Lasertechnologie staat klaar om een cruciale rol te spelen in de komende decennia naarmate de technologie vordert

Laser, afkorting voor Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, is een apparaat dat licht uitzendt op specifieke golflengten en dat licht versterkt om een zeer smalle, zeer heldere stralingsstraal te produceren die op een klein punt is gericht. Er zijn veel soorten lasers, waaronder vezellasers, gaslasers, solid‑state lasers, dye‑lasers en diode‑lasers, die allemaal een basisset componenten gemeen hebben.

Tegenwoordig zijn lasers een essentieel onderdeel van veel van de producten die we dagelijks gebruiken, van consumentengoederen zoals Blu‑Ray, cd’s, dvd‑spelers en barcodescanners tot laserprinters en LASIK‑oogchirurgie. Ze worden bovendien gebruikt om een breed scala aan materialen te meten, te snijden, te graveren, te boren en te markeren.

De eerste laser werd ontwikkeld in 1960, gebaseerd op het werk van Albert Einstein over gestimuleerde emissie, waarvoor hij de Nobelprijs van 1921 ontving. Sindsdien is de wereldwijde markt voor lasertechnologie aanzienlijk gegroeid en wordt voorspeld dat deze tegen 2027 een waarde van 25,6 miljard USD zal bereiken.

Toepassing van lasertechnologie

Laser heeft zich bewezen als een uiterst praktisch hulpmiddel dankzij het leveren van monochromatische, gecontroleerde en nauwkeurig gerichte lichtstralen. Veel van de belangrijke moderne toepassingen liggen op het gebied van glasvezelcommunicatie, laserbewerking en fabricage, opsporen van sporen, laser‑metrologie en medische beeldvorming. 

Hoewel de wetenschap van licht zelf niet is veranderd, is de lasertechnologie in de loop der jaren snel geëvolueerd. Dus, hoewel decennia geleden uitgevonden, heeft de voortschrijdende technologie lasers eindelijk in staat gesteld de rol te spelen die we altijd voor hen hebben voorgesteld. 

Nu laten we een kijkje nemen naar de nieuwste ontwikkelingen en alles wat deze technologie mogelijk maakt in verschillende industrieën!

Communicatie 

Door het mogelijk maken van de creatie van veilige netwerken die enorme hoeveelheden data met hoge snelheid, grotere efficiëntie en verbeterde beveiliging kunnen overbrengen, wordt lasertechnologie een game‑changer in satellietcommunicatie. Als gevolg hiervan wordt verwacht dat de wereldwijde markt voor ruimtegebaseerde lasercommunicatie tegen 2031 zal verviervoudigen, volgens Straits Research.

In dit domein biedt Laser een breed scala aan toepassingen zoals intersatellietcommunicatie en satelliet‑naar‑grondconnectiviteit. En naarmate het aantal omcirkelende satellieten blijft groeien, zullen ruimtegebaseerde lasercommunicaties alleen maar belangrijker worden in satellietcommunicatiesystemen.

Onlangs voerde NASA de eerste succesvolle test uit van zijn Deep Space Optical Communications (DSOC) systeem, een communicatielink van de volgende generatie die informatie verzendt via laserlicht. Als onderdeel van een reeks tests die NASA uitvoert om de communicatie in de diepe ruimte te versnellen, was dit de meest verre lasercommunicatie tot nu toe. Als het succesvol is, verwachten NASA‑functionarissen dat astronauten in de komende decennia dit zullen gebruiken als hun middel om contact met de grond te onderhouden.

Ondanks dat lasercommunicatie veel uitdagingen kent, vooral op het gebied van de atmosfeer, worden innovatieve technieken zoals adaptieve optiek, stralingssturing en foutcorrectie‑algoritmen onderzocht om deze effecten te mitigeren, wat de praktische implementatie van lasercommunicatie zal bevorderen. 

