激光被譽為“最快的刀、最亮的光、最準(zhǔn)的尺”。各類激光設(shè)備被廣泛應(yīng)用于材料加工、電子信息、航空航天、醫(yī)療、軍事武器、通訊等眾多下游行業(yè)。激光加工技術(shù)的出現(xiàn)和推廣,改變了汽車、機械、消費電子等傳統(tǒng)行業(yè)的生產(chǎn)加工模式,為光伏電池、鋰電池等新能源技術(shù)的實現(xiàn)提供了支撐。
工業(yè)是激光的第一大應(yīng)用,其中激光切割占比最高。從全球角度看,全球約42%的激光器用于材料加工(包括光刻)。其次為通訊,材料加工中切割占比最高為35%,焊接為16%。從中國角度看,激光設(shè)備應(yīng)用中工業(yè)占比為63%,工業(yè)激光設(shè)備中激光切割占比為31%。
激光器是用來產(chǎn)生激光的部件,是激光設(shè)備中最核心的零部件。激光器的價值在成套激光加工裝備總價值的20%-40%,甚至更高。
國家出臺的《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點產(chǎn)品和服務(wù)指導(dǎo)目錄》、《十三五國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》等政策指導(dǎo)性文件對公司所屬行業(yè)的發(fā)展提供了強有力的支持,并指明了未來發(fā)展的方向。
全球激光器市場規(guī)模較大,且呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢。StrategiesUnlimited發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,2018年全球激光器市場規(guī)模約達137.5億美元,同比增長5.8%,近十年復(fù)合增速達11.1%。
根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù),2018年我國激光產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模達1440億元,同比增長22.14%。其中,激光元器件市場規(guī)模為288億元,同比增長22.03%,激光應(yīng)用市場規(guī)模為547億元,同比增長22.1%,激光設(shè)備市場規(guī)模為605億元,同比增長22.22%。預(yù)計2021年總體市場規(guī)模將達到2489億元,未來三年復(fù)合增速達20%。
隨著大功率激光器的技術(shù)突破和增材制造技術(shù)的成熟,預(yù)計未來激光器行業(yè)將持續(xù)快速增長。
典型的激光器,由激光工作物質(zhì)(發(fā)出能量)、泵浦源(提升能量)、光學(xué)諧振腔(傳播能量)等部分組成。泵浦源為激光器的光源,諧振腔為泵浦光源與增益介質(zhì)之間的回路,增益介質(zhì)指可將光放大的工作物質(zhì)。
激光器有多種分類方法,其中最常用的分類方法有四種:工作物質(zhì):可分為氣體、固體、液體(染料)、半導(dǎo)體、準(zhǔn)分子等;能量輸出波形(工作方式):可分為連續(xù)激光器、脈沖激光器、和準(zhǔn)連續(xù)激光器,脈沖激光器可進一步分為毫秒激光器、微秒激光器、納秒機關(guān)器、皮秒激光器、飛秒激光器、阿秒激光器等;輸出波長(顏色):可分為X光激光器、紫外激光器、紅外激光器、可見光激光器等;功率大?。嚎煞譃榈凸β始す馄?<100w)、中功率激光器(100w-1500w)、高功率激光器(>1500w)。
按工作介質(zhì)區(qū)分,激光器分為:氣體激光器、液體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器、光纖激光器等。
光纖激光器占工業(yè)激光器的份額比例從2009年的13.7%增長至2018年的51.5%,相較于固體激光器、氣體激光器、半導(dǎo)體激光器等具備明顯的領(lǐng)先地位。
光纖激光器具有輸出激光光束質(zhì)量好、能量密度高、電光效率高、使用方便、可加工材料范圍廣、綜合運行成本低等諸多優(yōu)勢。因此廣泛應(yīng)用于雕刻、打標(biāo)、切割、鉆孔、熔覆、焊接、表面處理、快速成形等材料加工領(lǐng)域,被譽為“第三代激光器”。
2018年光纖激光器國內(nèi)市場占有率:美國IPG占比第一,為50.1%;第二名是國內(nèi)光纖激光器的龍頭企業(yè)銳科激光,占比17.8%。
根據(jù)OptechConsulting的咨詢數(shù)據(jù)來看,高功率激光材料加工市場規(guī)模整體保持穩(wěn)步增長,預(yù)計增速維持在7%左右。
激光器作為產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節(jié),主要上游原材料為光學(xué)材料、光學(xué)器件等。光學(xué)材料中芯片、有源光纖等在原材料成本構(gòu)成中占比較高,對激光器的生產(chǎn)成本有較大影響。中游為各種激光器及配套設(shè)備。下游激光加工設(shè)備的應(yīng)用市場十分廣泛,目前已滲透到消費電子、高端材料、半導(dǎo)體加工、汽車、船舶、通訊、醫(yī)療美容、軍事等眾多領(lǐng)域。
上游環(huán)節(jié)的芯片、光纖、高功率光纖光柵、熱沉等光學(xué)器件是生產(chǎn)激光器產(chǎn)品的重要原材料。國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)起步較晚,質(zhì)量及穩(wěn)定性難以滿足市場需求,目前仍然主要以進口產(chǎn)品為主(含向國內(nèi)代理商采購)。國內(nèi)三大激光器生產(chǎn)商的供應(yīng)商中,除了有凱普林、長光華芯等少數(shù)國產(chǎn)企業(yè)外,其他基本都是境外公司或其代理商。
2019年上半年,創(chuàng)鑫激光脈沖、連續(xù)激光器的無源光纖國產(chǎn)化率分別為89.91%、52.54%,杰普特?zé)o源光纖國產(chǎn)化率也達到90%。有源光纖作為增益介質(zhì),其難度與作用大于無源光纖,國產(chǎn)化率也在同比提高。芯片(泵浦源)方面,國產(chǎn)芯片已達到可正常使用的水平,但在技術(shù)上仍與進口芯片存在一定差距,目前國內(nèi)領(lǐng)先的激光器廠商均主要采購Lumentum和貳陸激光的芯片及組件,芯片環(huán)節(jié)仍有待突破。
隨著飛機、汽車工業(yè)向復(fù)合材料的轉(zhuǎn)變,高功率激光器滲透率的持續(xù)提升。