エネルギー
レーザーは技術の進歩に伴い、今後数十年で重要な役割を果たすことが期待されています
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レーザーは、光増幅による刺激放射（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）の略で、特定の波長の光を放射し、その光を増幅して非常に狭く、非常に明るい放射ビームを小さな点に集中させる装置です。 ファイバーレーザー、ガスレーザー、固体レーザー、染料レーザー、ダイオードレーザーなど、多くの種類のレーザーがあり、すべて基本的な構成要素を共有しています。
現在、レーザーは日常的に使用する製品の多くに不可欠な部品となっており、Blu‑Ray、CD、DVDプレーヤー、バーコードスキャナーなどの消費者向け製品からレーザープリンター、LASIK眼手術まで幅広く利用されています。また、測定、切断、彫刻、ドリル加工、マーキングなど、さまざまな材料に対しても使用されています。
最初のレーザーは1960年に開発され、アルベルト・アインシュタインの刺激放射に関する研究に基づいており、これにより彼は1921年のノーベル賞を受賞しました。それ以来、世界のレーザー技術市場は大幅に成長し、2027年までに256億ドルの価値に達すると予測されています。
レーザー技術の応用
レーザーは、単色で制御された、正確に指向された光ビームを提供できるため、非常に実用的なツールであることが証明されています。その重要な現代的応用の多くは、光ファイバー通信、レーザー加工・製造、微量元素検出、レーザーメトロロジー、医療画像診断にあります。
光そのものの科学は変わっていませんが、レーザー技術は年々急速に進歩しています。したがって、数十年前に発明されたものの、技術の進展により、レーザーは私たちが常に想像してきた役割を果たし始めています。
では、最新の進展と、この技術がさまざまな産業で可能にしていることを見てみましょう！
通信
安全なネットワークを構築し、膨大なデータを高速かつ高効率、そして高いセキュリティで伝送できるようにすることで、レーザー技術は衛星通信におけるゲームチェンジャーとして浮上しています。その結果、世界の宇宙ベースのレーザー通信市場は2031年までに4倍になると予測されており、Straits Researchによると。
この分野では、レーザーは衛星間通信や衛星から地上への接続など、幅広い用途を提供します。軌道上の衛星数が増加し続けるにつれて、宇宙ベースのレーザー通信は衛星通信システムにおいてますます重要になるでしょう。
最近では、NASAがDeep Space Optical Communications（DSOC）システムの初の成功テストを実施しました。これはレーザー光で情報を送信する次世代通信リンクです。NASAが深宇宙での通信を高速化するために行っている一連のテストの一環で、これまでで最も遠距離のレーザー通信でした。成功すれば、今後数十年で宇宙飛行士が地上管制と通信する手段として使用されることが期待されています。
レーザー通信は大気の影響など多くの課題に直面していますが、適応光学、ビームステアリング、誤り訂正アルゴリズムといった革新的な技術が検討されており、これらはレーザー通信の実用化を促進するでしょう。
したがって、宇宙でのレーザー通信の典型的な利用が見られる一方で、研究・開発・投資が進められ、レーザー通信の実用性が高まっています。帯域幅の拡大やさまざまな大気条件での運用が可能になることで、防衛、民間、商業、農業市場におけるレーザー通信の導入が拡大するでしょう。
国際社会でも、レーザー通信システムの相互運用性と広範な採用を確保するための標準化努力が進められています。
防衛
軍事産業は、操作の容易さ、精度、そして副作用のない点からレーザー兵器の開発に注力しています。さらに、世界中の軍が致死性ドローンを広く取得していることから、レーザー兵器の能力はすべての軍事勢力にとって重要な焦点となっています。
昨年、ロシアが初めてレーザー兵器（Persevet と Zadira）を戦闘で使用し、敵ドローンを焼き尽くしたという憶測がありました。米国もレーザーを用いた防空システムの開発を進めています。
そして今年初め、ロッキード・マーティンの戦術レーザー兵器 DEIMOS システムが「ファーストライト」マイルストーンを達成しました。この米国企業は、イスラエル初のレーザー式 Iron Beam 防空システムにも関与しており、レーザービームで敵航空機、ロケット、UAV、迫撃砲を撃墜できるようになっています。
レーザーシステムが注目を集める中、科学者はファイバーレーザーの出力を大幅に増加させつつビーム品質を維持する新たな方法を見出し、低コストドローンに対抗する将来の重要防衛技術となる可能性があります。
このブレークスルーは、マルチモード光ファイバーを使用してファイバーレーザーの出力を3倍から9倍に大幅に増加させ、ビーム品質を劣化させないことに関係しています。これにより、レーザーは遠距離の目標に効果的に焦点を合わせ、極めて高い出力を実現します。この出力増加はファイバーレーザーの有用性を高め、防衛産業にとってさらに価値のあるものにします。
