Laser vil spille en afgørende rolle i de kommende årtier, efterhånden som teknologien udvikler sig

Laser, forkortet for Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, er en enhed, der udsender lys ved bestemte bølgelængder og forstærker dette lys for at producere en meget smal, meget lysstråle af stråling fokuseret på et lille punkt. Der findes mange typer af laser, herunder fiberlasere, gaslasere, faststoflasere, farvelasere og diode-lasere, som alle deler et grundlæggende sæt komponenter.

I dag er laser en nøglekomponent i mange af de produkter, vi bruger hver dag, fra forbrugerprodukter som Blu‑Ray, CD‑er, DVD‑afspillere og stregkodescannere til laserprintere og LASIK‑øjenkirurgi. Den bruges også til at måle, skære, gravere, bore og mærke et bredt udvalg af materialer.

Den første laser blev udviklet i 1960, baseret på Albert Einsteins arbejde med stimuleret emission, hvilket førte til, at han modtog Nobelprisen i 1921. Siden da er det globale laserteknologimarked vokset betydeligt og forventes at nå en værdi på 25,6 milliarder dollars i 2027.

Anvendelse af laserteknologi

Laser har vist sig at være et yderst praktisk værktøj takket være levering af monokromatiske, kontrollerede og præcist rettede lysstråler. Mange af dets vigtige nutidige anvendelser ligger inden for fiberoptisk kommunikation, laserbearbejdning og fremstilling, sporelementdetektion, lasermetrologi og medicinsk billeddannelse. 

Selvom lysets videnskab i sig selv ikke har ændret sig, har laserteknologien udviklet sig hurtigt gennem årene. Så selvom den blev opfundet for årtier siden, har den fremskredne teknologi endelig gjort det muligt for laser at begynde at spille den rolle, vi altid har forestillet os for dem. 

Lad os nu se på de seneste fremskridt og alt, hvad denne teknologi gør muligt i forskellige industrier!

Kommunikation 

Ved at muliggøre oprettelsen af sikre netværk, der kan overføre enorme datamængder med høj hastighed, større effektivitet og forbedret sikkerhed, fremstår laserteknologi som en spilskifter inden for satellitkommunikation. Som følge heraf forventes det globale rumbaserede laserkommunikationsmarked at firedoble sig inden 2031, ifølge Straits Research.

Inden for dette område tilbyder laser en bred vifte af anvendelser såsom inter-satellitkommunikation og satellit‑til‑jord‑forbindelse. Og efterhånden som antallet af kredsløbende satellitter fortsætter med at vokse, vil rumbaseret laserkommunikation kun blive endnu vigtigere i satellitkommunikationssystemer.

Senest gennemførte NASA den første vellykkede test af deres Deep Space Optical Communications (DSOC)-system, en næste‑generations kommunikationsforbindelse, der sender information via laserlys. Som en del af en række tests, NASA udfører for at fremskynde kommunikation i dyb rummet, var denne den mest fjerne laserkommunikation indtil nu. Hvis den lykkes, forventer NASA‑funktionærer, at astronauter i de kommende årtier vil bruge den som deres middel til at tage kontrol fra jorden.

Selvom laserkommunikation står over for mange udfordringer, især i forhold til atmosfæren, undersøges innovative teknikker såsom adaptiv optik, strålestyring og fejlkorrektionsalgoritmer for at afbøde disse effekter, hvilket vil fremme den praktiske implementering af laserkommunikation. 

Så selvom rummet har set den typiske brug af laserkommunikation, foregår forskning, udvikling og investeringer for at øge den praktiske anvendelse af laserkommunikation. Øget båndbredde og drift under forskellige atmosfæriske forhold vil udvide laserkommunikationens implementering i forsvars-, civile, kommercielle og landbrugsmarkeder.

I det internationale fællesskab pågår også standardiseringsindsatser for at sikre interoperabilitet og udbredt adoption af lasersystemer til kommunikation.

Forsvar

Den militære industri fokuserer på at udvikle laservåben på grund af deres nemme betjening, præcision og fraværet af kollaterale skader. Desuden, med den udbredte anskaffelse af dødelige droner af militærstyrker verden over, er laservåbens kapaciteter blevet et centralt fokuspunkt for alle militære styrker.

