激光器行业怎么样「激光设备行业」

今天带来激光器行业怎么样「激光设备行业」，关于激光器行业怎么样「激光设备行业」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

激光（laser）指通过辐射而产生，放大而具有同调性的光，激光具有相干性、方向性好、单色性好、亮度高等诸多优点。激光是由激光器产生的，激光器最基本的三个组成部件是工作物质、激励能源和光学谐振腔。

激光的优势在于加工范围广、加工精准细致、加工高速快捷和热变形小。激光加工的对象范围很广泛，包括几乎所有的金属材料和非金属材料；适于材料的烧结、打孔、打标、切割、焊接、表面改性和化学气相沉积等。从加工周期来看，电火花加工的工具电极精度要求高、损耗大，加工周期较长；电解加工的加工型腔、型面的阴极模设计工作量大，制造周期亦很长；而激光加工操作简单，切缝宽度方便调控，可立即根据电脑输出的图样进行高速雕刻和切割、加工速度快，加工周期比其他方法均要短。

一、激光器市场规模

从全球激光器的总规模来看，2016年销售额104 亿美元，同比增长7.1％，相比2013-2015年的3.6%增速明显复苏。

图 全球激光器销售收入（美元）

二、激光产业链

上游主要包括激光晶体材料、光学材料及元器件、半导体芯片和模组、各类激光器等，中游主要为不同功能的激光设备，下游为激光设备的不同应用领域，包括 3C、汽车、通讯、 半导体、 医疗、军事等领域。

图 激光行业产业链

三、激光器分类

激光器为激光设备的重要部件，约占成本 40%左右，其类型和质量很大程度上决定了激光加工设备的应用范围和质量。激光器的基本结构包括工作物质、激励源、谐振腔三个部分。

图 激光器的基本结构

图 激光器分类

按激光器的波段来划分，可以激光器分为红外、可见、紫外激光器。一般而言，紫外激光器由于波长更短，能量更高，相比红外激光器而言在加工精细程度更高，而且热影响区更小，属于冷加工范畴，更适用于3C、 PCB、 IC 等领域的精密加工。

图 处于红外、可见以及紫外波段的代表性激光器

1、固体激光器（Nd:YAG为例）

钇铝石榴石晶体为其激活物质，体晶体内之Nd原子含量为0.6～1.1%，属固体激光，可激发脉冲激光或连续式激光，发射之激光为红外线波长1.064μm。可脉冲，可连续。优点：输出的脉冲激光峰值功率高，价格便宜，在工业切割、焊接、打标等领域有较强优势。缺点：需要水冷，占地面积大，转换效率低，后续电力、耗材和维护费用高。

2、光纤激光器

光纤激光器的电光转化效率高（20%～80%）、输出功率变化范围广、光束质量好、稳定性和可靠性高，目前已经发展成为了工业激光器的主流，在打标、切割、焊接、微精加工领域都有广泛的应用。光纤激光器凭借高效率、 柔性化等特点对 CO2激光器冲击显著，是未来激光器的趋势。

图 光纤激光器结构图

国内中低功率的光纤激光器已实现国产（市占率达 85%），但低功率领域处于价格战，毛利较低；中游2016 年在销量上已超过进口，主要以国内第一和第二梯队的激光设备商为主，毛利率相对较好；而大功率却一直被国外 IPG， SPI 等企业垄断（国产的市占率仅 8%）。随着国内第一梯队的激光设备商如大族等已研发多年且开始试生产高功率光纤激光器，未来中高功率领域的进口替代潜力较大。

3、半导体激光器

半导体激光器以半导体材料为工作物质的激光器，应用于光通信、光学存储、显示、探测以及固体激光器泵浦源等方面。微精加工领域常用的激光：紫外激光和超快激光；短脉冲/高脉冲峰值功率的紫外激光和超快激光在微精加工方面独具优势。

4、气体激光器（以CO2为例）

CO2激光器以 CO2 分子为主要的工作物质的混合气体激光器，He、N2和 Xe 等作为辅助气体则起到增强激光输出功率的作用。CO2 激光器的输出波长为10.6μm，具有电光转换效率高（一般 15%～20%）、光束质量好、输出功率大（平均功率最高可达 150kw），在大功率激光切割和热处理设备中70%以上均采用CO2激光器。

