Lasere er klare til å spille en avgjørende rolle i kommende tiår etter hvert som teknologien utvikler seg

Laser, forkortelse for Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, er en enhet som emitterer lys ved bestemte bølgelengder og forsterker dette lyset for å produsere en svært smal, svært lyssterk stråle av stråling fokusert på et lite punkt. Det finnes mange typer lasere, inkludert fiberlasere, gasslasere, faststofflasere, fargelaser og diode-lasere, som alle deler et grunnleggende sett av komponenter.

I dag er lasere en viktig del av mange av produktene vi bruker hver dag, fra forbrukerprodukter som Blu‑Ray, CD‑er, DVD‑spillere og strekkodelesere til laserprintere og LASIK‑øyekirurgi. De brukes også til å måle, kutte, gravere, bore og merke et bredt spekter av materialer.

Den første laseren ble utviklet i 1960, basert på Albert Einsteins arbeid med stimulert emisjon, noe som førte til at han mottok Nobelprisen i 1921. Siden da har det globale laserteknologimarkedet vokst betydelig og forventes å nå en verdi på 25,6 milliarder dollar innen 2027.

Anvendelse av laserteknologi

Laser har vist seg å være et ekstremt praktisk verktøy takket være levering av monokromatiske, kontrollerte og presist rettede lysstråler. Mange av de viktige moderne anvendelsene ligger innen fiberoptisk kommunikasjon, laserbearbeiding og -fremstilling, sporelementdeteksjon, lasermetrologi og medisinsk bildediagnostikk. 

Selv om lysets vitenskap i seg selv ikke har endret seg, har laserteknologien utviklet seg raskt gjennom årene. Så, selv om den ble oppfunnet for tiår siden, har den fremvoksende teknologien endelig gjort det mulig for lasere å begynne å spille den rollen vi alltid har forestilt oss for dem. 

La oss nå se på de nyeste fremskrittene og alt som blir muliggjort av denne teknologien i ulike bransjer!

Kommunikasjon 

Ved å muliggjøre opprettelsen av sikre nettverk som kan overføre enorme mengder data med høy hastighet, større effektivitet og forbedret sikkerhet, fremstår laserteknologi som en spillveksler innen satellittkommunikasjon. Som et resultat forventes det globale markedet for rombasert laserkommunikasjon å firedoble seg innen 2031, ifølge Straits Research.

Innen dette området tilbyr laser et bredt spekter av anvendelser som inter‑satellittkommunikasjon og satellitt‑til‑jord‑tilkobling. Og etter hvert som antallet omløpssatellitter fortsetter å øke, vil rombasert laserkommunikasjon bli enda viktigere i satellittkommunikasjonssystemer.

Nylig gjennomførte NASA den første vellykkede testen av sitt Deep Space Optical Communications (DSOC) system, en neste‑generasjons kommunikasjonslenke som sender informasjon via laserlys. Som en del av en rekke tester NASA gjør for å øke hastigheten på kommunikasjon i dyprommet, var dette den mest fjerne laserkommunikasjonen hittil. Hvis den lykkes, forventer NASA‑tjenestemenn at astronauter i kommende tiår vil bruke den som sin metode for å ta kontroll fra bakken.

Til tross for at laserkommunikasjon møter mange utfordringer, spesielt når det gjelder atmosfæren, blir innovative teknikker som adaptiv optikk, strålestyring og feilkorreksjonsalgoritmer utforsket for å dempe disse effektene, noe som vil fremme den praktiske implementeringen av laserkommunikasjon.

Så selv om rommet har sett den typiske bruken av laserkommunikasjon, pågår forskning, utvikling og investeringer for å øke den praktiske bruken av laserkommunikasjon. Økt båndbredde og drift under ulike atmosfæriske forhold vil utvide implementeringen av laserkommunikasjon i forsvars-, sivile, kommersielle og landbruksmarkeder.

I det internasjonale fellesskapet pågår også standardiseringsarbeid for å sikre interoperabilitet og bred adopsjon av lasersystemer for kommunikasjon.

Forsvar

Forsvarsindustrien fokuserer på å utvikle laservåpen på grunn av deres enkle betjening, presisjon og fravær av kollateralskader. Videre, med den omfattende anskaffelsen av dødelige droner av militære styrker verden over, har laservåpenes kapasiteter blitt et sentralt fokus for alle militære styrker.

