レーザー：定義、産業チェーン、用途、およびグローバルな展望

レーザーとは、原子の誘導放出によって生成される光のことで、その名の通り「レーザー」と呼ばれます。20世紀以降、レーザーは原子力、コンピュータ、半導体に続く人類の主要な発明の一つであり、「最速のナイフ」「最も正確な定規」「最も明るい光」として知られています。その応用範囲は非常に広く、以下のような用途があります。レーザーマーキングレーザー溶接、レーザー切断光ファイバー通信、レーザー測距、レーザーレーダー、レーザー兵器、レーザーディスク、レーザー視力矯正、レーザー美容、レーザースキャン、レーザー蚊駆除器、およびレーザー誘起蛍光（LIF）非破壊検査技術。

レーザー産業チェーン

レーザー産業は、レーザー技術を中心とした総合的なハイテク産業であり、レーザー材料の研究開発、デバイス製造、システム統合、エンドユーザー向けアプリケーションまでを網羅しています。レーザーの発生、制御、伝送、応用を中心に展開し、基礎材料から最終製品に至るまでの完全な産業チェーンを包含しています。

産業チェーンの上流

主な事業内容は、レーザー材料および関連部品の製造・販売です。レーザー装置の基盤となるこれらの材料は、レーザー結晶、レーザーガス、レーザーランプ、レーザー電源などから構成されます。さらに、光学レンズ、励起光源、ガルバノメーター、回折格子といった関連生産補助材料も含まれます。これらの材料および部品の品質と性能は、レーザー装置の品質と性能に直接影響を与えます。

産業チェーンの中間段階

このセグメントは主に各種レーザーの製造および販売に従事しており、レーザー支援機器数値制御装置やコンピュータなど。レーザーはレーザー装置の中核部品であり、固体レーザー、半導体レーザー、ファイバーレーザーなど様々な種類がある。中間工程では、上流のレーザーチップ、光電子デバイス、モジュール、光学部品を統合してパッケージ化し、レーザー切断機、レーザー装置、光ファイバーレーザーなどの様々なレーザー装置を製造する。レーザー溶接機、そしてレーザーマーキングマシン。

産業チェーンの下流

これはレーザー機器の応用分野を表しており、先端製造、医療、科学研究、自動車関連、情報技術など、数多くの分野を網羅しています。例えば、レーザー切断機は金属材料の切断に、レーザー溶接機は自動車部品の溶接に、レーザーマーキング機は製品ラベルのマーキングに使用できます。これらの分野において、レーザー機器は関連産業の発展と進歩を推進する上で重要な役割を果たしています。

レーザー技術の利点と主な応用分野

高精度、高効率、非接触操作といった利点を持つレーザー技術は、戦略的に重要な新興産業においてますます重要な役割を果たしている。

次世代情報技術分野においては、新たなディスプレイおよび通信分野の発展を支援し、情報技術におけるイノベーションを推進する。
ハイエンド機器製造分野においては、グリーン製造とインテリジェント製造のレベルを高め、高速鉄道や計測機器の開発を促進する。
新エネルギー分野においては、高効率太陽光発電やスマートグリッドの開発を促進し、新エネルギーの実用化を加速させる。
新素材分野においては、精密な材料加工を可能にし、新素材の研究開発を強力に支援する。
新エネルギー車産業においては、自動車部品の加工・溶接を最適化し、新エネルギー車産業の高度化を推進する。
省エネルギー・環境保護分野においては、半導体照明に応用され、省エネルギー・環境保護産業の発展に貢献している。
生物産業においては、高度な医療機器の性能向上に貢献し、生物産業におけるイノベーションを推進する。

