร์เป็นเทคโนโลยีหลักในการยกระดับอุตสาหกรรม อุตสาหกรรมเลเซอร์จึงยังคงเป็นภาคส่วนสำคัญที่ได้รับการสนับสนุนจากประเทศ และจะขยายขอบเขตการใช้งานต่อไป เพื่อผลักดันอุตสาหกรรมการผลิตของจีนไปสู่ยุค "การผลิตแบบเบา" ในที่สุด จากสถานการณ์การพัฒนาในปัจจุบัน แนวโน้มการพัฒนาของอุตสาหกรรมเลเซอร์ของจีนเป็นไปดังนี้
(1) ชิปเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์และส่วนประกอบหลักอื่นๆ ค่อยๆ พัฒนาให้มีการผลิตในประเทศ
ยกตัวอย่างเช่น เลเซอร์ไฟเบอร์ แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูงเป็นพื้นที่ใช้งานหลักของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ ชิปและโมดูลเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงเป็นส่วนประกอบสำคัญของเลเซอร์ไฟเบอร์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อุตสาหกรรมเลเซอร์ไฟเบอร์ของจีนกำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว และระดับการผลิตในประเทศก็เพิ่มขึ้นทุกปี
ในแง่ของการเจาะตลาด ในตลาดเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังต่ำ ส่วนแบ่งการตลาดของเลเซอร์ในประเทศสูงถึง 99.01% ในปี 2019 ในตลาดเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังปานกลาง อัตราการเจาะตลาดของเลเซอร์ในประเทศยังคงอยู่ที่มากกว่า 50% ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา กระบวนการผลิตเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูงในประเทศก็ก้าวหน้าไปอย่างต่อเนื่องเช่นกัน จากปี 2013 ถึง 2019 สามารถผลิตได้ครบทุกอย่างตั้งแต่เริ่มต้น กระบวนการผลิตเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูงในประเทศก็ก้าวหน้าไปอย่างต่อเนื่องเช่นกัน จากปี 2013 ถึง 2019 มีอัตราการเจาะตลาดสูงถึง 55.56% และคาดว่าอัตราการเจาะตลาดเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูงในประเทศจะอยู่ที่ 57.58% ในปี 2020
อย่างไรก็ตาม ส่วนประกอบหลัก เช่น ชิปเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง ยังคงต้องพึ่งพาการนำเข้า และส่วนประกอบต้นน้ำของเลเซอร์ที่มีชิปเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์เป็นแกนหลักกำลังค่อยๆ ถูกผลิตในประเทศ ซึ่งในด้านหนึ่งจะช่วยเพิ่มขนาดตลาดของส่วนประกอบต้นน้ำของเลเซอร์ในประเทศ และในอีกด้านหนึ่ง การผลิตส่วนประกอบหลักต้นน้ำในประเทศจะช่วยเพิ่มศักยภาพของผู้ผลิตเลเซอร์ในประเทศในการแข่งขันในระดับสากล
(2) การใช้งานเลเซอร์สามารถทะลุทะลวงได้เร็วและกว้างขึ้น
ด้วยการพัฒนาการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กโทรออปติกหลักในระดับท้องถิ่นที่เพิ่มมากขึ้น และต้นทุนการใช้งานเลเซอร์ที่ลดลงอย่างต่อเนื่อง เลเซอร์จะเข้ามามีบทบาทในอุตสาหกรรมต่างๆ มากขึ้นเรื่อยๆ
ในด้านหนึ่ง สำหรับประเทศจีน การประมวลผลด้วยเลเซอร์ยังเป็นหนึ่งในสิบสาขาการใช้งานหลักของอุตสาหกรรมการผลิตของจีน และคาดว่าสาขาการใช้งานของการประมวลผลด้วยเลเซอร์จะขยายตัวและขนาดตลาดจะขยายใหญ่ขึ้นในอนาคต ในอีกด้านหนึ่ง ด้วยการแพร่หลายและการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีต่างๆ เช่น รถยนต์ไร้คนขับ ระบบช่วยขับขี่ขั้นสูง หุ่นยนต์บริการ เซ็นเซอร์ 3 มิติ เป็นต้น เลเซอร์จะถูกนำไปประยุกต์ใช้มากขึ้นในหลายสาขา เช่น ยานยนต์ ปัญญาประดิษฐ์ เครื่องใช้ไฟฟ้า การจดจำใบหน้า การสื่อสารด้วยแสง และการวิจัยด้านการป้องกันประเทศ ในฐานะอุปกรณ์หลักหรือส่วนประกอบของการใช้งานเลเซอร์ข้างต้น เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ก็จะได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วเช่นกัน
