量子カスケードレーザ市場は、2023年の4億2900万USDから2028年には5億3300万USDに成長すると予測されており、2023年から2028年までのCAGRは4.4％。量子カスケードレーザのガスセンシングや化学検出アプリケーションでの使用の増加、ヘルスケアや医療診断におけるQCLの需要の増加が、量子カスケードレーザ市場の成長を促進する要因の1つ。
市場動向
促進要因 ヘルスケアと医療診断における量子カスケードレーザの需要拡大
量子カスケードレーザは、非侵襲的分光法、呼気分析、疾病診断のための医療診断で急速に使用されています。QCLは精密で正確な測定を提供するため、疾病診断のための呼気分析、血糖モニタリング、癌バイオマーカー検出などの分野で有用です。QCLはヘルスケアにおける非侵襲的分光分析に変革をもたらしました。QCLは中赤外領域の光を発し、生体サンプル中の多くの化合物の吸収帯と相関します。生体液、組織、呼気サンプル中のバイオマーカーや分析対象物の同定と定量がQCLベースの分光法で可能になり、病気の早期発見やモニタリングが可能になります。
制約：QCLベースの装置の高コスト
QCLは現在、他のレーザー技術よりも高価です。複雑な製造工程、特殊な材料、開発中の設計要素などがコスト上昇の一因となっています。このコスト面は、特に価格に敏感な用途や産業での幅広い使用を制限する可能性があります。QCLベースのデバイスは、高価なウェハーと複雑な回路を使用するため、開発コストが大きくなり、価格が高くなります。さらに、カスタムQCLベース・デバイスの開発にはコストがかかり、その結果、企業は中赤外領域内の特定の波長用にQCLを作成する必要があるため、デバイス・コストが高くなります。他のレーザー技術に比べ、QCLは生産数が少ないことが多く、特定のアプリケーションのニーズを満たすために改造が必要になることもあります。さらに、特殊な製造セットアップ、個別テスト、スケールメリットの少なさ、カスタマイズ、少量生産が要求されるため、価格が高くなる可能性があります。
チャンス 量子カスケードレーザの産業・環境モニタリングへの利用
QCLは産業や環境モニタリングに適しています。高感度、高精度、高選択性であるため、微量ガスや汚染物質の検出や分析に有用です。QCLベースのセンサーやシステムが効率、コンプライアンス、環境の持続可能性を向上させることができる分野には、ガス検知、排ガスモニタリング、工業プロセス制御、大気質モニタリングなどの機会が存在します。QCLは都市、工業地帯、室内空間の空気質を監視します。QCLベースのセンサーは、粒子状物質、オゾン、一酸化炭素、二酸化窒素、揮発性有機化合物など、さまざまな大気汚染物質を検出・測定できます。これらのセンサーは、大気質の分析、汚染源の特定、的を絞った緩和措置の実行に使用できる連続的なリアルタイムデータを提供します。
課題 量子カスケードレーザーの複雑な製造工程
QCLは、分子線エピタキシー（MBE）などの複雑な製造プロセスを必要とします。MBEは、半導体材料を特定の組成と厚さで多層成長させる正確かつ制御された成膜プロセスで、QCLの動作に必要な精密な層構造を実現します。製造プロセスは複雑で時間がかかるため、製造コストが高くなります。さらに、QCLは材料の欠陥や欠点に敏感なため、生産歩留まりが低下し、入手が制限され、コストが上昇します。QCLデバイスの製造が複雑なのは、材料特性、層構造、デバイス形状を厳密に制御する必要があるためです。各段階では、特殊な装置、経験、厳格な品質管理手順が必要となります。製造技術、装置、およびプロセスの最適化は、これらの課題に対応し、QCLデバイスのスケーラビリティ、歩留まり、および費用対効果を改善するために常に改善されています。
量子カスケードレーザー市場の主要企業は、Thorlabs, Inc.（米国）、浜松ホトニクス株式会社（日本）、MirSense（フランス）、Emerson Electric Co. (米国）。これらの企業は数年前からこの市場に参入しており、多様な製品ポートフォリオ、最先端技術、強力なグローバル販売・マーケティングネットワークを有しています。