Sidste år var der spekulationer om, at Rusland var blevet det første land til at bruge laservåben, Persevet og Zadira, i kamp for at nedbrænde fjendens droner. USA har også fremmet arbejdet med laserbaseret luftforsvar. 

Tidligere i år nåede Lockheed Martins taktiske laservåben DEIMOS-systemet sin “first light”-milepæl. Det amerikanske firma er også en del af Israels første laserbaserede Iron Beam-luftforsvarssystem, som kan skyde fjendtlige fly, raketter, UAV’er og mortere ned ved at rette laserstråler mod dem. 

Efterhånden som lasersystemer får større gennemslagskraft, har forskere også fundet en ny måde at øge kraften i fiberlasere betydeligt, mens de bevarer deres strålekvalitet, hvilket gør dem til en fremtidig nøgleforsvarsteknologi mod lavpris‑droner.

Dette gennembrud involverer potentiel brug af multimode optisk fiber til at øge fiberlaserens effektudgang betydeligt, fra 3 til 9 gange, uden at forringe strålekvaliteten. Ved at opnå dette kan laserne effektivt fokusere på fjerne mål, hvilket resulterer i ekstremt høj effektudgang. Denne øgede effektudgang forbedrer anvendeligheden af fiberlasere, hvilket gør dem endnu mere værdifulde for forsvarsindustrien.

En anden militær supermagt, Kina, har også gjort store fremskridt inden for laservåben, og for nogle måneder siden hævdede kinesiske militærforskere, at de havde udviklet et nyt kølesystem, der tillader højenergilaser at operere “uendeligt” uden ophobning af spildvarme, en stor teknisk udfordring for udvikling af laservåben.

Med dette kan våben nu generere laserstråler så længe de ønsker uden afbrydelse eller forringelse af ydeevnen. Det nye system, som bruger avancerede strukturer, har potentialet til at ændre forsvarssektoren markant ved at øge rækkevidde og skade, forlænge engagementstider og reducere omkostninger.

Klik her for listen over de bedste luft- og forsvarsaktier.

Sundhed

Udover forsvar anvendes laserteknologi også i vid udstrækning inden for sundhedssektoren på grund af dens høje nøjagtighed, produktivitet, bæredygtighed og tilpasningsevne. I sektoren bruges teknologien til at udvikle nye proteser og værktøjer til sundhedsapplikationer, mens producenter af sundhedsudstyr bruger laser til at designe og udvikle nyt medicinsk udstyr på en bekvem måde. 

Laserbrug reducerer arbejdsstyrken og andre omkostninger ved fremstilling. Den kan også identificere forfalskede varer i klinikker og hospitaler. Desuden kan kirurger udføre komplekse kirurgiske procedurer nemt med laser.

Fra oftalmologi, tandpleje og dermatologi til urologi ser laserteknologi stigende anvendelse i sundhedssektoren, hvor tilstande som hjertesygdomme, glaukom, tumorer, kræft, åreknuder, prostata‑problemer, knæskader og nyresten behandles med den. Laserbaserede ultralydssystemer leverer derimod billeder af kroppens indre strukturer og har potentiale til at spore sygdomsstadier over tid.

Derudover anvendes laserteknologi også i ikke‑invasive medicinske behandlinger såsom selektiv lasertrabekuloplastik, fotodynamisk terapi, tatoveringsfjernelse, hudforyngelse, lav‑niveau laserterapi og hårfjerning. Lav‑niveau laserterapi (LLLT) skiller sig især ud inden for tandpleje ved at tilbyde en klar fordel med hensyn til sikkerhed og patientkomfort uden at være afhængig af farmaceutiske indgreb.

Desuden, siden FDA første gang gav godkendelse til en laser i en terapeutisk anvendelse til menneskelig brug for mere end to årtier siden, har laserterapi og dens terapeutiske anvendelser udviklet sig kraftigt og anvendes i høj grad til smertelindring, vævsregenerering og fremme af generel velvære.

Derudover bruges laser til at forhindre myg i at bide mennesker og sprede sygdomme. Produkter som Photonic Fence Monitoring Device (PFMD) overvåger insekter i flugt og eliminerer dem, der identificeres som mål, ved at skyde dem ned med en mikrobølge af laserenergi. PFMD’s første anvendelse er at teste designet og effektiviteten af vektorkontrolforanstaltninger mod skadelige insektindtrængen i landbrug, hotelbranchen, regering, militær og boligskadedyrsbekæmpelsesmarkeder.