もう一つの軍事大国である中国もレーザー兵器で大きな進展を遂げており、数か月前に中国の軍事科学者は高エネルギーレーザーが「無限に」動作できる新しい冷却システムを開発したと主張しました。このシステムは廃熱の蓄積というレーザー兵器開発の大きな技術的課題を解決します。
これにより、兵器は中断や性能低下なしに長時間レーザービームを生成できるようになります。この新システムは高度な構造を使用しており、射程と破壊力の向上、交戦時間の延長、コスト削減など、防衛分野に大きな変化をもたらす可能性があります。
健康
防衛に加えて、レーザー技術は高精度・高生産性・持続可能性・適応性に優れるため、医療分野でも広く利用されています。この分野では、新しい義肢や医療用途向けツールの開発に技術が活用され、医療機器メーカーはレーザーを用いて新しい医療機器を便利に設計・開発しています。
レーザーの使用は製造における人件費やその他のコストを削減します。また、診療所や病院で偽造品を識別することも可能です。さらに、外科医はレーザーを用いて複雑な手術を容易に行うことができます。
(LMT )眼科、歯科、皮膚科から泌尿器科まで、レーザー技術は医療での利用が増加しており、心臓病、緑内障、腫瘍、がん、静脈瘤、前立腺問題、膝の怪我、腎臓結石などの治療に用いられています。一方、レーザーを用いた超音波システムは体内の画像を提供し、時間経過に伴う病状の追跡にも潜在的に利用できます。
さらに、レーザー技術は選択的レーザートラベクュロプラスティ、光線力学療法、タトゥー除去、皮膚若返り、低出力レーザー療法（LLLT）、脱毛などの非侵襲的医療にも使用されています。特に低出力レーザー療法（LLLT）は、歯科領域で安全性と患者快適性に優れ、薬剤に依存しないという明確な利点を提供します。
さらに、20年以上前にFDAが人間用の治療用途でレーザーの使用を初めて承認して以来、レーザー療法とその治療応用は大きく進化し、疼痛緩和、組織再生、全体的な健康増進に広く利用されています。
また、レーザーを使用して蚊が人間を刺すのを防ぎ、病気の拡散を防止する取り組みもあります。Photonic Fence Monitoring Device（PFMD）などの製品は、飛行中の昆虫を監視し、標的と判断されたものを微小なレーザーエネルギーのバーストで撃ち落とします。PFMDの最初の用途は、農業、ホスピタリティ、政府、軍事、住宅害虫駆除市場における有害昆虫侵入に対するベクター制御策の設計と有効性をテストすることです。
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分析と実験
レーザー技術は、その独自の特性、精度、汎用性により、さまざまな分析・実験分野で重要な役割を果たしています。
原子・分子物理学において、研究者はレーザーを用いて原子を極低温に減速・捕獲しています。レーザーは量子状態の制御に加えて、可変光源として原子や分子のエネルギーレベルや遷移の研究にも役立ちます。
レーザー冷却は40年前に初めて実証され、原子物理学を革命的に変え、量子情報、量子縮退ガス、原子時計、基礎物理のテストに利用されてきました。現在は反物質にも応用されており、レーザー光で反物質原子の運動を操作できることは、反原子噴水や反物質分子の生成といった将来の実験に画期的な機会を提供すると期待されています。
2021年に、CERNのALPHA協力体はレーザー光を用いて最も単純な原子反物質である反ヘリウム原子を冷却することに成功し、これは「分光測定と重力測定におけるゲームチェンジャー」と見なされています。
同時に、レーザー・プラズマ相互作用に基づく粒子加速の研究も進められており、宇宙の理解に貢献しています。化学反応を理解することで全ての生物の進化を解明するだけでなく、この技術はがん治療にも応用でき、従来のX線放射線療法の代替手段となり得ます。レーザー・プラズマ相互作用に基づく粒子加速技術は、非常に小さな距離で非常に高いエネルギーを達成でき、体積面で大きな利得をもたらす可能性があります。
レーザー技術はさらに、ナノ材料の製造にも利用されており、レーザー支援還元、レーザー剥離、レーザーアブレーションなど、ナノ材料製造のために開発された複数のレーザー基盤プロセスがあります。
クリーンエネルギー / 核融合
世界的な再生可能エネルギーの成長は、レーザー加工技術への機会を増大させています。クリーンエネルギー産業では、レーザー技術は新しいエネルギー生成装置の製造や、寿命終了時の発電所の廃止に使用されています。
製造に加えて、レーザーはクラッディング（レーザーメタルデポジション）にも使用され、処理対象の表面特性を向上させます。一方、マイクロガスタービン部品はファイバーレーザー清掃から恩恵を受けることができます。
太陽エネルギーに関しては、レーザーで焼き付けたコンタクトが太陽電池の効率向上に有望であり、半導体ウェハの切断・マーキングや大規模太陽パネルの個々のセルの電気回路分離にも使用されています。