予測期間中、最大の市場シェアを占めたのは分布帰還型QCL。
分布帰還(DFB)技術は、シングルモード動作、狭い線幅、安定した信頼性の高い性能、単一周波数放射、コンパクト設計などの利点からQCLに広く使用されています。DFB-QCLは正確で選択的な波長発光を実現するため、分光や通信などの用途に適しています。その狭い線幅は、高いスペクトル純度とコヒーレントなビーム伝搬を可能にします。DFB-QCL固有の安定性は、産業プロセス制御や防衛システムなどの用途に不可欠な安定した動作を保証します。また、DFB-QCLはコンパクトな設計で組み込みが容易なため、携帯機器に最適で、環境センシングや医療診断などさまざまな分野での採用が容易です。
予測期間中、最大市場シェアを占めたのは連続波動作モード。
連続波(CW)技術がQCL市場で広く使用されているのは、レーザ光の出力が一定で安定しており、分光やプロセスモニタリングなどの用途で信頼性の高い性能を確保できるから。CW動作はまた、より長い積分時間を可能にし、ガス検知や分子分光のようなアプリケーションの感度と精度を向上させます。CW-QCLのシンプルなシステム設計は、複雑さを軽減します。CW-QCLの高いウォールプラグ効率は効率的な電力消費に貢献し、ポータブル機器やバッテリー駆動の機器に適しています。全体として、CW技術の利点が産業用QCLアプリケーションへの普及を後押ししています。
予測期間中、最大の市場シェアを占めた産業用アプリケーション。
QCLは、その高出力と高輝度、広い波長カバレッジ、高速パルス発生、長期安定性、コンパクト性、ソリッドステート特性、ガスセンシングの高感度と選択性により、産業用アプリケーションで広く使用されています。これらの特性により、QCLはレーザー材料加工、分光、ガスセンシング、工業プロセスモニタリング、環境センシングに採用されています。QCLは、効率的で信頼性の高い性能、出射波長の正確な制御、厳しい産業環境における堅牢性を提供します。その汎用性と産業システムとの互換性により、QCLは様々な産業分野で好まれる選択肢となっており、プロセスの最適化、品質管理、高度な分析機能を促進します。
予測期間中、アジア太平洋地域が最高のCAGRで成長すると予測。
アジア太平洋地域は、急速な工業化と研究開発への大規模な投資を目の当たりにしています。このことは、防衛やセキュリティアプリケーションの台頭、大規模な民生用エレクトロニクス市場、政府の支援と相まって、同地域の量子カスケードレーザ(QCL)市場の成長を牽引すると見られています。自動車、エレクトロニクス、ヘルスケア、テレコミュニケーションなどの産業における先進的なセンシング技術、レーザベースのアプリケーション、QCLが提供するソリューションの需要が市場拡大に寄与。アジア太平洋地域は、技術革新、防衛能力、政府の取り組みに重点を置いており、成長するQCL産業の主要プレーヤーとして位置付けられています。
主要企業
量子カスケードレーザの主要企業には、Thorlabs, Inc.（米国）、浜松ホトニクス株式会社（日本）、MirSense（フランス）、Emerson Electric Co. (米国）、Wavelength Electronics, Inc. (米国）、Alpes Lasers（スイス）、nanoplus Nanosystems and Technologies GmbH（ドイツ）、Akela Laser Corporation（米国）。これらの企業は、製品発売、買収、パートナーシップなどの有機的および無機的成長戦略を用いて、市場での地位を強化しています。
この調査レポートは、量子カスケードレーザー市場を製造技術、動作モード、パッケージタイプ、エンドユーザー産業、地域別に分類しています。
セグメント
サブセグメント
製造技術別
はじめに