Klik for listen over de ti bedste sundhedsaktier.

Analyse og eksperimentering 

Laserteknologi spiller en afgørende rolle inden for forskellige områder af analyse og eksperimentering på grund af dens unikke egenskaber, præcision og alsidighed. 

Inden for atom- og molekylfysik bruger forskere og videnskabsfolk laser til at bremse og fange atomer ved ekstremt lave temperaturer. Ud over at bruge laser til at kontrollere kvantetilstande hjælper dens justerbare lyskilde med at studere energiniveauer og overgange i atomer og molekyler.

Laserkøling, som først blev demonstreret for 40 år siden og revolutionerede atomfysik ved at blive brugt i studier af kvanteinformation, kvante‑degenererede gasser, atomure og tests af grundlæggende fysik, anvendes nu på antistof. Evnen til at manipulere bevægelsen af antistof‑atomer med laserlys forventes at give banebrydende muligheder for fremtidige eksperimenter, såsom anti‑atom‑fonteiner og dannelse af antistof‑molekyler.

Tilbage i 2021 lykkedes ALPHA‑samarbejdet ved CERN med at køle antihydrogenatomer, den simpleste form for atomisk antistof, ned ved hjælp af laserlys, hvilket betragtes som en “spilskifter for spektroskopiske og gravitationsmålinger”.

Samtidig foregår der også forskning i partikelacceleration baseret på laser‑plasma‑interaktion for at forstå universet. Ud over at forstå udviklingen af alt levende ved at forstå de kemiske reaktioner, hjælper denne teknologi også i kræftbehandling, hvor den kan give et alternativ til konventionel røntgen‑strålebehandling. Partikelaccelerations‑teknologi baseret på laser‑plasma‑interaktion muliggør meget høje energier over meget korte afstande, hvilket potentielt kan føre til betydelige gevinster i volumen.

Laserteknologi anvendes desuden til at producere nanomaterialer med særskilte kemiske og fysiske egenskaber ved hjælp af flere laserbaserede processer udviklet til nanomaterialefremstilling, såsom laserassisteret reduktion, laser‑exfoliering og laser‑ablatering.

Ren energi / kernesfusion

Den fortsatte vækst i vedvarende energi verden over giver stigende muligheder for laserbehandlingsteknikker. I den rene energisektor bruges laserteknologi til fremstilling af nyt udstyr til energiproduktion samt nedlukning af kraftværker ved deres levetidsafslutning.

Ud over at blive brugt i fremstilling kan laser anvendes til belægning, også kendt som laser‑metal‑deposition, og forbedre egenskaberne for de overflader, de behandler. Mikro‑gasturbinkomponenter kan derimod drage fordel af fiberlaser‑rengøring. 

Når det gælder solenergi, viser laser‑sprængte kontakter lovende resultater for at forbedre effektiviteten af solceller og anvendes til skæring og mærkning af halvleder‑wafere samt adskillelse af de elektriske kredsløb i de enkelte celler i store solpaneler.

I fremtiden kan vi se laser anvendt til at skabe en ny generation af solpaneler samt produktion af batterier til lagring af energi genereret af vedvarende kilder.  

Laserteknologi ses også i kernesfusion. For et år siden annoncerede den amerikanske energiminister et gennembrud inden for laserbaseret kernesfusion, hvor et forskningslaboratorium producerede en lille sol på Jorden. Lyskilden, der blev brugt i dette eksperiment, var den største laser i verden, som benyttede 192 strålebuer til at generere pulser. Laserstrålerne producerede 54 % mere energi, end der blev indført. 

I år knuste de 192 lasere en lille kapsel fyldt med deuterium og tritium, tunge isotoper af hydrogen, hvilket udløste en fusionsreaktion, der producerede mere energi, end laserstrålerne leverede til målet under processen. 

Ifølge Michael Campbell, tidligere direktør for laserfusions‑laboratoriet ved University of Rochester, som nu er ved University of California:

“I de kommende år er udbytter på 5 til 10 MJ meget mulige.”