Dus, hoewel de ruimte het typische gebruik van lasercommunicatie heeft gezien, vinden onderzoek, ontwikkeling en investeringen plaats om het praktische gebruik van lasercommunicatie te vergroten. Het vergroten van de bandbreedte en het functioneren onder diverse atmosferische omstandigheden zal de implementatie van lasercommunicatie uitbreiden naar defensie-, civiele, commerciële en agrarische markten.

In de internationale gemeenschap zijn ook standaardiseringsinspanningen gaande om interoperabiliteit en brede adoptie van lasersysteemcommunicatie te waarborgen. 

Defensie

De defensie‑industrie richt zich op de ontwikkeling van laserwapens vanwege hun eenvoudige bediening, precisie en het ontbreken van collateral schade. Bovendien, met de wijdverspreide inzet van dodelijke drones door legers wereldwijd, zijn de mogelijkheden van laserwapens een centraal aandachtspunt voor alle strijdkrachten.

Vorig jaar waren er speculaties dat Rusland het eerste land was dat laserwapens gebruikte, de Persevet en Zadira, in gevechten om vijandelijke drones te verbranden. De VS heeft ook gewerkt aan laser‑gebaseerde luchtverdediging. 

En eerder dit jaar bereikte Lockheed Martin’s tactische laserwapen DEIMOS-systeem zijn “first light”-mijlpaal. Het Amerikaanse bedrijf maakt ook deel uit van Israël’s eerste laser‑gebaseerde Iron Beam‑luchtverdedigingssysteem dat in staat is om vijandige vliegtuigen, raketten, UAV’s en mortieren neer te schieten door laserstralen erop te richten. 

Naarmate lasersystemen aan populariteit winnen, hebben wetenschappers ook een nieuwe manier ontdekt om de kracht van vezellasers aanzienlijk te verhogen terwijl de stralingskwaliteit behouden blijft, waardoor ze een toekomstige sleuteltechnologie voor defensie tegen goedkope drones worden.

Deze doorbraak omvat het potentiële gebruik van multimode optische vezel om de vermogensoutput van vezellasers aanzienlijk te verhogen, variërend van 3 tot 9 keer, zonder de stralingskwaliteit te degraderen. Door dit te bereiken, kunnen deze lasers effectief op verre doelen richten, resulterend in een extreem hoge vermogensoutput. Deze verhoogde vermogensoutput vergroot de bruikbaarheid van vezellasers, waardoor ze nog waardevoller worden voor de defensie‑industrie.

Een andere militaire grootmacht, China, heeft ook grote vooruitgang geboekt in laserwapens, en enkele maanden geleden beweerden Chinese militaire wetenschappers dat ze een nieuw koelsysteem hadden ontwikkeld dat hoogenergetische lasers “oneindig” laat werken zonder opbouw van afvalwarmte, een grote technische uitdaging voor de ontwikkeling van laserwapens. 

Hierdoor kunnen wapens nu laserstralen genereren zolang ze willen zonder onderbreking of prestatievermindering. Het nieuwe systeem, dat geavanceerde structuren gebruikt, heeft het potentieel om het defensie‑landschap aanzienlijk te veranderen door het bereik en de schade te vergroten, de inzetduur te verlengen en de kosten te verlagen.

Klik hier voor de lijst van de beste lucht- en defensie‑aandelen.

Gezondheid

Naast defensie wordt lasertechnologie ook uitgebreid gebruikt in de gezondheidszorg vanwege de hoge nauwkeurigheid, productiviteit, duurzaamheid en aanpasbaarheid. In de sector wordt de technologie gebruikt om nieuwe protheses en hulpmiddelen voor medische toepassingen te ontwikkelen, terwijl fabrikanten van medische apparatuur lasers gebruiken om nieuwe medische apparatuur op een handige manier te ontwerpen en te ontwikkelen. 