利用气体作为工作物质产生激光的器件，曾在全球 2009 年的市占率达 60%，但近年来受光纤激光器在工业领域的冲击，市占率持续下滑， 15 年仅 30%左右。最常见的是CO2气体激光器， 但在非金属， 生物等领域的应用是光纤激光器无法替代的。

图 光纤激光器比例不断上升，CO2激光器不断下降

5、紫外线激光器

紫外激光在3C、半导体、 PCB 等领域的精密加工优势突出，紫外激光波长短、能量高、热影响小，可以利用高能光子直接打断材料的化学键，从而实现“冷加工”。 紫外激光最大的特点是波长短（10~380nm），光子能量大，加工材料过程中的低热效应以及激光微加工穿透深度小。

紫外激光有两种实现方式：一种是在常规的固体激光器中加倍频晶体，倍频晶体是一种非线性光学晶体，激光经过后频率增大、波长变短；另外一种是准分子激光器直接得到短波长的紫外激光。目前固体紫外激光器波长最短只能 达到 266nm，而准分子激光器波长可以达到 193nm。

图 紫外激光和红外激光加工方式对比

6、皮秒超快激光

“超快”是指与材料相互作用中能量吸收的非热态，在该状态下材料的热损伤降低，能更好的控制和更精确的微加工。超快激光器输出的脉冲长度极短，脉冲时间一般能达到皮秒（10-12秒）或飞秒（10-15秒），具有超精细、冷加工、无热效应和无冲击力等特点。能够实现亚微米至纳米级的加工，超快激光器是一种固体脉冲激光器。皮秒超快激光器精加工蓝宝石、玻璃等脆性材料在 16 年的大规模使用，销量高增且空间巨大。

皮秒激光器的销量已放量，飞秒还处于“准成熟”阶段，未来潜力大。 受益 3C领域的玻璃盖板和蓝宝石加工需求快速增长，皮秒超快激光器的应用普及度比飞秒要高很多。而飞秒激光器在 LCD、 LED 精密修复，微电子器件加工等领域市场前景很大， 但仍处于一个从科研往工业应用的转移的阶段，可靠性还有待提高和验证，市场的期望值很高，未来的潜力大。

四、激光制造设备

国内2016年激光设备的销售收入达 385 亿元，同比增长 11.6%，受益 3C 和动力电池；17年有望再次加速，预计将增长 18.9%，规模将达 455 亿元。中长期来看，国内大功率的激光设备渗透率和国产化率均较低，未来市场空间和国产潜力均较大。

图 激光设备行业分布

按不同功率来看，大族为中低功率激光设备的龙头，市场份额达 48%；德国通快依旧在大功率领域领先。

图 2015年企业营收规模

1、皮秒激光设备

国内在该类产品上量产的设备商仅 3~4 家，包括了盛雄激光（15 年国内用于指纹识别的皮秒激光切割设备市场占80%）、大族激光、华工科技等。 由于蓝宝石极好的耐磨性和透光性，在手机的指纹识别Home键以及镜头后盖应用广泛，使得 16 年皮秒激光加工设备的需求开始显著上升，且未来双摄像头手机的进一步普及，以及陶瓷、 3D 玻璃等脆性材料在手机领域的应用加大，皮秒激光设备预计在未来 17-18 年间将一直处于高需求的状态。

图 超快激光设备下游应用

2、动力电池应用

激光设备在动力电池生产的前、中、后段均有广泛的应用，是关键技术之一。此外，通过高效精密的激光焊接可以大大提高汽车动力电池的安全性、可靠性和使用寿命，因此在其生产工艺中也是不可或缺。

图 动力电池中涉及激光技术的工艺

其中细分焊接龙头值得关注。汽车动力电池按照外形可分为方形、圆形、软包三种，其中方形和圆柱电池应用最多。动力电池的激光焊接部位主要有六个：盖板防爆阀焊接、电芯极耳与极柱的焊接、电池壳体的焊接、密封钉的焊接、电芯极耳与顶盖的焊接、模组的焊接。

3、激光设备商

单一设备商的代表是联赢激光和逸飞激光，该两家公司为专注于动力电池领域的激光焊接设备商，通过高度定制化的设备与下游客户拟合其电池自动化产线。联赢激光是国内最早切入动力电池领域的激光焊接设备商，为动力电池领域的激光焊接龙头，下游客户包括比亚迪、宁德时代等众多第一梯队客户， 2015 年的激光焊接设备市场份额占有率约 40%，排名第一。 2016 年公司继续加快产能扩张和渠道布局，实现在动力电池领域的焊接设备收入 2.66亿元，同比增长 88.7%，继续保持焊接设备的第一位臵。