ファブリーペロー
分散フィードバック
可変外部キャビティ
動作モード別
導入
連続波
パルス
パッケージタイプ別
パッケージ
Cマウントパッケージ
HHL&VHLパッケージ
TO3パッケージ
エンドユーザー産業別
製品紹介
産業用
医療
電気通信
軍事・防衛
その他
地域別
地域別
北米
米国
カナダ
メキシコ
ヨーロッパ
英国
ドイツ
フランス
その他のヨーロッパ
アジア太平洋
中国
日本
韓国
インド
その他のアジア太平洋地域
ROW
中東・アフリカ
南米
2023年4月、Thorlabs, Inc.はQD8912HHを発表しました。このレーザは、コリメートされた出力、電気および温度制御用の標準HHLコネクタ、8912nmの発振波長チューニングレンジを備えており、アンモニア（NH3）センシングに理想的なレーザです。
2023年3月、波長エレクトロニクス社はQCL2000 LABを発売しました。平均電流ノイズ密度は4 nA/Hzで、この卓上型装置は100 kHzまで1.3 A RMSのノイズ性能を示します。波長電子のQCLドライバは、信頼性の高いレーザー出力と1.485Gbit/sのデータレートでの低ノイズ高精細ビデオストリーミングを可能にします。その結果、作成されたQCLシステムは、フリースペース通信における実際のフィールドで使用するための信頼性の高いツールとなります。
2022年3月、浜松ホトニクス株式会社は、0.42～2THzの周波数範囲で調整可能な世界初のQCLモジュールを発表しました。QCLの出力を高めるテラヘルツ波の発生原理や、高効率な外部共振器の配置など、最先端の光学設計技術を駆使することで実現しました。
【目次】
1 はじめに （ページ – 25）
1.1 調査目的
1.2 市場の定義
1.2.1 包含と除外
1.3 調査範囲
1.3.1 対象市場
図1 量子カスケードレーザー市場：セグメンテーション
1.3.2 地域範囲
1.3.3 考慮した年数
1.3.4 通貨
1.4 制限事項
1.5 利害関係者
1.6 変化のまとめ
1.7 景気後退の影響
2 調査方法 （ページ – 31）
2.1 調査データ
図 2 量子カスケードレーザー市場：調査デザイン
2.1.1 二次調査および一次調査
図 3 調査アプローチ
2.1.2 二次データ
表1 二次情報源のリスト
2.1.2.1 主要な二次情報源
2.1.3 一次データ
2.1.3.1 一次情報源の主要データ
2.1.3.2 主要な業界インサイト
2.1.3.3 一次データの内訳
2.2 市場規模の推定
2.2.1 ボトムアップアプローチ
2.2.1.1 ボトムアップ分析による市場規模導出のアプローチ
図4 市場規模推定手法：ボトムアップアプローチ
2.2.2 トップダウンアプローチ
2.2.2.1 トップダウン分析による市場規模導出のアプローチ
図5 市場規模推定手法：トップダウンアプローチ
図6 量子カスケードレーザー市場：サプライサイド分析（1/2）
図7 量子カスケードレーザー市場：サプライサイド分析（2/2）
2.3 市場の内訳とデータ三角測量
図8 データ三角測量
2.4 リサーチの前提
図9 前提条件
2.5 リスク評価
表2 リスク評価
2.6 景気後退の影響分析
2.7 研究の限界
3 EXECUTIVE SUMMARY（ページ – 42）
図10 量子カスケードレーザー市場：成長予測、2019～2028年
図11 2023年から2028年にかけて量子カスケードレーザ市場の最大シェアを占める産業用セグメント
図12 分散帰還型セグメントが2023年から2028年にかけて量子カスケードレーザー市場をリード
図13 2023年に量子カスケードレーザ市場で最大シェアを占めるのは北米
4 PREMIUM INSIGHTS (ページ – 45)
4.1 量子カスケードレーザー市場におけるプレーヤーの魅力的な機会
図 14 ガスセンシングと化学物質検出における量子カスケードレーザーの使用の増加
