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电子行业 - 激光产业链系列研究1：行业格局研判，国产替代进行时

核心内容

激光作为一种具有高能量密度、单色性、相干性和单一方向等优良特性的工具，广泛应用于多个领域，市场空间广阔。全球激光器市场在2017年达到124.3亿美元，同比增长18%。中国激光设备市场销售总收入达495亿元，同比增长28.6%。

主要观点

• 激光器是激光产业的核心：激光器由泵浦源、增益介质和谐振腔组成，其中光纤激光器因其性能优势，市场份额不断提升，2017年在工业激光器中占比达到47.26%。
• 激光设备在材料加工方面优势突出：激光在切割、焊接、打标、半导体、精加工和3D打印等领域表现出色，相较于传统加工方式，具有加工质量好、精度高、效率高、材料利用率高和经济效益高等优势。
• 激光应用领域多样：包括通信与光存储、科研与军事、医疗与美容、仪器与传感器、娱乐显示与打印等，其中材料加工与光刻是最大的应用领域，占比41.6%。
• 中国激光产业快速崛起：随着下游市场的发展，中国在激光产业链中地位日益重要，逐步实现从依赖进口到替代进口的转变，中低功率激光器及设备已形成良好的国产化率。

关键信息

• 激光器分类：按增益介质可分为液体、气体、半导体、固体和光纤激光器。光纤激光器因其可靠性高、稳定性好、结构紧凑等优点，成为市场主流。
• 激光设备组成：激光器、振镜、控制系统等，其分类与激光器基本一致。
• 激光器性能参数：
  • 波长：红外、可见光、紫外等
  • 电光效率：光纤激光器最高（30%~45%）
  • 光束质量：光纤激光器最优（<2.5 BPP）
  • 输出功率：从低功率（<100W）到高功率（>1000W）
• 激光切割技术：
  • 分为气化切割、熔化切割、氧气切割和划片与控制断裂四种
  • 激光切割具备切割质量好、效率高、速度快、非接触式、材料种类多等优势
  • 中国激光切割设备市场2017年达203亿元，同比增长23%
• 激光焊接技术：
  • 分为热传导焊、深熔焊、复合焊接和钎焊
  • 激光焊接具有速度快、变形小、适应性强等优点
  • 中国激光焊接设备市场在中低端产品上具备竞争优势
• 激光打标技术：
  • 可分为雕刻和烧蚀、退火、变色和起泡等方式
  • 激光打标相比传统方式具有速度快、标记清晰、无磨损、无耗材等优势
  • 全球激光打标机市场2016年达22.1亿美元，预计持续增长

国内外企业对比

• 国外主要企业：德国通快、美国IPG光电、美国相干、美国恩耐、美国贰陆（II-VI）、丹麦NKT等
• 国内主要企业：大族激光、锐科激光、亚威股份、联赢激光、光库科技、华工科技、创鑫激光等

风险提示

• 激光下游领域发展不及预期
• 激光器国产替代不及预期
• 行业竞争加剧

相关研究

• 电子行业：光学行业研究专题一：行业趋势研判，光学硬件持续升级进行时（2018-07-09）
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结构总结

• 激光基础知识：激光来源于受激辐射，具备高能量密度、单色性、相干性和单一方向等优良性质。
• 激光发展历史：从理论基础到初步实践，再到迅速发展和新阶段，激光技术不断拓展应用领域。
• 激光产业链：上游为光学材料与元器件，中游为激光器和激光设备，下游为多个应用领域。
• 激光器分类：按增益介质、输出波长、运转方式和功率大小进行分类，光纤激光器表现突出。
• 激光下游应用：材料加工与光刻是主要应用领域，激光设备在多个行业具有显著优势。
• 激光产业格局：欧美在高功率激光设备和上游光纤激光器方面领先，中国在中低功率领域实现国产替代。

