激光器大小(激光器閾值大小)
激光被譽為(wei) “最快的刀、最亮的光、最準的尺”。各類激光設備被廣泛應用於(yu) 材料加工、電子信息、航空航天、醫療、軍(jun) 事武器、通訊等眾(zhong) 多下遊行業(ye) 。激光加工技術的出現和推廣,改變了汽車、機械、消費電子等傳(chuan) 統行業(ye) 的生產(chan) 加工模式,為(wei) 光伏電池、鋰電池等新能源技術的實現提供了支撐。
工業(ye) 是激光的第一大應用,其中激光切割占比最高。從(cong) 全球角度看,全球約42%的激光器用於(yu) 材料加工(包括光刻)。其次為(wei) 通訊,材料加工中切割占比最高為(wei) 35%,焊接為(wei) 16%。從(cong) 中國角度看,激光設備應用中工業(ye) 占比為(wei) 63%,工業(ye) 激光設備中激光切割占比為(wei) 31%。
激光器是用來產(chan) 生激光的部件,是激光設備中最核心的零部件。激光器的價(jia) 值在成套激光加工裝備總價(jia) 值的20%-40%,甚至更高。
國家出台的《戰略性新興(xing) 產(chan) 業(ye) 重點產(chan) 品和服務指導目錄》、《十三五國家科技創新規劃》等政策指導性文件對公司所屬行業(ye) 的發展提供了強有力的支持,並指明了未來發展的方向。
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全球激光器市場規模較大,且呈現穩步上升趨勢。Strategies Unlimited發布的數據顯示,2018年全球激光器市場規模約達137.5億(yi) 美元,同比增長5.8%,近十年複合增速達11.1%。
根據前瞻產(chan) 業(ye) 研究院的數據,2018年我國激光產(chan) 業(ye) 市場規模達1440億(yi) 元,同比增長22.14%。其中,激光元器件市場規模為(wei) 288億(yi) 元,同比增長22.03%,激光應用市場規模為(wei) 547億(yi) 元,同比增長22.1%,激光設備市場規模為(wei) 605億(yi) 元,同比增長22.22%。預計2021年總體(ti) 市場規模將達到2489億(yi) 元,未來三年複合增速達20%。
隨著大功率激光器的技術突破和增材製造技術的成熟,預計未來激光器行業(ye) 將持續快速增長。
典型的激光器,由激光工作物質(發出能量)、泵浦源(提升能量)、光學諧振腔(傳(chuan) 播能量)等部分組成。泵浦源為(wei) 激光器的光源,諧振腔為(wei) 泵浦光源與(yu) 增益介質之間的回路,增益介質指可將光放大的工作物質。
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:可分為(wei) 氣體(ti) 、固體(ti) 、液體(ti) (染料)、半導體(ti) 、準分子等;能量輸出波形(工作方式):可分為(wei) 連續激光器、脈衝(chong) 激光器、和準連續激光器,脈衝(chong) 激光器可進一步分為(wei) 毫秒激光器、微秒激光器、納秒機關(guan) 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(wei) X光激光器、紫外激光器、紅外激光器、可見光激光器等;功率大小:可分為(wei) 低功率激光器(<100w)、中功率激光器(100w-1500w)、高功率激光器(>1500w)。
按工作介質區分,激光器分為(wei) :氣體(ti) 激光器、液體(ti) 激光器、固體(ti) 激光器、半導體(ti) 激光器、光纖激光器等。
光纖激光器占工業(ye) 激光器的份額比例從(cong) 2009年的13.7%增長至2018年的51.5%,相較於(yu) 固體(ti) 激光器、氣體(ti) 激光器、半導體(ti) 激光器等具備明顯的領先地位。
光纖激光器具有輸出激光光束質量好、能量密度高、電光效率高、使用方便、可加工材料範圍廣、綜合運行成本低等諸多優(you) 勢。因此廣泛應用於(yu) 雕刻、打標、切割、鑽孔、熔覆、焊接、表麵處理、快速成形等材料加工領域,被譽為(wei) “第三代激光器”。
