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2018年光子学领域五大发展趋势
录入时间:2018/3/9 10:23:27

/Andreas Thoss

对于工业光子学而言,2017年是不可思议的一年:通快和IPG等市场领导者都获得了两位数的高收入增长,相干收购罗芬也获得了非常好的效果。2017年,光纤激光器拿走了超过40%的市场份额已经毫不奇怪,但是准分子激光器带来的好消息可能并不是每个人关注的焦点。得益于极紫外辐射(EUV),古老的CO2激光器也迎来了新的市场前景。

 在诸多喜人的数字背后,是半导体设备领域近560亿美元的创纪录支出。卡尔蔡司公司CEO Michael Kaschke表示,“2017财年是卡尔蔡司历史上最成功的一个财年,其中SMT部门的业绩增长了25%,而这个增长背后的主要驱动市场来自半导体行业。”

1201711月在德国法兰克福举办的formnext展会上,Fraunhofer ILT展示了用于大规模制造的下一代增材制造设备。

 激光雷达

几十年来,激光雷达技术一直都用于分析大气中的气体和污染物分布,然而最近几年,激光雷达已经成为了自动驾驶领域的关键技术。在谷歌搜索引擎中简单搜索一下,就能显示活跃在激光雷达领域的超过50家公司名单。

 激光雷达市场火爆起来的一个重要指标,可能就是最近该领域频繁的并购活动。通用汽车在201710月收购了一家11人的初创公司。这不是第一次并购,也不会是最后一次。通用汽车意欲成为自动驾驶领域的垂直性综合公司。另一家公司Alphabet's Waymo,也宣布了类似的意图。照明巨头欧司朗收购了激光雷达公司leddartech 25%的股份;福特的自动驾驶部门Argo收购了 Princeton Lightwave公司。针对激光雷达的并购,热闹非凡。

 因此,2017年是许多新的合作伙伴和投资者进入自动驾驶市场的一年,但最有趣的问题仍然是:自动驾驶汽车什么时候会出现到你附近的汽车商店中?Luminar公司的Jason Eichenholz认为这将在2021年成为现实。Luminar公司已经加大了2018年的制造规模。激光雷达市场上的另一位领导者Velodyne公司,也做出了类似的举措。

 VCSEL市场进入上升管道

 另一个有趣的市场趋势发生在垂直腔面发射激光器(VCSEL)领域。随着苹果公司宣传向VCSEL制造商Finisar投资3.9亿万美元,最近VCSEL激光器开始引来市场关注。苹果已经在iPhone 8中使用VCSEL(主要来自lumentum公司)。苹果在2017财年第四季度表示,其购买的VCSEL晶片量,比全球“同期”制造的10倍还要多。

 VCSEL技术为深度传感和3D图像采集提供了廉价的集成解决方案。我们现在已经在智能手机上体验到了这种技术,但这可能仅仅是个开始。

 增材制造

 了解增材制造技术进展的最好去处,当然是去年11月份在法兰克福举行的formnext展会。2017年是第三届formnext展会,共吸引了全球超过21000名参观者和470家参展商的到来,目前这个新兴展会的规模已经能与SPIE Photonics West等老牌展会媲美。

 最近笔者获得Optech Consulting公司Arnold Mayer的证实,在过去的五年中,基于激光的增材制造市场年均复合增长率为25%Boston Consulting Group预测,工业化增材制造市场的年均增长率高达30%

 基础研究:使美国再次强盛?

 2017年,中国利用其自己发射的墨子号量子卫星,实现了距离超过1200公里的量子加密通信。这一新闻让世界同行震惊。

 2018年,欧洲10亿欧元的量子技术旗舰计划(Quantum Technology Flagship)申请资金将启动。随之而来的还有大约24项国家举措。中国将有持续强大的政府资金和私人投资:201710月,阿里巴巴集团宣布计划在三年内,向包括人工智能和量子计算等新兴技术研究领域投资150亿美元。

在美国,国家光电计划(National Photonics Initiative)发布白皮书,呼吁国家量子计划(National Quantum Initiative)和5亿美元基金支持。这导致美国众议院在1024日召开了一次“美国在量子技术领域的领导地位”听证会。

美国科学家又一次发出了强烈呼声。1212日,美国机械工程师协会(ASME)与国家光电计划(NPI)发布简报,“激光为美国带来什么:驱动科学、国家安全、制造业、健康和美国竞争力的进步。”

呼吁的重点是高强度超快激光器。在过去的几十年里,超快激光器领域一直由美国实验室主导,但研究指出,现在这种情况已经改变。目前,现有80%-90%的高强度激光系统都处于美国之外,而且目前正在建造的所有最高功率的研究激光器,也不在美国。

今年,欧洲的极端光基础设施(European Extreme Light InfrastructureELI)已经开始运转。ELI项目的投资大约为10亿欧元,其正在引领新一代高强度激光系统。它的目标是更高的激光强度、更高的重复频率、更短的脉冲,同时降低能量消耗。

尽管ELI可能看起来是纯粹用于基础研究,但是其对应用层面有着极大影响:例如,基于激光的粒子加速器可以为医学治疗提供新的辐射源;高重复频率、高能系统可以产生新一代高效材料加工设备。

 总之,ELI这个新的基础设施以及亚洲的类似项目,将会引起年轻人才的更多关注。目前,ELI项目已经在各地雇用了近1000人。2018年关注美国对此项目的反应将是一件非常有趣的事。

 因此,2018年将会是非常有趣的一年。虽然大多数行业会欣欣向荣,但似乎一些基础研究领域的决策,可能会改变已经形成多年的行业格局。


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