Het gebruik van lasers vermindert de arbeidskracht en andere kosten voor productie. Het kan ook vervalsingen in klinieken en ziekenhuizen identificeren. Bovendien kunnen chirurgen complexe operaties gemakkelijk uitvoeren met lasers.

Van oogheelkunde, tandheelkunde en dermatologie tot urologie, ziet lasertechnologie een toenemend gebruik in de gezondheidszorg, met behandelingen voor hartziekten, glaucoom, tumoren, kanker, spataderen, prostaatproblemen, kniegewrichtblessures en nierstenen. Laser‑gebaseerde echografiesystemen bieden ondertussen beelden van interne lichaamskenmerken en hebben het potentieel om ziekte‑stadia in de loop van de tijd te volgen.

Bovendien wordt lasertechnologie ook gebruikt in niet‑invasieve medische behandelingen zoals selectieve laser‑trabeculoplastiek, fotodynamische therapie, tatoeageverwijdering, huidverjonging, low‑level lasertherapie (LLLT) en ontharing. Low‑level lasertherapie (LLLT) onderscheidt zich met name in de tandheelkunde door een duidelijk voordeel te bieden op het gebied van veiligheid en patiëntcomfort en niet te vertrouwen op farmaceutische interventies.

Bovendien, sinds de FDA voor meer dan twee decennia geleden voor het eerst een laser goedkeurde voor een therapeutische toepassing bij menselijk gebruik, zijn lasertherapie en de therapeutische toepassingen ervan sterk geëvolueerd en worden ze prominent gebruikt voor pijnverlichting, weefselregeneratie en de bevordering van algemeen welzijn.

Daarnaast wordt laser gebruikt om muggen te voorkomen die mensen bijten en ziektes verspreiden. Producten zoals het Photonic Fence Monitoring Device (PFMD) monitoren insecten in de vlucht en elimineren diegene die als doelwit zijn geïdentificeerd door ze neer te schieten met een micro‑burst van laserenergie. De eerste toepassing van PFMD is het testen van het ontwerp en de effectiviteit van vector‑beheersmaatregelen tegen schadelijke insecteninvasies in de landbouw, horeca, overheid, militaire en residentiële ongediertebestrijdingsmarkten.

Klik voor de lijst van de tien beste gezondheidszorg‑aandelen.

Analyse en Experimentatie 

Lasertechnologie speelt een cruciale rol in verschillende gebieden van analyse en experimentatie dankzij zijn unieke eigenschappen, precisie en veelzijdigheid. 

In de atomaire en moleculaire fysica gebruiken onderzoekers en wetenschappers lasers om atomen te vertragen en te vangen bij extreem lage temperaturen. Naast het gebruik van lasers om kwantumtoestanden te controleren, helpt de afstelbare lichtbron bij het bestuderen van energieniveaus en overgangen in atomen en moleculen.

Laserkoeling, die voor het eerst werd aangetoond 40 jaar geleden en de atomaire fysica revolutioneerde voor gebruik in studies over kwantuminformatie, kwantum‑degenererende gassen, atoomklokken en tests van fundamentele fysica, wordt nu toegepast op antimaterie. Het vermogen om de beweging van antimaterie‑atomen te manipuleren met laserlicht wordt verwacht baanbrekende kansen te bieden voor toekomstige experimenten, zoals anti‑atomische fonteinen en de creatie van antimaterie‑moleculen.

In 2021 slaagde de ALPHA‑samenwerking bij CERN erin om antizwaartekracht‑atomen, de eenvoudigste vorm van atomair antimaterie, te koelen met laserlicht, wat wordt gezien als een “game‑changer voor spectroscopische en gravitationele metingen.”