しかし、全体的に見て、レーザーの最も普及している用途は依然として材料加工と通信分野である。

世界のレーザー産業の動向

欧州諸国：レーザー技術において早期に主導権を握り、高度な技術力を蓄積してきました。高精度、高信頼性、そしてハイエンド市場向けアプリケーション（半導体やリソグラフィ技術など）において優位性を有しています。市場調査データによると、欧州のレーザー産業は世界市場シェアの30%以上を占めています。
米国：ハイエンド光チップ設計やシリコンフォトニクス集積技術などの分野で、世界市場において重要な地位を占めています。特にIPG Photonicsは、世界をリードしています。ファイバーレーザー市場全体として、米国のレーザー産業は世界の市場シェアの約20％を占めている。
日本と韓国は、精密製造、光学技術、そしてニッチな分野における応用において独自の強みを持っています。例えば、日本は光ファイバープリフォームや特殊光ファイバーの分野で世界をリードしており、世界市場シェアは50%を超えています。また、韓国のMeere社はディスプレイエッジグラインダーの世界市場シェアの70%を占めています。しかしながら、日本と韓国のレーザー産業全体の世界市場シェアに関する正確なデータを入手することは困難です。
中国：レーザー機器製造において明確な優位性を持ち、この分野の世界市場を支配している。2024年の世界のレーザー機器市場の売上高は約218億米ドルで、そのうち中国のレーザー機器市場の売上高は897億元（世界市場の56.6%）に達した。しかし、産業チェーン全体（コア材料・部品、ハイエンドレーザー機器製造、高度な応用を含む）を考慮すると、中国の市場シェアは世界全体の約21%に低下する。

中国のレーザー産業の発展

政策支援

中国政府はレーザー産業の発展を非常に重視しており、レーザー技術の研究開発、産業化、市場拡大を促進するための一連の支援政策を導入している。

地域産業クラスター

現在、中国にはレーザー産業チェーンに属する企業が多数存在し、地域間の産業競争は激化している。主な産業クラスターは以下のとおりである。

武漢光谷：技術革新と産業革新を深く融合させることで、中国のレーザー産業発展の拠点を築き上げました。高出力、中出力、低出力のガスレーザー、固体レーザー、ファイバーレーザーなど、200社を超えるレーザー関連企業が集積しています。上流のレーザー材料と関連部品、中流のレーザーと関連機器、下流のレーザー応用までを網羅する、完全な産業チェーンが形成されています。
珠江デルタ地域：市場需要に牽引され、レーザー製造の産業需要を刺激し、産業チェーンのあらゆる段階の改善を促進しています。中国のレーザー産業にとって最大の応用市場であり、輸出量は全国総輸出量の30%以上を占めています。この地域の産業規模は約130億元で、武漢に次ぐ中国第2位のレーザー産業集積地となっています。
渤海湾地域：強力な技術研究開発能力と堅調な市場需要を誇る。北京を代表とするこの市場には、ITおよび通信業界の企業が多数集積しており、レーザー製品に対する強い需要を生み出している。
長江デルタ：比較的完成度の高い産業チェーンを有し、産業は主に上海、南京、温州、蘇州、寧波などの都市に分布しています。この地域のレーザー産業は、地域横断的な協働イノベーションを特徴とし、リーディングカンパニーを通じて産業チェーンの上流と下流の品質と効率の向上を推進しています。超高速レーザーなどのコア技術分野における特許出願件数は、高精度検流計システム長江デルタ地域では、年間平均34%の増加率を示しており、技術転換率は全国平均を大幅に上回っている。

中国最大のレーザー産業拠点である武漢光学谷には、300社以上のレーザー関連企業が集積し、総売上高は200億元を超えています。レーザー加工製品の年間生産額は、全国総生産額の3分の1を占めています。人材、技術、産業基盤、市場において、武漢光学谷は顕著な優位性を示しています。