4.2 量子カスケードレーザー市場、パッケージタイプ別
図15 2023年から2028年にかけて量子カスケードレーザー市場をリードするのはto3パッケージセグメント
4.3 量子カスケードレーザー市場：動作モード別
図16 2023年と2028年の量子カスケードレーザ市場は連続発振（CW）セグメントが最大シェア
4.4 量子カスケードレーザー市場：製造技術別、エンドユーザー別
図17 2023年に量子カスケードレーザー市場で最大のシェアを占めるのは分布帰還型と産業用セグメント
4.5 量子カスケードレーザー市場：地域別
図 18 アジア太平洋地域の量子カスケードレーザー市場が予測期間中に最も高い成長率を記録
5 市場概要 (ページ – 48)
5.1 はじめに
5.2 市場ダイナミクス
図 19 量子カスケードレーザー市場：促進要因、阻害要因、機会、課題
5.2.1 推進要因
5.2.1.1 ヘルスケアと医療診断における先端技術の採用拡大
5.2.1.2 ガス検知や化学物質検知における量子カスケードレーザの使用の増加
5.2.1.3 自動車産業における需要の増加
図 20 量子カスケードレーザ市場：促進要因とその影響
5.2.2 阻害要因
5.2.2.1 量子カスケードレーザーの高コスト
図21 量子カスケードレーザー市場：阻害要因とその影響
5.2.3 機会
5.2.3.1 産業用および環境モニタリングでの使用の増加
5.2.3.2 軍事分野での応用範囲の拡大
5.2.3.3 分光とイメージングにおける技術革新
図 22 量子カスケードレーザー市場：機会とその影響
5.2.4 課題
5.2.4.1 量子カスケードレーザーの製造の複雑さ
図23 量子カスケードレーザー市場：課題とその影響
5.3 バリューチェーン分析
図24 量子カスケードレーザー市場：バリューチェーン分析
5.4 顧客のビジネスに影響を与えるトレンドと混乱
図25 市場プレイヤーの収益シフトと新たな収益ポケット
5.5 ポーターの5つの力分析
表3 量子カスケードレーザー市場：ポーターの5つの力分析
図26 量子カスケードレーザー市場：ポーターの5つの力分析
5.5.1 新規参入の脅威
5.5.2 代替品の脅威
5.5.3 供給者の交渉力
5.5.4 買い手の交渉力
5.5.5 競合の激しさ
5.6 主要ステークホルダーと購買基準
5.6.1 購買プロセスにおける主要な利害関係者
図27 上位3エンドユーザーの購買プロセスにおける関係者の影響力
表4 上位3社の購買プロセスにおけるステークホルダーの影響度(%)
5.6.2 購入基準
図28 エンドユーザー上位3社の主な購買基準
5.7 特許分析
図 29 量子カスケードレーザ関連の特許取得数（2012-2022 年
図30 量子カスケードレーザ関連特許の地域別分析（2022年
表5 量子カスケードレーザ市場：特許分析、2021-2023年
5.8 技術分析
5.8.1 ファクトリーペロット
5.8.2 分配帰還(Dfb)
5.8.3 チューナブル外部共振器
5.9 ケーススタディ分析
5.9.1 ブロック・メンズ社、化学的・生物学的脅威を検出するために中波長（mir）分光法ベースのスタンドオフ検出装置を開発
5.9.2 波長エレクトロニクスはプリンストン大学と共同で、高精度ガス検知・測定用 の qcl ベースセンサーを開発
5.9.3 デイライト・ソリューションズが医療診断における呼気分析用にスペロ（qcl ベースの赤外線顕微鏡装置）を開発
5.9.4 熱探知ミサイルから航空機を守るためのDircmシステムの設置
5.9.5 ブロックエンジニアリングが米国国土安全保障省科学技術局（S&T）の車両搭載型 即席爆発装置の発見に貢献
5.10 主要会議とイベント（2023～2024年
表6 量子カスケードレーザー市場：会議・イベント一覧
5.11 貿易分析
5.11.1 輸入シナリオ
表7 輸入データ、国別、2018-2022年（百万米ドル）