(3) กำลังสูงขึ้น คุณภาพลำแสงดีขึ้น ความยาวคลื่นสั้นลง และการพัฒนาทิศทางความถี่เร็วขึ้น
ในด้านเลเซอร์อุตสาหกรรม เลเซอร์ไฟเบอร์ได้ก้าวหน้าอย่างมากในแง่ของกำลังเอาต์พุต คุณภาพลำแสง และความสว่างนับตั้งแต่มีการนำมาใช้ อย่างไรก็ตาม กำลังที่สูงขึ้นสามารถปรับปรุงความเร็วในการประมวลผล ปรับปรุงคุณภาพการประมวลผล และขยายขอบเขตการประมวลผลไปยังอุตสาหกรรมการผลิตหนัก การผลิตรถยนต์ การผลิตด้านอวกาศ พลังงาน การผลิตเครื่องจักร โลหะวิทยา การก่อสร้างระบบขนส่งทางราง การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ และสาขาการประยุกต์ใช้ในด้านการตัด การเชื่อม การปรับสภาพพื้นผิว ฯลฯ ความต้องการกำลังของเลเซอร์ไฟเบอร์ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ผู้ผลิตอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องจำเป็นต้องปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์หลัก (เช่น ชิปเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงและไฟเบอร์ขยายสัญญาณ) อย่างต่อเนื่อง การเพิ่มกำลังของเลเซอร์ไฟเบอร์ยังต้องการเทคโนโลยีการปรับสัญญาณเลเซอร์ขั้นสูง เช่น การรวมลำแสงและการสังเคราะห์กำลัง ซึ่งจะนำมาซึ่งข้อกำหนดและความท้าทายใหม่ๆ สำหรับผู้ผลิตชิปเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง นอกจากนี้ การพัฒนาเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นสั้นลง ความยาวคลื่นมากขึ้น และเร็วขึ้น (อัลตร้าฟาสต์) ก็เป็นทิศทางที่สำคัญเช่นกัน โดยส่วนใหญ่ใช้ในชิปวงจรรวม จอแสดงผล อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค อวกาศ และการประมวลผลขนาดเล็กที่มีความแม่นยำสูงอื่นๆ รวมถึงวิทยาศาสตร์ชีวภาพ การแพทย์ การตรวจจับ และสาขาอื่นๆ ชิปเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ก็มีความต้องการใหม่ๆ เช่นกัน
(4) สำหรับความต้องการส่วนประกอบออปโตอิเล็กทรอนิกส์เลเซอร์กำลังสูงเพื่อการเติบโตต่อไป
การพัฒนาและการผลิตเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูงในระดับอุตสาหกรรมเป็นผลมาจากความก้าวหน้าอย่างประสานงานกันของห่วงโซ่อุตสาหกรรม ซึ่งต้องอาศัยส่วนประกอบอิเล็กโทรออปติกหลัก เช่น แหล่งกำเนิดแสง ตัวแยกแสง ตัวรวมลำแสง เป็นต้น ส่วนประกอบอิเล็กโทรออปติกที่ใช้ในเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูงเป็นพื้นฐานและส่วนประกอบสำคัญในการพัฒนาและการผลิต และตลาดเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูงที่ขยายตัวยังผลักดันความต้องการส่วนประกอบหลัก เช่น ชิปเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง ในขณะเดียวกัน ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีเลเซอร์ไฟเบอร์ในประเทศ การทดแทนการนำเข้าจึงกลายเป็นแนวโน้มที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ส่วนแบ่งการตลาดเลเซอร์ในโลกจะยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งนำมาซึ่งโอกาสที่ดีสำหรับผู้ผลิตส่วนประกอบอิเล็กโทรออปติกที่มีศักยภาพในประเทศ
วันที่โพสต์: 7 มีนาคม 2023
