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激光行业深度研究报告:中国激光崛起,从技术追赶到产品超越|激光|激光器|介质

  (报告出品方/作者:海通证券,朱劲松、余伟民)

  报告摘要

  1. 先进生产力代表,激光技术

  激光是20世纪以来,继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明,被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的 激光”。

  激光的原理在 1916 年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现,但直到 1960 年激光才被首次成功制造。激光是在有理论准备和生产实践迫切 需要的背景下应运而生的,它一问世,就获得了异乎寻常的飞快发展,激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生,而且导致整 个一门新兴产业的出现。激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段,去获得空前的效益和成果,从而促进了生产力的发展。

  激光器中激光的产生主要由增益介质、泵浦源、光学谐振腔三个部分协同产生。增益介质是激光光子产生的源头,增益介质可以是固体(如 YAG、半导体、光纤)、气体(如CO2)或液体(化学溶液) 。根据增益介质的不同,可以区分为固体激光器、液体激光器、气体激光器。 泵浦源是激光能量的源头,根据能量守恒定律,激光器输出激光能量束,需要在产生激光时输入能量,泵浦源即是起到对增益介质进行能量激 励的作用。激光器工作时,由泵浦源向增益介质注入能量进行激励,增益介质的原子受到能量激励后发生能级跃迁,由基态(能级 1)跃迁至 激发态(能级2),由于激发态相较于基态是非稳定状态,原子会自发地回归到基态,并放出(能级 2与能级1能量差额的)光子。无数光子在 谐振腔中统一运动方向,往复运动,不断叠加,最终输出性质一致、高能量的激光束。

  根据中国科学院武汉文献情报中心《2020年中国激光产业发展报告》,经历2017 年的爆发式增长后, 2018年全球激光器规模增速大幅放 缓,但近两年呈现出逐步向上趋势。

  2. 十年回顾,激光产业从小到大、中国军团快速发展

  激光产业链包括上游元器件和材料、中游激光设备,下游激光加工服务。根据前 瞻产业研究院,激光加工设备市场占据激光市场最大市场份额,占激光产业链市 场的42%。

  中国激光市场整体起步较晚,但随着国内企业突破激光器核心技术,实现激光器 和核心光学器件的规模化生产,推动光学原材料成本下降,国内激光设备的容量 呈现爆发式增长。2018年中国激光设备销售收入达到605亿元,同比增长 22.2%。

  2018年激光元部件市场规模达到288亿元,2018年下游加工服务市场规模超过 500亿元。

  根据中国科学院武汉文献情报中心《2020年中国激光产业发展报告》 , 2019年中国的工业激光市场的发展正在开始影响着全球工业激光收入。 一方面,日益激烈的价格竞争,导致光纤激光器和超快激光器的价格急剧下降,但是国产设备的质量、技术与服务在竞争中也慢慢提高,国产 激光产品的崛起正在逐步取代进口的激光产品。另一方面,激光技术的应用比许多传统制造技术更具成本效益,使激光应用得以迅速普及。 2019 年激光市场收入为 658 亿元,同比增长8.8 %。

  IPG 在中国这块最大的市场上的营收2019年同比下降了 21.9%,恩耐在华销售收入超过相干,而国产6 kW 以上的激光器开始逐步参与竞争。

  我们认为,由于中国、日本、印度为代表的亚太地区聚集了众多汽车业、传统制造业和半导体行业,制造行业的升级换代激发了市场对光纤激 光器的旺盛需求。根据中国产业信息网,2017年,亚太地区光纤激光器市场规模占全球42.9%的市场份额。欧洲为全球第二大光纤激光器市场, 2017年欧洲地区光纤激光器市场规模占全球33.2%的市场份额。此外,北美洲占22.6%的市场份额。

  3. 下一个十年,中国激光由大到强

  我国是制造业大国,然而与世界制造业大国相比,我国激光在对制造业尤其是装备制造业中的应用比例偏低,仅为30%。而 美、日、德激光在装备制造业中的应用比重均超过了40%,其中德国高达46.4%,高出我国16.4个百分点。这也是造成我国 工业结构升级缓慢的一个原因。

  随着我国激光应用领域的不断扩展以及应用深度的加大,未来行业需求前景看好,根据前瞻产业研究院预计,行业规模增速 在20%左右。

  激光焊接:中国力量展现实力。激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形、高效率的焊接技术,在机械制造、汽车工业、航空航天、粉末冶金、生物医 学、微电子行业等领域具有广泛应用。激光焊接技术作为现代制造业中必不可少的一部分,势必在未来制造业大发展中占据 重要的位臵。

  报告节选:

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  精选报告来源:【未来智库官网】。

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