Tegelijkertijd wordt er onderzoek gedaan naar partikelversnelling gebaseerd op laser‑plasma‑interactie om het universum te begrijpen. Naast het begrijpen van de evolutie van al het levende leven door chemische reacties te doorgronden, helpt de capaciteit van dergelijke technologie ook bij kankerbehandeling, waar het een alternatief kan bieden voor conventionele röntgen‑radiotherapie. Partikelversnellings‑technologie gebaseerd op laser‑plasma‑interactie maakt zeer hoge energieën mogelijk over zeer kleine afstanden, wat potentieel leidt tot zeer significante winsten in termen van volume.

Lasertechnologie wordt bovendien gebruikt om nanomaterialen te produceren met onderscheidende chemische en fysieke kenmerken, met verschillende laser‑gebaseerde processen ontwikkeld voor nanomateriaalproductie, zoals laser‑geassisteerde reductie, laser‑exfoliatie en laser‑ablatie.

Schone Energie / Kernfusie

De voortdurende groei van hernieuwbare energie wereldwijd biedt steeds meer kansen voor laserverwerkingstechnieken. In de schone‑energiesector wordt lasertechnologie gebruikt bij de fabricage van nieuwe apparatuur voor energieopwekking evenals bij de ontmanteling van energiecentrales aan het einde van hun levensduur.

Naast gebruik in de productie kunnen lasers worden ingezet bij bekleding, ook wel laser‑metaaldepositie genoemd, en de eigenschappen van de behandelde oppervlakken verbeteren. Ondertussen kunnen micro‑gasturbine‑componenten profiteren van vezellaserreiniging. 

Wat zonne‑energie betreft, tonen laser‑gebrandde contacten veelbelovend potentieel voor het verbeteren van de efficiëntie van zonnecellen en worden ze gebruikt bij het snijden en markeren van halfgeleider‑wafers evenals bij het scheiden van de elektrische circuits van de individuele cellen van grote zonnepanelen.

In de toekomst zouden we lasers kunnen zien die een nieuwe generatie zonnepanelen creëren evenals de productie van batterijen voor het opslaan van energie opgewekt door hernieuwbare bronnen.  

Lasertechnologie wordt ook gezien in kernfusie. Een jaar geleden kondigde de Amerikaanse minister van Energie een doorbraak aan in laser‑gebaseerde kernfusie waarbij een onderzoeks‑lab een kleine zon op aarde produceerde. De lichtbron die in dit experiment werd gebruikt was de grootste laser ter wereld, die 192 stralen gebruikte om pulsen te genereren. De laserstralen leverden 54 % meer energie op dan erin werd gestopt. 

Dit jaar verbraken de 192 lasers een kleine capsule gevuld met deuterium en tritium, zware isotopen van waterstof, waardoor een fusie‑reactie ontstond die meer energie produceerde dan de laserstralen op het doelwit werden gericht tijdens het proces. 

Volgens Michael Campbell, voormalig directeur van het laser‑fusielab aan de Universiteit van Rochester, die nu bij de Universiteit van Californië werkt:

“In de komende jaren zijn opbrengsten van 5 tot 10 MJ zeer haalbaar.”

Maar natuurlijk hebben we daarvoor hoog‑energie, hoog‑gemiddeld‑vermogen pulslasers nodig die als line‑replaceable units worden gebouwd, wat zal leiden tot tal van nieuwe industriële toepassingen.

Klik hier voor de lijst van de beste hernieuwbare‑energie‑aandelen.

Bedrijven gericht op lasertechnologie 

Nu laten we een kijkje nemen naar prominente bedrijven die laser‑ of laser‑gebaseerde technologie ontwikkelen:

#1. Lockheed Martin Corporation (LMT)

Het toonaangevende defensie‑ en ruimtevaartbedrijf, dat ook betrokken is bij onderzoek naar kernfusie, heeft een marktkapitalisatie van 111,74 miljard USD en een omzet over de afgelopen 12 maanden (TTM) van 67,68 miljard USD. 

Handelend tegen 450,4 USD, is de aandelenkoers van Lockheed dit jaar met 7,42 % gedaald, terwijl het een dividendrendement van 2,80 % biedt. De EPS (TTM) van het bedrijf is 27,38, en de P/E (TTM) is 16,45. 