整线提供商的代表是大族激光，其凭借资本优势以及全领域的激光设备布局优势，在 2014年国内动力电池需求上升后快速切入并重点布局该细分市场，先后在 2016 年间战略控股了东莞俊桌、博纳特斯、大族展宇 3 家设备公司，实现了 70%的前段和中段整体电池生产的整线供应能力，并在该细分领域由 15 年的单一设备收入 1.1 亿增至16 年的整线收入 3 亿元，增速超过 172.7%。

激光应用

激光器应用市场主要为通信和材料加工领域，两者合计占到总市场规模的2/3。

在通讯领域，激光器一般用在有源光器件上将电信号转换为光信号，其技术难点并不在于激光器而是光器件的芯片和模块，主要以在光通讯器件商的应用为主。在材料加工领域，激光器的应用十分广泛，包括切割、打标、半导体及非金属加工、焊接等。在光刻领域，其主要的应用是芯片制程中利用极紫外光线对晶圆进行光刻，难度极高，全球仅 ASML, 尼康，佳能三家企业能够量产商用光刻机。此外，在激光显示、 3D 激光打印、激光照明等领域，则是近年来增速最快的几个下游应用之一，未来的发展潜力十分可期。

激光技术普及较早的领域是激光打标和激光切割，其次是激光焊接。

此外，激光技术在车灯、投影、医学、光伏等领域的应用也均都在稳步推进。如宝马公司将激光车灯量产在其BMW i8以及部分7系汽车上，配臵的激光车灯最远照射距离可达600米， 相比普通的卤素车灯的 150 米超出了 3 倍。其次，采用激光作为光源的投影仪不仅让色彩饱 和度大大提升，而且还能实现超短焦的投射能力，使得 100 英寸的投影效果从普通的投影仪 需要的 3 米缩短至 60 厘米等。

企业

简介

大族激光

2016年70亿营收，7.5亿利润。

华工科技

公司现已形成激光装备制造、光通信器件、激光全息防伪、敏 感电子元器件等四大主业。

福晶科技

非线性光学晶体的全球龙头。在全球 LBO 晶体产品中的市占率达 60%，BBO 晶体产品市占率达 40%。

海外

德国通快（大功率激光设备全球领先），IPG光学（高功率光纤激光器的寡头），美国想干（COHR）微电子领域激光龙头，产品商用激光器及组件，特种激光器和系统，16年和罗芬并表。

联赢激光

动力电池激光焊接龙头，公司作为比亚迪、CATL 等第一梯队企业的设备供应商。

帝尔激光

国内太阳能电池激光设备的龙头。

五、重点关注领域

1、传统的激光切割和打标领域

国内的激光设备目前在产品打标等工业领域已开始普及多年，对传统的冲床、剪切床等设备升级替代的趋势已经十分显著，目前仍处一个需求持续放量的成长期，但市场的竞争已日趋激烈。

2、3C 领域

受益手机等产品日趋精密化，以及蓝宝石、陶瓷、3D 玻璃等脆性材料应用的不断扩大，皮秒超快、紫外等激光加工设备在 16 年需求的大幅上升。未来随着 17 年全面屏、“双玻璃 金属中框”、双摄像头的普及，以及数据线和手机内部构建的精密化，激光加工设备在未来的2017-18 年有望继续实现需求的持续放量。

3C加工中对激光需求最显著的就是手机领域。以普通的手机为例（未不包括面板和芯片），其应用就包括了激光打标、激光焊接、激光切割及激光清洗等众多工艺。

图 激光在手机加工领域的应用

全面屏由于设计上与传统屏差异较大，需增添异形切割工序。双摄像头带动蓝宝石加工需求大增，皮秒激光切割设备高增的势头有望在 17 年延续。数据线精密度不断上升，接口焊接量大且精度高

3、动力电池领域

受益国内动力电池厂商在未来 2 年内将持续大规模扩产，新能源领域也给 激光焊接带来了中短期内巨大的发展机遇，细分领域内的 3 家激光焊接核心企业有望在 2019 年之前充分享受红利，高成长可期。