I fjor var det spekulasjoner om at Russland hadde blitt det første landet som brukte laservåpen, Persevet og Zadira, i kamp for å brenne ned fiendens droner. USA har også gjort fremskritt med laserbasert luftforsvar.

Tidligere i år oppnådde Lockheed Martins taktiske laservåpen DEIMOS-system sitt «første lys»-miljø. Det amerikanske selskapet er også en del av Israels unike laserbaserte Iron Beam-luftforsvarssystem som kan skyte ned fiendtlige fly, raketter, UAV-er og mortere ved å rette laserstråler mot dem.

Etter hvert som lasersystemer får fotfeste, har forskere også funnet en ny måte å øke kraften til fiberlasere betydelig samtidig som de opprettholder strålekvaliteten, noe som gjør dem til en fremtidig nøkkelteknologi for forsvar mot lavkostnadsdroner.

Dette gjennombruddet innebærer potensiell bruk av multimode optisk fiber for å øke kraftutgangen til fiberlasere betydelig, fra 3 til 9 ganger, uten å forringe strålekvaliteten. Ved å oppnå dette kan disse laserne effektivt fokusere på fjerne mål, noe som resulterer i ekstremt høy kraftutgang. Denne økte kraftutgangen forbedrer nytten av fiberlasere, og gjør dem enda mer verdifulle for forsvarsindustrien.

En annen militær stormakt, Kina, har også gjort store fremskritt innen laservåpen, og for noen måneder siden hevdet kinesiske militærforskere at de hadde utviklet et nytt kjølesystem som gjør at høyenergilaser kan operere «uendelig» uten opphopning av avfallsvarme, en stor teknisk utfordring for utvikling av laservåpen.

Med dette kan våpnene nå generere laserstråler så lenge de vil uten avbrudd eller nedgang i ytelse. Det nye systemet, som bruker avanserte strukturer, har potensial til å endre forsvarssektoren betydelig ved å øke rekkevidde og skade, forlenge engasjementstiden og redusere kostnader.

Klikk her for listen over de beste aksjene innen luft- og romfart og forsvar.

Helse

I tillegg til forsvar brukes laserteknologi også omfattende i helsevesenet på grunn av sin høye nøyaktighet, produktivitet, bærekraft og tilpasningsevne. I sektoren brukes teknologien til å utvikle nye proteser og verktøy for helsetjenester, mens produsenter av medisinsk utstyr bruker lasere til å designe og utvikle nytt medisinsk utstyr på en praktisk måte.

Bruk av laser reduserer arbeidsstyrken og andre kostnader ved produksjon. Den kan også identifisere forfalskede varer på klinikker og sykehus. Videre kan kirurger utføre komplekse kirurgiske prosedyrer enkelt med lasere.

Fra oftalmologi, odontologi og dermatologi til urologi ser laserteknologi økende bruk i helsevesenet, med behandling av tilstander som hjerte- og karsykdommer, glaukom, svulster, kreft, åreknuter, prostata‑problemer, kneskader og nyrestein. Laserbaserte ultralydsystemer gir samtidig bilder av kroppens indre strukturer og har potensial til å spore sykdomsstadier over tid.

I tillegg brukes laserteknologi i ikke‑invasive medisinske behandlinger som selektiv laser‑trabekuloplastikk, fotodynamisk terapi, tatoveringsfjerning, hud‑rejuvenering, lavnivålaserterapi og hårfjerning. Lavnivålaserterapi (LLLT) skiller seg spesielt ut innen odontologi ved å tilby en tydelig fordel når det gjelder sikkerhet og pasientkomfort, uten å være avhengig av farmasøytiske inngrep.

Dessuten, siden FDA først ga godkjenning for en laser i en terapeutisk anvendelse for menneskelig bruk for mer enn to tiår siden, har laserterapi og dens terapeutiske anvendelser utviklet seg kraftig og brukes i dag i stor grad for smertelindring, vevsregenerering og fremme av generell velvære.

Videre brukes lasere for å hindre mygg i å bite mennesker og spre sykdom. Produkter som Photonic Fence Monitoring Device (PFMD) overvåker insekter i flukt og eliminerer de som identifiseres som mål ved å skyte dem ned med en mikrobølge av laserenergi. PFMDs første anvendelse er å teste design og effektivitet av vektor‑kontrolltiltak mot skadelige insektinntrengninger i landbruk, hotellbransjen, offentlige, militære og bolig‑skadedyrkontrollmarkeder.

