文/Andreas Thoss

對于工業(yè)光子學(xué)而言，2017年是不可思議的一年：通快和IPG等市場領(lǐng)導(dǎo)者都獲得了兩位數(shù)的高收入增長，相干收購羅芬也獲得了非常好的效果。2017年，光纖激光器拿走了超過40%的市場份額已經(jīng)毫不奇怪，但是準(zhǔn)分子激光器帶來的好消息可能并不是每個(gè)人關(guān)注的焦點(diǎn)。得益于極紫外輻射（EUV），古老的CO2激光器也迎來了新的市場前景。

 在諸多喜人的數(shù)字背后，是半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域近560億美元的創(chuàng)紀(jì)錄支出�？�爾蔡司公司CEO Michael Kaschke表示，“2017財(cái)年是卡爾蔡司歷史上最成功的一個(gè)財(cái)年，其中SMT部門的業(yè)績增長了25%，而這個(gè)增長背后的主要驅(qū)動(dòng)市場來自半導(dǎo)體行業(yè)。”

圖1：2017年11月在德國法蘭克福舉辦的formnext展會(huì)上，Fraunhofer ILT展示了用于大規(guī)模制造的下一代增材制造設(shè)備。

 激光雷達(dá)

幾十年來，激光雷達(dá)技術(shù)一直都用于分析大氣中的氣體和污染物分布，然而最近幾年，激光雷達(dá)已經(jīng)成為了自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。在谷歌搜索引擎中簡單搜索一下，就能顯示活躍在激光雷達(dá)領(lǐng)域的超過50家公司名單。

 激光雷達(dá)市場火爆起來的一個(gè)重要指標(biāo)，可能就是最近該領(lǐng)域頻繁的并購活動(dòng)。通用汽車在2017年10月收購了一家11人的初創(chuàng)公司。這不是第一次并購，也不會(huì)是最后一次。通用汽車意欲成為自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的垂直性綜合公司。另一家公司Alphabet's Waymo，也宣布了類似的意圖。照明巨頭歐司朗收購了激光雷達(dá)公司leddartech 25%的股份；福特的自動(dòng)駕駛部門Argo收購了 Princeton Lightwave公司。針對激光雷達(dá)的并購，熱鬧非凡。

 因此，2017年是許多新的合作伙伴和投資者進(jìn)入自動(dòng)駕駛市場的一年，但最有趣的問題仍然是：自動(dòng)駕駛汽車什么時(shí)候會(huì)出現(xiàn)到你附近的汽車商店中？Luminar公司的Jason Eichenholz認(rèn)為這將在2021年成為現(xiàn)實(shí)。Luminar公司已經(jīng)加大了2018年的制造規(guī)模。激光雷達(dá)市場上的另一位領(lǐng)導(dǎo)者Velodyne公司，也做出了類似的舉措。

 VCSEL市場進(jìn)入上升管道

 另一個(gè)有趣的市場趨勢發(fā)生在垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）領(lǐng)域。隨著蘋果公司宣傳向VCSEL制造商Finisar投資3.9億萬美元，最近VCSEL激光器開始引來市場關(guān)注。蘋果已經(jīng)在iPhone 8中使用VCSEL（主要來自lumentum公司）。蘋果在2017財(cái)年第四季度表示，其購買的VCSEL晶片量，比全球“同期”制造的10倍還要多。

 VCSEL技術(shù)為深度傳感和3D圖像采集提供了廉價(jià)的集成解決方案。我們現(xiàn)在已經(jīng)在智能手機(jī)上體驗(yàn)到了這種技術(shù)，但這可能僅僅是個(gè)開始。

 增材制造

 了解增材制造技術(shù)進(jìn)展的最好去處，當(dāng)然是去年11月份在法蘭克福舉行的formnext展會(huì)。2017年是第三屆formnext展會(huì)，共吸引了全球超過21000名參觀者和470家參展商的到來，目前這個(gè)新興展會(huì)的規(guī)模已經(jīng)能與SPIE Photonics West等老牌展會(huì)媲美。

 最近筆者獲得Optech Consulting公司Arnold Mayer的證實(shí)，在過去的五年中，基于激光的增材制造市場年均復(fù)合增長率為25%。Boston Consulting Group預(yù)測，工業(yè)化增材制造市場的年均增長率高達(dá)30%。

 基礎(chǔ)研究：使美國再次強(qiáng)盛？

 2017年，中國利用其自己發(fā)射的墨子號(hào)量子衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了距離超過1200公里的量子加密通信。這一新聞讓世界同行震驚。

 2018年，歐洲10億歐元的量子技術(shù)旗艦計(jì)劃（Quantum Technology Flagship）申請資金將啟動(dòng)。隨之而來的還有大約24項(xiàng)國家舉措。中國將有持續(xù)強(qiáng)大的政府資金和私人投資：2017年10月，阿里巴巴集團(tuán)宣布計(jì)劃在三年內(nèi)，向包括人工智能和量子計(jì)算等新興技術(shù)研究領(lǐng)域投資150億美元。

在美國，國家光電計(jì)劃（National Photonics Initiative）發(fā)布白皮書，呼吁國家量子計(jì)劃（National Quantum Initiative）和5億美元基金支持。這導(dǎo)致美國眾議院在10月24日召開了一次“美國在量子技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位”聽證會(huì)。

美國科學(xué)家又一次發(fā)出了強(qiáng)烈呼聲。12月12日，美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)（ASME）與國家光電計(jì)劃（NPI）發(fā)布簡報(bào)，“激光為美國帶來什么：驅(qū)動(dòng)科學(xué)、國家安全、制造業(yè)、健康和美國競爭力的進(jìn)步。”

呼吁的重點(diǎn)是高強(qiáng)度超快激光器。在過去的幾十年里，超快激光器領(lǐng)域一直由美國實(shí)驗(yàn)室主導(dǎo)，但研究指出，現(xiàn)在這種情況已經(jīng)改變。目前，現(xiàn)有80%-90%的高強(qiáng)度激光系統(tǒng)都處于美國之外，而且目前正在建造的所有最高功率的研究激光器，也不在美國。

今年，歐洲的極端光基礎(chǔ)設(shè)施（European Extreme Light Infrastructure，ELI）已經(jīng)開始運(yùn)轉(zhuǎn)。ELI項(xiàng)目的投資大約為10億歐元，其正在引領(lǐng)新一代高強(qiáng)度激光系統(tǒng)。它的目標(biāo)是更高的激光強(qiáng)度、更高的重復(fù)頻率、更短的脈沖，同時(shí)降低能量消耗。

盡管ELI可能看起來是純粹用于基礎(chǔ)研究，但是其對應(yīng)用層面有著極大影響：例如，基于激光的粒子加速器可以為醫(yī)學(xué)治療提供新的輻射源；高重復(fù)頻率、高能系統(tǒng)可以產(chǎn)生新一代高效材料加工設(shè)備。

 總之，ELI這個(gè)新的基礎(chǔ)設(shè)施以及亞洲的類似項(xiàng)目，將會(huì)引起年輕人才的更多關(guān)注。目前，ELI項(xiàng)目已經(jīng)在各地雇用了近1000人。2018年關(guān)注美國對此項(xiàng)目的反應(yīng)將是一件非常有趣的事。

 因此，2018年將會(huì)是非常有趣的一年。雖然大多數(shù)行業(yè)會(huì)欣欣向榮，但似乎一些基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的決策，可能會(huì)改變已經(jīng)形成多年的行業(yè)格局。