1、激光器行业概况

①激光器简介

激光是指特定的物质受到外部强能量激发而产生的光。相较于其他类型的光，激光具有发散度小、亮度高、单色性好、相干性好等一系列特点，因此被广泛地运用于工业制造、信息通讯、生物医疗、科研军事等诸多领域，并在社会生产活动中发挥了极其重要的作用，激光也因此与计算机、原子能和半导体并称二十世纪的新四大发明。

激光器是激光的发生装置，主要由泵浦源、增益介质、谐振腔等组成。泵浦源是激光器的能量供给来源；增益介质是激光器的核心，会吸收泵浦源提供的能量并将激光放大；谐振腔是两面互相平行的镜子，其作用是把光线在反射镜间来回反射并多次经过增益介质，因而在缩短工作物质长度的同时还能达到放大激光功率的目的。

②激光器分类

激光器可以按照增益介质、输出功率、工作方式、泵浦方式和输出波长等不同维度进行分类，具体分类方式如下所示：

A、按照增益介质的不同，可以分为液体激光器、气体激光器和固体激光器（光纤、半导体、全固态、混合），其中光纤激光器由于增益介质较为特殊且占有较高的市场份额，学术及生产实践中一般会将其与其他固体激光器单独区分开。目前发现可做增益介质的物质有近千种，常见的有掺稀土元素光纤、染料、惰性气体、二氧化碳、掺钕钇铝石榴石（YAG）和钛蓝宝石等。每类增益介质激光器具有不同的特点，不同的增益介质决定了激光波长等参数。

固体激光器与光纤激光器是目 前市场上应用最为广泛的两类主流激光器，但两者的加工特点和应用场景有着 较大的差异，属于并行发展、难以相互替代的两类不同的技术路线。整体而言， 光纤激光器由于其平均功率高、热效应强的特点，被广泛地应用于宏观加工领 域的金属材料切割、焊接、钻孔、烧结等；而固体激光器则具有峰值功率高、热效应小、加工精度高的特点，一般主要用于薄性、脆性材料和非金属材料的精细微加工领域。

B、按照输出功率的不同，可以将光纤激光器分为小功率（0-1kW）、中功率（1kW-3kW）、高功率（3kW-6kW 以上）。而对于主要应用在精细微加工领域的固体激光器，实践中一般将 10W 以下的归类为低功率，10W 以上为中高功率。不同功率的激光器适应的应用场景各不同。

C、按工作方式的不同，激光器可分为连续激光器和脉冲激光器。连续激 光器可以在较长一段时间内连续输出，热效应高。脉冲激光器以脉冲形式输出， 主要特点是峰值功率高，热效应小；根据脉冲时间长短，脉冲激光器可进一步 分为长脉冲（毫秒、微秒）、短脉冲（纳秒）、超短脉冲（皮秒、飞秒）激光 器，一般而言，脉冲宽度越窄、波长越短，可实现的加工精度越高。

D、按泵浦方式的不同，激光器主要可以分为光泵浦激光器、电泵浦激光器、化学泵浦激光器、热泵浦激光器和核泵浦激光器。一般而言，不同类型的泵浦源是与激光晶体不同的吸收波长相适应的。

E、按输出波长的不同，激光器可分为红外激光器、可见光激光器、紫外激光器等。不同结构的物质可吸收的光波长范围不同，因此需要各个波长的激光器应用于不同材料的精细加工。

（1） 激光加工设备行业概况

激光加工是利用高强度的激光束，经光学系统聚焦后，通过激光束与加工工件的相对运动来实现对材料（包括金属与非金属）进行加工的一门技术，广泛地应用于切割、蚀刻、焊接及精细微处理等诸多工业生产领域。激光加工具有加工对象广、变形小、精度高、能耗低、公害小、远距离加工、自动化加工等显著特点，目前已成为一种新型制造技术和手段，被誉为“永不磨损的万能加工工具”。