将来的には、レーザーが新世代の太陽電池や、再生可能エネルギーで生成された電力を蓄えるバッテリーの製造に使用される可能性があります。
レーザー技術は核融合にも見られます。1年前、米国エネルギー長官は、研究所が地球上で小さな太陽を作り出すというレーザー基盤核融合のブレークスルーを発表しました。この実験で使用された光源は世界最大のレーザーで、192本のビームラインでパルスを生成しました。レーザービームは投入エネルギーの54％多くのエネルギーを生み出しました。
今年、192本のレーザーが重水素と三重水素（水素の重い同位体）で満たされた小さなカプセルを圧砕し、融合反応を引き起こし、レーザービームがターゲットに照射したエネルギーよりも多くのエネルギーを生成しました。
マイケル・キャンベル（元ロチェスター大学レーザー融合ラボ所長、現在はカリフォルニア大学所属）によると、
“今後数年で、5〜10 MJ の出力は十分に可能です。”
しかしもちろん、そのためには高エネルギー・高平均出力のパルスレーザーをライン交換可能ユニットとして構築する必要があり、これが多くの新しい産業応用につながります。
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レーザー技術に注力する企業
それでは、レーザーまたはレーザー技術を開発している主要企業を見てみましょう：
#1. Lockheed Martin Corporation (LMT)
防衛・航空宇宙分野のリーディングカンパニーであり、核融合研究にも関与している同社の時価総額は1117億4000万ドル、過去12か月（TTM）の売上高は676億8000万ドルです。
LMT 価格チャート
株価は450.4ドルで、今年は7.42％下落していますが、配当利回りは2.80％です。会社のEPS（TTM）は27.38、P/E（TTM）は16.45です。
昨年、ロッキードは米国防衛省に高エネルギーレーザー兵器システムを納入し、今年は米陸軍が間接射撃防護能力レーザープロトタイプの開発契約を再び同社に付与しました。
#2. Coherent, Inc. (COHR)
通信、材料加工、医療などさまざまな用途向けのレーザーシステムの主要メーカーであるCoherent Corp. (COHR ) の時価総額は54億5000万ドルです。
COHR 価格チャート
執筆時点で、同社株は36.02ドルで取引されており、年初来（YTD）で2.62％上昇しています。過去12か月連続で、Coherentは売上高4.869億ドルを報告し、EPS（TTM）は-3.01、P/E（TTM）は-11.96でした。
#3. IPG Photonics Corporation (IPGP)
同社は材料加工、医療、先端用途で使用されるレーザーソリューションを提供しています。数か月前、IPG Photonics (IPGP ) は「最高」の単一モードコア出力を持つデュアルビームレーザーを発表しました。
IPGP 価格チャート
クリーンエネルギー研究にも関与しており、IPG Photonicsの株価は95.62ドルで、売上高（TTM）は13億2000万ドルと報告されています。EPS（TTM）は1.82、P/E（TTM）は52.40です。
#4. Northrop Grumman Corporation (NOC)
Northrop Grumman (NOC ) は時価総額708億ドルのグローバル航空宇宙・防衛企業で、防衛用途向けレーザーシステムの開発にも関与しています。
2023年10月、ペンタゴンの宇宙開発局はNorthrop Grummanに対し、同局が構築中の拡散型戦闘員宇宙アーキテクチャの一環として、38機の「データ輸送」衛星を建造するための7億3200万ドルの契約を授与しました。
NOC 価格チャート
現在、Northrop Grummanの株価は469.58ドルで、年初来（YTD）で13.9％下落しています。売上高（TTM）は386億8500万ドルで、配当利回りは1.59％です。
#5. Thermo Fisher Scientific Inc. (TMO)
同社はレーザー技術に基づく分析機器や、医療研究、疾病診断、新薬の発見・製造に使用される消耗品を提供しています。
TMO 価格チャート
Thermo Fisherの株価は今年11.47％下落し、現在487.53ドルで取引されています。時価総額は1883億6000万ドル、売上高（TTM）は434億2100万ドル、配当利回りは0.29％で、EPS（TTM）は15.27、P/E（TTM）比率は31.93です。
結論
ご覧のとおり、レーザー技術は膨大な可能性を持ち、さまざまな分野で実装が進んでいます。レーザーはすでに人類の能力を向上させており、研究と技術の進展が続くことで、今後のブレークスルーが技術をさらに進化させ、より強力にするでしょう。医療、センサー、エネルギー、電気自動車からデジタル化、量子に至るまで、レーザー技術は私たちの生活の広範な領域を変革する準備ができています。
