温度降低了67开尔文！激光冷却石英玻璃幅度创下新纪录

瞻观前沿

来自德国弗劳恩霍夫应用光学与精密工程研究所和美国新墨西哥大学的一个研究团队首次通过激光制冷方式，成功地将石英玻璃从室温冷却了67开尔文。最新一期《光学快报》杂志上报道了这项研究成果。

多年来，激光冷却石英玻璃被认为是不可能的。但在2019年，该研究团队首次证明了掺镱(Yb)石英玻璃可以通过激光冷却。当时，只能从室温冷却0.7开尔文。为了超越先前的冷却限值，他们优化了掺杂材料的制备工艺。结果，研究团队实现了一种新的破纪录的冷却：通过功率为97瓦、波长为1032纳米的激光辐射掺镱石英棒，使温度从室温降低了67开尔文。

这一新进展有助于未来开发出极稳定的激光器和低噪声放大器，用于精密测量或量子实验。此外，优化工艺还可以推进无振动冷却，借助低温显微镜和伽马能谱，在材料分析和医疗诊断中发挥作用。这种材料在纤维中也有潜在用途。未来，新工艺可用于开发高性能光纤激光器，克服热不稳定性的缺点。

研究人员指出，新工艺代表着激光制冷方面的重大进步，但他们创造的冷却纪录并不代表固体激光制冷可能达到的最大值。

图片来源：摄图网

技术价值观察

历经多年的发展，中国激光技术已广泛应用于各行各业，形成了完整的产业链。激光产业链上游主要包括光源材料、光学元器件及其他组成激光器的材料;中游主要为各种激光器、机械系统、数控系统，其他例如电源、散热器、传感器、分析仪、防护镜等;下游则是成套的激光设备，如激光切割机、激光焊接设备、激光打标机等。激光产业链的终端应用领域涉及交通、医疗、电池、家电、商业用途等。

研究团队通过激光制冷方式，成功给石英玻璃降温，降温幅度创下新纪录。因此，从激光产业链上看，该技术处于产业链的应用环节。

 宏观市场观察

——激光产业发展历程

中国的激光产业与发达国家差距并不大。美日德是占据激光产业的制高点。美日德主导着激光产业的发展，并培育了一批具有极大影响力的世界级公司。

中国的激光技术与发达国家差距并不大。国内激光技术起步较早，在起步阶段，我国激光的半导体和CO2激光器均与世界同步推出，在研究水平上国际领先。十余年发展停滞后，我国激光产业化迎来快速发展期，随着一批有竞争力的公司的诞生，我国的激光产业实力回到国际前列。目前，千瓦级国产激光器销量实现了反超。中低功率的光纤激光器已完全实现了国产化替代，高功率的光纤激光器正在抓紧研发。

——中国激光产业融资较热

根据IT桔子统计，中国激光产业融资金额及融资事件数2014-2023年整体呈波动上升趋势。其中2022年为融资金额最高的年份，达12.1亿元。2021融资事件数达高峰，为13起。2023年，中国激光产业融资事件数和融资金额分别为6起和3.7亿元，较2022年下降。但整体来看，近几年激光产业融资较热。

——中国激光产业市场总规模持续扩大

中国激光市场结构主要分为激光加工设备、光通信器件与设备、激光测量设备、激光器、激光医疗设备、激光元器件等。2016-2022年，我国激光产业市场总规模持续扩大。根据2022年中国激光元器件、激光器、激光加工设备市场规模，2022年中国激光产业整体市场规模已达2186亿元，同比增加6.4%。

——应用领域分析

激光技术的应用领域非常广泛，在全球和国内都已经延伸到了工业甚至人们生活的各个方面。激光技术影响较大且市场规模、潜力较大的重点应用领域主要包括光通信领域、材料加工领域、准分子印刷领域、数据存储领域、医疗美容领域等。

我国激光设备主要应用在工业、信息、商业、医学以及科研领域。根据中国科学院武汉文献情报中心数据显示，2021年工业领域激光设备市场占比最大，达62%，其次为信息领域激光设备市场，占比达22%。

——激光加工设备出口额

激光器环节价格战激烈，厂商利润空间被压缩，部分企业已经走到亏损的边缘，这种情况下，本土厂商业务出海加速。2018-2022年，我国激光加工设备出口额持续上涨。

——国产替代和业务出海是主要趋势

根据中国科学院武汉文献情报中心发布的数据，从市场渗透率来看，在1-3KW功率段光纤激光器市场，2022年国产光纤激光器市场份额达97.3%，已基本实现国产化;在3-6KW功率段光纤激光器市场，国产激光器渗透率由2018年的15.8%迅速提升至2022年的95.7%;在6-10KW功率段光纤激光器市场，2022年国产渗透率达到58.6%。在10KW以上功率段光纤激光器市场，国产激光器渗透率更是从2018年的5.7%快速增长至2022年的64.1%。3~10kW产品段国内市场的竞争趋于白热化，价格战主战场也从1-3kW产品段，转移至6-10kW产品段，万瓦级成了各厂家角力的焦点，光纤激光器国产替代的趋势也逐渐向万瓦延伸。随着激光器国产替代的持续推进，未来我国激光产业国产替代是必然趋势。

此外，为了跳出内卷，很多激光企业选择了出海谋发展。激光设备出口额增长的背后，一方面是各激光企业洞察海外需求变化;另一方面，是激光设备的高质量增长与中国制造决胜国际市场的证明。未来，激光产业业务出海将持续推进。

中国激光技术赛道热力图

根据产业热力图显示，与激光关键技术强关联的城市集群主要集中在华南和华东地区，并且以广深为重点发展区域，未来布局激光技术及其他先进激光技术的发展路径，极大可能性在于华南华东优先导入，其中可重点关注广东省深圳市龙华区及宝安区、广东省广州市天河区所处激光产业研发、设计的相关企业，以及该地方对于激光产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

经济学人APP资讯组

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标签： 激光 激光器 产业 随笔