Men naturligvis vil vi for det have brug for høj‑energi‑, høj‑gennemsnits‑effekt‑pulslasere bygget som linje‑udskiftelige enheder, hvilket vil føre til mange nye industrielle anvendelser.

Klik her for listen over de bedste aktier inden for vedvarende energi.

Virksomheder med fokus på laserteknologi 

Lad os nu se på fremtrædende virksomheder, der udvikler laser‑ eller laserbaseret teknologi:

#1. Lockheed Martin Corporation (LMT)

Den førende forsvars‑ og rumfartsvirksomhed, som også er involveret i forskning i kernesfusion, har en markedsværdi på 111,74 mia. $ og en omsætning for de seneste 12 måneder (TTM) på 67,68 mia. $.

Handlet til $450,4, er Lockheeds aktiekurs faldet 7,42 % i år, mens den tilbyder et udbytte på 2,80 %. Selskabets EPS (TTM) er 27,38, og P/E (TTM) er 16,45. 

Sidste år leverede Lockheed et høj‑energi laservåbensystem til det amerikanske forsvarsministerium, og i år har den amerikanske hær igen tildelt virksomheden en kontrakt til at udvikle en prototype af et laserbaseret indirekte skydebeskyttelsessystem.

#2. Coherent, Inc. (COHR)

En førende producent af lasersystemer til forskellige anvendelser, herunder kommunikation, materialebearbejdning og medicin, har Coherent Corp. (COHR ) en markedsværdi på 5,45 mia. $.

På tidspunktet for skrivning handles aktierne til $36,02, op 2,62 % år‑til‑dato (YTD). I de seneste 12 på hinanden følgende måneder rapporterede Coherent en omsætning på $4,869 mia. $ og havde EPS (TTM) på -3,01 samt P/E (TTM) på -11,96.

#3. IPG Photonics Corporation (IPGP)

Virksomheden producerer lasersystemer, der anvendes i materialebearbejdning, medicin og avancerede applikationer. For et par måneder siden lancerede IPG Photonics (IPGP ) en dobbelt‑stråle laser med den ‘højeste’ enkelt‑mode kerne‑effekt. 

Også involveret i forskning inden for ren energi handles IPG Photonics’ aktier til $95,62, med en rapporteret omsætning (TTM) på $1,32 mia. $. Selskabet har en EPS (TTM) på 1,82 og en P/E (TTM) på 52,40. 

#4. Northrop Grumman Corporation (NOC)

Northrop Grumman (NOC ) er en global rumfarts‑ og forsvarskoncern med en markedsværdi på 70,8 mia. $ og er også involveret i udviklingen af lasersystemer til forsvarsapplikationer.

I oktober 2023 tildelte Pentagon’s Space Development Agency en kontrakt på $732 mia. $ til Northrop Grumman for at bygge 38 “data‑transport” satellitter som en del af den Proliferated Warfighter Space Architecture, som agenturet bygger. 

I øjeblikket handles Northrop Grummans aktier til $469,58, ned 13,9 % YTD. Selskabet har en omsætning (TTM) på $38,685 mia. $ og tilbyder et udbytte på 1,59 %.

#5. Thermo Fisher Scientific Inc. (TMO) 

Virksomheden leverer analytiske instrumenter, herunder dem baseret på laserteknologi, samt forbrugsvarer, der anvendes i medicinsk forskning, sygdomsdiagnostik samt opdagelse og produktion af nye lægemidler.

Thermo Fishers aktiekurs er faldet 11,47 % i år, da den nu handles til $487,53. Virksomheden har en markedsværdi på $188,36 mia, $, rapporterede en omsætning (TTM) på $43,421 mia. $ og betaler et udbytte på 0,29 % samt har en EPS (TTM) på 15,27 og en P/E (TTM) på 31,93.

Konklusion

Som vi har set, har laserteknologi et enormt potentiale og ser sin implementering i forskellige felter. Mens laser allerede udvider menneskelige evner, vil fortsat forskning og fremskridt føre til gennembrud, der hjælper teknologien med at udvikle sig og blive endnu mere kraftfuld. Fra medicin, sensorer, energi og el‑biler til digitalisering og kvante er laserteknologi klar til at transformere store dele af vores liv.

Klik her for at lære alt om investering i de fem mest lovende teknologier.