图表索引（部分）

• 图1：光的产生来源于分子或原子的能级跃迁
• 图2：激光光束产生来源于受激辐射，并具备特殊的优良性质
• 图3：激光发展历史重要事件概览
• 图4：激光产业链概览图
• 图5：全球激光器市场规模2017年增长较快
• 图6：中国激光设备市场规模稳步快速增长
• 图7：典型光纤激光器光学系统
• 图8：半导体模块泵浦源实物图
• 图9：各类固体增益介质实物图
• 图10：谐振腔原理示意图
• 图11：光纤激光器的详细结构图
• 图12：CO₂激光器结构
• 图13：固体激光器结构
• 图14：2013-2017全球各类型工业激光器市场规模
• 图15：全球工业领域光纤激光器市场规模加速增长
• 图16：光纤激光器在工业激光器的份额不断提升
• 图17：各种光的波长一览
• 图18：紫外激光器和红外激光器在材料加工领域的对比
• 图19：锐科激光中功率连续光纤激光器产品示意图
• 图20：锐科激光调Q脉冲光纤激光器产品示意图
• 图21：不同类型和功率的激光器的部分应用领域
• 图22：2014-2017全球激光器应用市场情况
• 图23：激光加工设备组成与应用
• 图24：激光加工设备主要结构及原理
• 图25：中国各激光设备应用领域销售收入
• 图26：2017年全球材料加工领域激光器应用情况
• 图27：OPTECH统计的全球材料加工相关激光系统市场规模
• 图28：气化切割工作原理
• 图29：熔化切割工作原理
• 图30：中国激光切割设备销售量快速增长
• 图31：中国激光切割设备市场规模快速增长
• 图32：热传导焊工作原理
• 图33：深熔焊工作原理
• 图34：激光打标在工具和金属表面的应用示例
• 图35：德国通快的激光打标系统和激光打标机产品
• 图36：2014-2016全球激光打标机市场规模及对应激光器类型
• 图37：激光在半导体产业链中从前道工艺到后道组装均有广泛应用
• 图38：全球材料加工与光刻领域激光器市场规模
• 图39：2014-2017超快激光设备市场规模快速增长
• 图40：增材制造具备多方面的优势
• 图41：2012-2017中国3D打印产业规模呈现快速增长
• 图42：全球通信与光存储领域激光器市场规模
• 图43：光纤通信的基本原理示意图
• 图44：光模块内部构造图
• 图45：红外光源市场VCSEL份额将大幅提升
• 图46：全球科研与军事领域激光器市场规模
• 图47：美国军舰上的激光武器
• 图48：海湾战争中F-15E投射GBU-12激光制导炸弹
• 图49：全球医疗与美容领域激光器市场规模
• 图50：中国激光医疗设备市场规模稳步增长
• 图51：Yole预测激光雷达未来五年复合增长率达43%
• 图52：全球娱乐、显示与打印领域激光器市场规模
• 图53：激光显示原理图
• 图54：激光大灯相比LED等具备亮度高和照射距离远的特点
• 图55：2016年全球各地区激光市场规模绝对值
• 图56：2016年全球激光市场份额分布
• 图57：2017中国光纤激光器市场份额
• 图58：2015年中国高功率激光加工设备市场份额
• 图59：国外主要激光企业营业收入
• 图60：国外主要激光企业净利润
• 图61：2016和2021年全球光纤激光器市场结构
• 图62：IPG在中国地区的收入占比逐渐提升
• 图63：2010-2017年中国的激光元器件进出口金额
• 图64：2010-2017年中国的激光元器件进出口数量
• 图65：中国中低功率激光加工设备市场份额
• 图66：中国中小功率切割厂商市场份额

表格索引（部分）

• 表1：具代表性的激光器分类一览
• 表2：市场上千瓦级工业激光器主要性能参数对比
• 表3：不同激光器对不同应用领域的适用性对比
• 表4：常用的材料加工激光设备一览
• 表5：四类主要激光切割方式的对比
• 表6：激光切割相比传统切割的优势
• 表7：几种激光焊接的对比
• 表8：激光焊接相比传统焊接的优势和局限性
• 表9：激光打标不同工艺的对比
• 表10：激光打标与其他传统工艺的特点对比