Klikk for listen over de ti beste helsesektor‑aksjene.

Analyse og eksperimentering 

Laserteknologi spiller en avgjørende rolle i ulike felt innen analyse og eksperimentering på grunn av sine unike egenskaper, presisjon og allsidighet. 

Innen atom- og molekylfysikk bruker forskere og vitenskapsfolk lasere for å bremse ned og fange atomer ved ekstremt lave temperaturer. I tillegg til å bruke lasere til å kontrollere kvantetilstander, hjelper den justerbare lyskilden med å studere energinivåer og overganger i atomer og molekyler.

Laserkøling, som først ble demonstrert for 40 år siden og revolusjonerte atomfysikken for bruk i studier av kvanteinformasjon, kvantedegenererte gasser, atomklokker og tester av grunnleggende fysikk, blir nå anvendt på antistoff. Evnen til å manipulere bevegelsen til antistoffatomer med laserlys forventes å gi banebrytende muligheter for fremtidige eksperimenter, som anti‑atom‑fontener og skapelsen av antistoffmolekyler.

I 2021 lyktes ALPHA‑samarbeidet ved CERN med å kjøle ned antihydrogenatomer, den enkleste formen for atomært antistoff, ved hjelp av laserlys, noe som blir sett på som en «spillveksler for spektroskopi‑ og gravitasjonsmålinger».

Samtidig pågår forskning på partikkelakselerasjon basert på laser‑plasma‑interaksjon for å forstå universet. I tillegg til å forstå utviklingen av alt levende ved å forstå kjemiske reaksjoner, hjelper denne teknologien også i kreftbehandling, hvor den kan tilby et alternativ til konvensjonell røntgen‑stråleterapi. Partikkelakselerasjonsteknologi basert på laser‑plasma‑interaksjon gjør det mulig å oppnå svært høye energier over svært korte avstander, noe som potensielt kan gi betydelige gevinster i volum.

Laserteknologi brukes også til å produsere nanomaterialer med distinkte kjemiske og fysiske egenskaper, med flere laserbaserte prosesser utviklet for nanomaterialproduksjon, som laserassistert reduksjon, laser‑ekskalering og laser‑ablasjon.

Ren energi / kjernefysisk fusjon

Den fortsatte veksten av fornybar energi globalt gir økende muligheter for laserbehandlingsteknikker. I bransjen for ren energi brukes laserteknologi til produksjon av nytt utstyr for energiproduksjon samt avvikling av kraftverk ved slutten av deres levetid.

I tillegg til bruk i produksjon kan lasere brukes i overlegg (cladding), også kjent som laser‑metalldeponering, og forbedre egenskapene til overflatene de behandler. Mikrogasturbinkomponenter kan samtidig ha nytte av fiberlaser‑rengjøring. 

Når det gjelder solenergi, viser laser‑fyrte kontakter lovende resultater for å forbedre effektiviteten til solceller og brukes til kutting og merking av halvleder‑wafere samt å skille de elektriske kretsene til de enkelte cellene i store solpaneler.

I fremtiden kan vi se lasere brukt til å lage en ny generasjon solpaneler samt produksjon av batterier for lagring av kraft generert av fornybare kilder.  

Laserteknologi er også sett i kjernefysisk fusjon. For ett år siden kunngjorde USAs energiminister et gjennombrudd i laserbasert kjernefysisk fusjon hvor et forskningslaboratorium produserte en liten sol på jorden. Lyskilden som ble brukt i dette eksperimentet var den største laseren i verden, som brukte 192 strålelinjer for å generere pulser. Laserstrålene produserte 54 % mer energi enn det som ble tilført.

I år knuste de 192 laserne en liten kapsel fylt med deuterium og tritium, tunge isotoper av hydrogen, og utløste en fusjonsreaksjon som produserte mer energi enn laserstrålene som ble rettet mot målet under prosessen.

Ifølge Michael Campbell, tidligere direktør for laser‑fusionslaboratoriet ved University of Rochester, som nå er ved University of California:

“I løpet av de neste årene er avkastninger på 5 til 10 MJ svært mulige.”