激光加工具有输出能量集中、稳定的特点，能够较好地处理传统工艺方法 较难处理的硬度大、熔点高的材料。激光加工设备是实现激光加工的工具，按照不同的用途，主要可以分为：激光切割设备、激光刻蚀设备、激光打标设备、

激光焊接设备等。在精细微加工领域，激光具备切割质量好、切割效率高、切割速度快、非接触式切割、材料损伤小等特点。近年来，随着全球制造业逐步向精细化、智能化的方向发展，激光加工设备开始从航空航天、机械制造、动力能源等传统宏观加工领域逐步渗透到显示面板、消费电子、集成电路等精细微制造领域，极大地推动了相关产业的发展和进步。在未来，随着全球制造业升级的不断加快，新的生产需求和应用场景也将不断出现，激光加工设备的技术水平及应用领域也将得到进一步的发展。

2、激光行业与上下游的关联性及其影响

（1） 行业在产业链中的位置

目前，与激光相关的产品和技术服务已经遍布全球，渗透到各行各业，形成了较为完备的产业链。如图所示，激光器产业链上游主要包括光学材料、光学元器件、机械、数控、电源及辅助材料等，中游主要是各种激光器及其配套装置与设备，下游则以激光应用产品、激光制造装备、消费产品为主。

资料来源：《2020 中国激光产业发展报告》

（2） 行业与上、下游行业的关联性

①上游行业

激光产业链的上游主要是光学元器件和光学材料，主要包括激光晶体材料、光学镜片、泵浦源、振镜、光栅、激光芯片、特种光纤、光纤合束器等一系列 核心部件。光学元器件的质量和精密程度会直接影响激光器、激光加工设备的 品质和使用效果，尤其是在高端制造运用领域，对于光学元器件的要求更为苛 刻。目前国外的大型光学元器件制造商（如 II‐VI、nLight、LUMENTUM）在高端领域仍占据主导地位，而随着国内产品技术积累逐渐成熟，以福晶科技、 光库科技为代表的国产光学元器件制造商亦在迅速崛起，并且凭借较高的性价 比、完备的售后服务逐步占领中低端市场，并进一步向高端市场进军。整体上 讲，光学元器件（含激光器）约占激光设备成本 30%-50%，上游原材料价格的变动会直接影响到本行业的产品成本。

②下游行业

产业链下游面向各个行业的终端需求，根据应用场景的不同，对激光加工设备有一定的定制化需求。目前，激光加工设备应用十分广泛，主要包括：材料加工与光刻、通信与光储存、科研与军事、仪器与传感器、医疗与美容等多个领域。举例而言：在宏观加工领域，汽车、火车、飞机、航空航天器等大型设备的焊接，几乎都由激光加工来实现；在微观加工中，激光加工设备更是广泛地应用于半导体、液晶显示、LED、OLED 等领域的精细微处理；在医疗美容中，激光技术的推广使用催生了激光手术、激光生物诊断、激光抗癌、激光美容等众多新型的医疗手段和商业业态。整体而言，激光加工设备极大地推动了下游产业链的发展和进步，并催生出了全新的制造工艺和产业形态。与此同时，下游产业链在生产实践中的新需求、新应用场景也会反过来拉动激光设备的更新换代，二者相互作用，共同促进整个产业链的持续发展。

3、全球激光行业分析

激光技术自诞生之日起，便凭借其优异的光学特性博得了社会各领域的一致青睐，经过几十年的发展和技术进步，激光技术目前几乎涵盖了所有主要的高端制造业领域。在早期，大部分的激光设备应用于航空航天、机械制造、动力能源等领域的大型材料的切割、焊接和打标，主要是对传统加工存量市场的替代和优化升级；近年来激光技术正逐步向精细微加工的增量市场拓展，充分满足了通讯、显示面板、消费电子、集成电路、医疗医美、光伏新能源等领域精细微制造的工艺需求，在推动上述行业发展的同时也为自身的发展创造了机遇。