Vorig jaar leverde Lockheed een hoog‑energie laserwapensysteem aan het Amerikaanse Ministerie van Defensie, en dit jaar heeft het Amerikaanse leger het bedrijf opnieuw een contract toegekend om een prototype van een laser voor indirecte vuurbescherming te ontwikkelen.

#2. Coherent, Inc. (COHR)

Een toonaangevende fabrikant van lasersystemen voor diverse toepassingen, waaronder communicatie, materiaalbewerking en medisch, heeft Coherent Corp. een marktkapitalisatie van 5,45 miljard USD. 

Op het moment van schrijven worden de aandelen verhandeld tegen 36,02 USD, een stijging van 2,62 % jaar‑tot‑datum (YTD). De afgelopen 12 opeenvolgende maanden rapporteerde Coherent een omzet van 4,869 miljard USD en had een EPS (TTM) van -3,01 en een P/E (TTM) van -11,96.

#3. IPG Photonics Corporation (IPGP)

Het bedrijf produceert lasersoplossingen die worden gebruikt in materiaalbewerking, medische toepassingen en geavanceerde toepassingen. Enkele maanden geleden lanceerde IPG Photonics een dual‑beam laser met het ‘hoogste’ enkel‑modale kernvermogen. 

Ook betrokken bij onderzoek naar schone energie, worden de aandelen van IPG Photonics verhandeld tegen 95,62 USD, met een omzet (TTM) van 1,32 miljard USD. Het bedrijf heeft een EPS (TTM) van 1,82 en een P/E (TTM) van 52,40. 

#4. Northrop Grumman Corporation (NOC)

Northrop Grumman is een wereldwijd ruimtevaart‑ en defensiebedrijf met een marktkapitalisatie van 70,8 miljard USD. Het is ook betrokken bij de ontwikkeling van lasersystemen voor defensietoepassingen. 

In oktober 2023 verleende het Pentagon’s Space Development Agency een contract van 732 miljoen USD aan Northrop Grumman om 38 “data‑transport” satellieten te bouwen als onderdeel van de Proliferated Warfighter Space Architecture die het agentschap aan het bouwen is. 

Momenteel worden de aandelen van Northrop Grumman verhandeld tegen 469,58 USD, een daling van 13,9 % YTD. Het bedrijf heeft een omzet (TTM) van 38,685 miljard USD en biedt een dividendrendement van 1,59 %.

#5. Thermo Fisher Scientific Inc. (TMO) 

Het bedrijf levert analytische instrumenten, waaronder die gebaseerd op lasertechnologie, en verbruiksartikelen die worden gebruikt in medisch onderzoek, ziekte‑diagnose en de ontdekking en productie van nieuwe geneesmiddelen. 

De aandelenkoers van Thermo Fisher is dit jaar met 11,47 % gedaald en wordt nu verhandeld tegen 487,53 USD. Het bedrijf heeft een marktkapitalisatie van 188,36 miljard USD, rapporteerde een omzet (TTM) van 43,421 miljard USD en betaalt een dividendrendement van 0,29 % terwijl het een EPS (TTM) van 15,27 en een P/E (TTM) ratio van 31,93 heeft.

Conclusie

Zoals we hebben gezien, heeft lasertechnologie een enorm potentieel en wordt ze geïmplementeerd in diverse vakgebieden. Terwijl lasers al de menselijke mogelijkheden uitbreiden, zullen de doorlopende onderzoeken en ontwikkelingen leiden tot doorbraken die de technologie laten evolueren en nog krachtiger maken. Van medische toepassingen, sensoren, energie en elektrische voertuigen tot digitalisering en quantum, staat lasertechnologie op het punt om enorme delen van ons leven te transformeren.

Klik hier om alles te leren over het investeren in de vijf meest veelbelovende technologieën.