Men selvfølgelig vil vi for det trenge høy‑energi‑lasere med høy gjennomsnittlig effekt i pulser, bygget som linje‑utskiftbare enheter, noe som vil føre til mange nye industrielle anvendelser.

Klikk her for listen over de beste aksjene innen fornybar energi.

Selskaper som fokuserer på laserteknologi 

La oss nå se på fremtredende selskaper som utvikler laser‑ eller laserbasert teknologi:

#1. Lockheed Martin Corporation (LMT)

Det ledende forsvars‑ og romfarts selskapet, som også er involvert i forskning på kjernefysisk fusjon, har en markedsverdi på 111,74 milliarder dollar og en inntekt for de siste 12 månedene (TTM) på 67,68 milliarder dollar. 

Handlet til 450,4 $, er Lockheeds aksjekurs ned 7,42 % i år samtidig som den tilbyr en utbytteavkastning på 2,80 %. Selskapets EPS (TTM) er 27,38, og P/E (TTM) er 16,45. 

I fjor leverte Lockheed et høyenergi laservåpensystem til USAs forsvarsdepartement, og i år har den amerikanske hæren igjen gitt selskapet en kontrakt for å utvikle en prototype av laser med indirekte ildbeskyttelseskapasitet.

#2. Coherent, Inc. (COHR)

En ledende produsent av lasersystemer for ulike anvendelser, inkludert kommunikasjon, materialbearbeiding og medisinsk, har Coherent Corp. en markedsverdi på 5,45 milliarder dollar. 

Per nå handles aksjene til 36,02 $, opp 2,62 % år‑til‑dato (YTD). I de siste 12 påfølgende månedene rapporterte Coherent 4,869 milliarder dollar i inntekt og hadde EPS (TTM) på -3,01 og P/E (TTM) på -11,96.

#3. IPG Photonics Corporation (IPGP)

Selskapet produserer lasersystemer som brukes i materialbearbeiding, medisinske og avanserte anvendelser. For noen måneder siden lanserte IPG Photonics en dobbel‑stråle laser med den «høyeste» enkelt‑modus kjerne‑effekten. 

Også involvert i forskning på ren energi, handles IPG Photonics‑aksjene til 95,62 $, med rapportert inntekt (TTM) på 1,32 milliarder dollar. Selskapet har en EPS (TTM) på 1,82 og en P/E (TTM) på 52,40. 

#4. Northrop Grumman Corporation (NOC)

Northrop Grumman er et globalt romfarts‑ og forsvarsselskap med en markedsverdi på 70,8 milliarder dollar. Det er også involvert i utviklingen av lasersystemer for forsvarsapplikasjoner. 

I oktober 2023 ga Pentagon’s Space Development Agency en kontrakt på 732 millioner dollar til Northrop Grumman for å bygge 38 «datatransport»-satellitter som en del av Proliferated Warfighter Space Architecture som byrået bygger. 

For øyeblikket handles Northrop Grummans aksjer til 469,58 $, ned 13,9 % YTD. Selskapet har en inntekt (TTM) på 38,685 milliarder dollar og tilbyr en utbytteavkastning på 1,59 %.

#5. Thermo Fisher Scientific Inc. (TMO) 

Selskapet leverer analytiske instrumenter, inkludert de som er basert på laserteknologi, samt forbruksvarer brukt i medisinsk forskning, sykdomsdiagnostikk og oppdagelse og produksjon av nye legemidler. 

Thermo Fishers aksjekurs er ned 11,47 % i år og handles nå til 487,53 $. Selskapet har en markedsverdi på 188,36 milliarder dollar, rapporterte en inntekt (TTM) på 43,421 milliarder dollar, og betaler en utbytteavkastning på 0,29 % mens EPS (TTM) er 15,27 og P/E (TTM)-forholdet er 31,93.

Konklusjon

Som vi har sett, har laserteknologi enormt potensial og ser sin implementering i ulike felt. Mens lasere allerede forbedrer menneskelig kapasitet, vil fortsatt forskning og utvikling føre til gjennombrudd som hjelper teknologien å utvikle seg og bli enda kraftigere. Fra medisinsk, sensorer, energi og elektriske kjøretøy til digitalisering og kvante, er laserteknologi klar til å transformere store deler av våre liv.

Klikk her for å lære alt om investering i de fem mest lovende teknologiene.