人材面での優位性：基地周辺には約18の高等教育機関と56の省・部レベルの科学研究機関が集中しており、毎年5万人以上の大学生を育成し、レーザー産業に豊富な人材資源を提供している。
技術的優位性：武漢郵電研究所や華中科技大学などの研究機関は、光通信技術とレーザー加工において国内トップレベルに位置しており、産業発展のための強力な技術支援を提供している。
産業基盤の優位性：武漢光谷は、中国最大の光ファイバー・ケーブル製造拠点およびレーザー機器生産拠点へと発展しており、強固な産業基盤を有しています。
市場優位性：当拠点は国内の光ファイバー・ケーブル製品市場および光電子デバイス市場において大きなシェアを占めており、世界の光電子産業においても一定の地位を確立し、幅広い市場展望を誇っています。

レーザー装置の市場動向と主要構成要素

レーザー機器の市場動向

レーザー装置は典型的な汎用装置であり、その下流工程は自動車、3C（コンピュータ、通信、家電）、板金、造船など幅広い産業に及んでいます。この産業の繁栄はマクロ経済と密接に関連しており、その景気循環は基本的に製造業のマクロサイクルと一致しています。近年、レーザー価格の下落は装置価格の低下につながり、レーザー装置の経済効率を向上させ、産業の普及率を加速させています。

下流アプリケーションの主なトレンド：

リチウム電池製造：レーザーはリチウム電池製造において広く利用されています。リチウムイオン電池は安全性、均一性、密度に高い要求があり、レーザー加工は加工効果と効率において明らかな優位性を持っています。現在、新エネルギー車の急速な発展に伴い、リチウム電池製造装置の需要は高く、リチウム電池企業は生産能力を拡大しています。リチウム電池製造におけるレーザー切断、洗浄、マーキングの幅広い応用を考慮すると、将来的に電力用リチウム電池製造におけるレーザー加工装置の割合は15～20％に達すると予想されます。
レーザー洗浄とレーザークラッディングこれらの新たな応用市場には、大きな将来性が見込まれます。化学洗浄や機械研磨と比較して、レーザー洗浄は環境に優しく、損傷を与えず、二次汚染がなく、効率的です。工業洗浄や手作業による研磨といった既存の市場に取って代わる可能性があり、巨大な市場ポテンシャルを秘めています。新たに開発された応用分野には、文化財洗浄、建物洗浄、道路洗浄などがあります。
太陽光発電産業：レーザー加工技術は、太陽電池の効率を大幅に向上させることができます。太陽光発電コストの継続的な低下や新興市場からの需要といった好ましい要因に牽引され、世界の太陽光発電市場は今後も成長を続けるでしょう。レーザー加工は、太陽電池製造におけるアブレーション、切断、エッジトリミング、ドーピングなどの工程で活用されています。

レーザーの主要構成要素

コスト構造：レーザーのコスト構造において、特殊光ファイバー、励起光源、および光学デバイスが主なコスト構成要素であり、全体の80%以上を占めています。中でも、励起光源と特殊光ファイバーはファイバーレーザーの原材料コストの中核を成すものであり、一般的に特殊光ファイバーは約20%、励起光源は約30%を占めています。
主要追跡指標：レーザーの中核部品を分析する際、最も重要な指標は、これらの中核部品の自社生産（または現地生産）の度合いです。自社生産（または現地生産）の割合が高いほど、調達コストの削減速度が速くなります。
励起光源：ファイバーレーザーの光源として、励起光源はレーザー作動媒体を励起し、活性粒子を基底状態からより高いエネルギー準位に励起して反転分布を実現するために使用されます。作動媒体とレーザー動作条件の違いに応じて、光励起（光ポンピング）、ガス放電励起、化学励起、核エネルギー励起の4種類に分類されます。対応するレーザーの種類としては、ファイバーレーザー、二酸化炭素レーザー、固体レーザーなどがあります。
特殊光ファイバー：特殊光ファイバーと通常の光ファイバーを区別する主な特徴は、特定の波長で使用されることです。イッテルビウム添加ファイバーはファイバーレーザーやファイバー増幅器の利得媒体として使用され、パッシブファイバーはカプラ、ピグテール、その他の光デバイスに使用されます。