根据《2021 中国激光产业发展报告》统计，2014-2020 年间，全球激光器市场销售收入已由 93.6 亿美元增长至 160.1 亿美元，年化复合增长率达 9.36%，

预计 2021 年全球激光器销售总额有望继续取得 15%左右的增长，达到 184 亿美元。从细分应用领域上来看，材料加工与光刻目前仍是激光器的第一大应用领 域，2020 年与之相关的激光器收入为 63 亿美元，占到全球激光器收入的 39.6%； 通信与光存储相关的激光器收入为 39 亿美元，占比为 24.5%，位居第二；科研与军事、医疗与美容等市场销售收入紧随其后，行业下游应用端呈现出明显的 扩散式发展态势。

4、我国激光行业分析

（1） 我国激光行业概况

鉴于激光在工业生产和国防军事领域的重要战略地位，我国很早之前就十分重视对于激光技术的研究。1961 年，以王大珩、王之江为代表的科学家团队研制出了我国第一台红宝石激光器，这标志着我国激光理论和实验室激光技术迈入了世界先进行列。但遗憾的是，由于种种因素的制约，激光技术并未在后续的工业生产中实现大规模的推广和应用。近年来，随着《“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划》等一系列产业政策和发展规划的出台，我国工业制造业开始了新一轮的转型升级。一方面，激光技术作为高端制造的核心技术之一，在精细化制造、智能制造等领域有着极其重要的地位，未来将逐步替代传统工业制造业技术的存量市场；另一方面，随着国民经济的发展和人民生活水平的持续提高，半导体、显示面板、消费电子、新能源汽车等下游应用的旺盛日益需求，这一部分增量业务亦将助力我国激光设备市场实现快速增长。

据《2021 中国激光产业发展报告》统计，2020 年我国激光设备市场销售收入已达 692 亿元，自 2010 年以来复合年化增长率为 21.71%。2020 年虽受新冠疫情影响，我国激光设备市场整体销售收入仍维持增长态势，随着国内经济的进一步向好以及下游需求的持续旺盛，预计 2021 年我国激光设备市场规模还将增长至 820 亿元左右。

数据来源：《2021 中国激光产业发展报告》

从细分市场来看，我国作为全球最大的制造业国家，激光设备目前主要应用于工业生产之中。2020 年，工业领域激光设备销售收入为 432.1 亿元，占全市场销售收入的比重为 62.53%；信息领域激光设备销售收入为 152.2 亿元，占比为 22.03%；商业、科研和医用激光设备占比则均未超过 10%，分别以 41.8 亿元、34.3 亿元和 30.6 亿元位列三、四、五位。预计 2021 年我国激光设备市场规模还将继续增长，其中工业用激光设备依旧是最为主要的增长点。

从区域分布上来看，我国激光设备产业呈现出较为明显的聚集性特征，目 前已经形成了珠三角、长三角、华中地区和环渤海地区四个较大的产业带，珠 三角以中小功率激光加工机为主，代表性企业有大族激光、英诺激光、海目星、杰普特、光韵达、联赢激光等；长三角涵盖了大功率激光切割焊接设备及精细 微加工设备，代表性企业如德龙激光、亚威股份等；环渤海以大功率激光熔覆 和全固态激光器为主，代表性企业如凯普林、国科世纪、邦德激光等；华中地 区则较为全面地覆盖了大、中、小各类激光加工设备，代表性企业有华工科技、锐科激光、帝尔激光、华日激光等。

从研发创新和技术应用上来看，2020 年我国新增激光技术相关专利 12,707项。其中，山东、江苏是激光技术创新大省，专利申请量均高于 2,000 项，多年一直保持领先地位；北京、广东位列第二梯队，专利申请量高于 900 项；浙江、上海、湖北等省市则处于第三梯队。随着激光技术在科学研究领域的不断深入和在实践中的持续积累，预计未来的专利申请量还将不断增多，激光技术也将在我国的社会生产活动中发挥出更大的作用。