5.11.2 輸出シナリオ
表8 輸出データ、国別、2018-2022年（百万米ドル）
5.12 関税と規制の状況
5.12.1 規格
5.12.1.1 国際電気標準会議（IEC）
表 9 国際電気標準会議（IEC）のレーザー分類
5.12.1.2 デバイス・放射線衛生センター（CDRH）
5.12.2 地域規格
5.12.2.1 米国
表 10 米国規格協会（ANSI）レーザ規格
5.12.2.2 欧州
5.12.3 規制
5.12.4 規制機関、政府機関、その他の組織
表11 北米：規制機関、政府機関、その他の組織のリスト
表12 欧州：規制機関、政府機関、その他の組織のリスト
表13行：規制機関、政府機関、その他の組織のリスト
5.13 価格分析
5.13.1 量子カスケードレーザーの平均販売価格（加工技術別
図 31 量子カスケードレーザの平均販売価格（加工技術別
6 量子カスケードレーザ市場、製造技術別 (ページ数 – 71)
6.1 はじめに
図 32 量子カスケードレーザー市場：製造技術別
図33 予測期間中に最も高いCAGRを記録するのはファブ・ペロット・セグメント
表14 量子カスケードレーザー市場、製造技術別、2019-2022年（百万米ドル）
表15 量子カスケードレーザー市場、製造技術別、2023-2028年（百万米ドル）
表16 量子カスケードレーザー市場、製造技術別、2019-2022年（千台）
表17 量子カスケードレーザー市場、製造技術別、2023-2028年（千台）
6.2 ファクトリーパーロット
6.2.1 高動作電流でマルチモード光で動作
表18 ファブリーペロット：量子カスケードレーザー市場、パッケージングタイプ別、2019-2022年（百万米ドル）
表19 ファブリーペロット：量子カスケードレーザー市場、パッケージングタイプ別、2023-2028年（百万米ドル）
表20 ファブリーペロット：量子カスケードレーザー市場、動作モード別、2019-2022年（百万米ドル）
表21 ファブリーペロット：量子カスケードレーザー市場、動作モード別、2023-2028年（百万米ドル）
表22 ファブリーペロット：量子カスケードレーザー市場、エンドユーザー別、2019-2022年（百万米ドル）
表23 ファブリーペロット：量子カスケードレーザー市場、エンドユーザー別、2023-2028年（百万米ドル）
表24 ファブリーペロット：量子カスケードレーザー市場、地域別、2019-2022年（千米ドル）
表25 ファブリーペロット：量子カスケードレーザー市場、地域別、2023-2028年（千米ドル）
表26 ファブリーペロット: 北米量子カスケードレーザー市場、国別、2019-2022年 (千米ドル)
表 27 ファブリーペロット: 北米量子カスケードレーザー市場、国別、2023-2028年 (千米ドル)
表 28 ファブリーペロット：欧州量子カスケードレーザー市場：国別、2019-2022 (千米ドル)
表29 ファブリーペロット: 欧州量子カスケードレーザー市場、国別、2023-2028年 (千米ドル)
表30 ファブリーペロット：アジア太平洋地域の量子カスケードレーザー市場：国別、2019-2022年（千米ドル）
表31 ファブリーペロット: アジア太平洋地域の量子カスケードレーザー市場、国別、2023-2028年 (千米ドル)
表32 ファブリーペロット：行量子カスケードレーザー市場、地域別、2019-2022年（千米ドル）
表33 ファブリーペロット：行量子カスケードレーザー市場、地域別、2023-2028年（千米ドル）
6.3 分配帰還（DFB）
6.3.1 連続動作モードとパルス動作モードで動作
表34 分布帰還：量子カスケードレーザー市場、パッケージングタイプ別、2019-2022年（百万米ドル）
表35 分散型フィードバック：量子カスケードレーザ市場、パッケージングタイプ別、2023-2028年(百万米ドル)