2018年光纖激光器國內(nei) 市場占有率:美國IPG占比第一,為(wei) 50.1%;第二名是國內(nei) 光纖激光器的龍頭企業(ye) 銳科激光,占比17.8%。
根據OptechConsulting的谘詢數據來看,高功率激光材料加工市場規模整體(ti) 保持穩步增長,預計增速維持在7%左右。
激光器作為(wei) 產(chan) 業(ye) 鏈中遊環節,主要上遊原材料為(wei) 光學材料、光學器件等。光學材料中芯片、有源光纖等在原材料成本構成中占比較高,對激光器的生產(chan) 成本有較大影響。中遊為(wei) 各種激光器及配套設備。下遊激光加工設備的應用市場十分廣泛,目前已滲透到消費電子、高端材料、半導體(ti) 加工、汽車、船舶、通訊、醫療美容、軍(jun) 事等眾(zhong) 多領域。
上遊環節的芯片、光纖、高功率光纖光柵、熱沉等光學器件是生產(chan) 激光器產(chan) 品的重要原材料。國內(nei) 相關(guan) 產(chan) 業(ye) 起步較晚,質量及穩定性難以滿足市場需求,目前仍然主要以進口產(chan) 品為(wei) 主(含向國內(nei) 代理商采購)。國內(nei) 三大激光器生產(chan) 商的供應商中,除了有凱普林、長光華芯等少數國產(chan) 企業(ye) 外,其他基本都是境外公司或其代理商。
2019年上半年,創鑫激光脈衝(chong) 、連續激光器的無源光纖國產(chan) 化率分別為(wei) 89.91%、52.54%,傑普特無源光纖國產(chan) 化率也達到90%。有源光纖作為(wei) 增益介質,其難度與(yu) 作用大於(yu) 無源光纖,國產(chan) 化率也在同比提高。芯片(泵浦源)方麵,國產(chan) 芯片已達到可正常使用的水平,但在技術上仍與(yu) 進口芯片存在一定差距,目前國內(nei) 領先的激光器廠商均主要采購Lumentum和貳陸激光的芯片及組件,芯片環節仍有待突破。
隨著飛機、汽車工業(ye) 向複合材料的轉變,高功率激光器滲透率的持續提升。
激光應用場景較多,市場應用滲透率高,形成完備產(chan) 業(ye) 鏈。目前,與(yu) 激光相關(guan) 的產(chan) 品和服務已經遍布全球,形成了豐(feng) 富和龐大的激光產(chan) 業(ye) 。
除了一係列工業(ye) 製程的激光器應用外,新的技術應用場景逐步被開發。激光設備由於(yu) 其高功率、高聚能、高精度的特征,在通信、醫療、儀(yi) 器測量等領域同樣展示了自身的適配性。
激光由於(yu) 其優(you) 良的特性,以及中國高端製造業(ye) 轉型的需求,正被越來越被下遊客戶使用,在加工製造中替代傳(chuan) 統的加工方式,包括:在切割中替代傳(chuan) 統的線切割、等離子切割,在焊接中替代傳(chuan) 統的氬弧焊。
從(cong) 產(chan) 業(ye) 分布來看,在高功率市場國際廠商仍占據絕對優(you) 勢,全球知名廠商有相幹、阿帕奇、三菱重工、川崎重工等。
國內(nei) 的激光企業(ye) 主要集中在下遊的應用,整體(ti) 格局較為(wei) 分散。經過近幾年的快速發展,我國激光產(chan) 業(ye) 取得長足進步。下遊應用環節,除大族激光、華工科技兩(liang) 大龍頭,細分領域的企業(ye) 重多,市場格局分散;中遊激光器目前以銳科激光、創鑫激光、傑普特三家光纖激光器的國產(chan) 廠商為(wei) 主,具備核心原件的自產(chan) 能力,未來將受益於(yu) 市場規模增加以及進口替代。
中國激光產(chan) 業(ye) 正處於(yu) 高速發展階段。目前,國內(nei) 的廠商在中低功率激光器領域已占據主導地位,高功率激光器也實現產(chan) 品突破,核心零部件進口替代仍有較大空間。作為(wei) 高新技術產(chan) 品的代表,激光器自身的零部件也存在較高的壁壘,隨著產(chan) 業(ye) 競爭(zheng) 加劇,國產(chan) 化率有望進一步提升。
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