表36 分散型フィードバック：量子カスケードレーザー市場、動作モード別、2019-2022年（百万米ドル）
表37 分布帰還型：量子カスケードレーザー市場、動作モード別、2023-2028年（百万米ドル）
表38 分散型フィードバック：量子カスケードレーザー市場、エンドユーザー別、2019-2022年（百万米ドル）
表39 分散型フィードバック：量子カスケードレーザー市場、エンドユーザー別、2023-2028年（百万米ドル）
表40 分散型フィードバック：量子カスケードレーザー市場、地域別、2019-2022年（千米ドル）
表41 分散型フィードバック：量子カスケードレーザー市場、地域別、2023-2028年（千米ドル）
表42 分散型フィードバック：北米量子カスケードレーザー市場、国別、2019-2022年 (千米ドル)
表43 分散フィードバック：北米量子カスケードレーザー市場、国別、2023-2028年（千米ドル）
表44 分散型フィードバック：欧州量子カスケードレーザー市場：国別、2019-2022年(千米ドル)
表45 分散型フィードバック：欧州量子カスケードレーザー市場、国別、2023-2028年 (千米ドル)
表46 分散型フィードバック：アジア太平洋量子カスケードレーザー市場：国別、2019-2022年（千米ドル）
表 47 分散型フィードバック：アジア太平洋地域の量子カスケードレーザー市場、国別、2023-2028年 (千米ドル)
表48 分散型フィードバック：行量子カスケードレーザー市場、地域別、2019-2022年 (千米ドル)
表 49 分散フィードバック：行量子カスケードレーザ市場、地域別、2023-2028年 (千米ドル)
6.4 チューナブル外部共振器
6.4.1 dfb量子カスケードレーザよりも高いスペクトル可変範囲が特徴
表50 波長可変外部共振器：量子カスケードレーザ市場、パッケージングタイプ別、2019-2022年（百万米ドル）
表51 波長可変外部共振器：量子カスケードレーザ市場、パッケージングタイプ別、2023-2028年（百万米ドル）
表52 チューナブル外部共振器：量子カスケードレーザー市場、動作モード別、2019-2022年（百万米ドル）
表53 チューナブル外部共振器：量子カスケードレーザー市場、動作モード別、2023年～2028年（百万米ドル）
表54 チューナブル外部共振器：量子カスケードレーザー市場：エンドユーザー別、2019-2022年（百万米ドル）
表55 チューナブル外部共振器：量子カスケードレーザー市場、エンドユーザー別、2023年～2028年（百万米ドル）
表56 チューナブル外部共振器：量子カスケードレーザー市場、地域別、2019-2022年（千米ドル）
表57 チューナブル外部共振器：量子カスケードレーザー市場、地域別、2023年～2028年（千米ドル）
表58 チューナブル外部共振器：北米の量子カスケードレーザー市場：国別、2019-2022年（千米ドル）
表 59 チューナブル外部共振器：北米量子カスケードレーザー市場：国別、2023年～2028年（千米ドル）
表60 チューナブル外部共振器：欧州量子カスケードレーザー市場：国別、2019年～2022年（千米ドル）
表61 チューナブル外部共振器：欧州量子カスケードレーザー市場：国別、2023年～2028年（千米ドル）
表62 チューナブル外部共振器：アジア太平洋地域の量子カスケードレーザー市場：国別、2019年～2022年（千米ドル）
表63 チューナブル外部共振器：アジア太平洋地域の量子カスケードレーザー市場：国別、2023年～2028年（千米ドル）
表64 チューナブル外部共振器：行量子カスケードレーザー市場、地域別、2019-2022年（千米ドル）
表65 チューナブル外部共振器：行量子カスケードレーザー市場、地域別、2023年～2028年（千米ドル）
…
【本レポートのお問い合わせ先】
www.marketreport.jp/contact
レポートコード： SE 5169