激光技术起源于20世纪,是影响全球未来发展的关键技术之一,在高新技术日新月异的今天,激光技术也得到广泛应用。不管在民用或者军用方面,激光技术和产业得到世界上很多国家的重点扶持和研究,在国内也被列为国家战略新兴产业。国内激光行业经过多年的发展,目前上下游产业链成熟,尤其中游激光加工设备企业,近年来也有多家企业成功在国内上市。
激光加工设备核心是激光器,根据增益介质的不同可分为固体激光器、液体激光器、气体激光器。其中,固体激光器又分为YAG激光器、半导体激光器和光纤激光器。根据美国《工业激光解决方案》统计,2018年在光纤激光器销售增长的带动下,工业激光器行业营收突破50亿美元,增幅为4.18%。中国是工业激光产品的最大单一市场,约占工业激光器(主要是光纤激光器)1/3的份额,主要用于国内,或出口至东南亚、印度及西方市场等地区。
单位:百万美元

全球工业激光器市场销售收入/来源:美国《工业激光器解决方案》
由上述图表数据可见,光纤激光器在2018年占据工业激光器收入的主导地位,首次超过50%的市场份额。且光纤激光器自2013年以来年均复合增长率达到25.35%。经过最近几年爆发式增长,预计2019年仍保持适度增长。在激光设备领域,按销售收入来看,光纤激光器可算是激光设备行业的“顶梁柱”了。
光纤激光器主要由泵源、合束器、有源光纤、光纤光栅、激光输出头等核心光学器件组成,是指以掺有稀土离子的增益光纤作为增益介质,增益光纤固定在两个光纤光栅之间构成谐振腔,泵源通电产生的泵浦光传输至掺有稀土离子的增益光纤中,当泵浦光穿过增益光纤时,增益光纤中的稀土离子会吸收泵浦光,其电子被激励到较高的激发能级,实现离子数反转,反转后的粒子以辐射形成从高能级转移到基态后从纤芯中输出激光。

光纤激光器基本结构图/来源:创鑫激光招股说明书
光纤激光器各组成部分均由多个核心光学器件制作而成,核心光学器件的技术水平直接决定了光纤激光器输出的激光功率水平和性能参数,光学器件占光纤激光器成本的40%-60%。
根据激光输出时域特性,光纤激光器分为脉冲光纤激光器和连续光纤激光器。脉冲光纤激光器的主要特点是峰值功率很高,但平均功率一般较低,主要应用于激光打标、激光雕刻等领域;连续光纤激光器与脉冲光纤激光器光路结构最大的区别在于没有声光调制器,因此其输出激光在稳定运行时的任何时刻都能够保持连续不中断,连续输出功率不间断的特点使其可以应用于切割、熔覆、焊接等领域。
根据激光器输出功率,可将光纤激光器分为低功率光纤激光器、中功率光纤激光器、高功率光纤激光器和超高功率光纤激光器。低功率光纤激光器输出功率小于100W(不包含100W),中功率光纤激光器输出功率介于100W-2000W(不包含2000W)之间,高功率光纤激光器输出功率介于2000W-10000W(不包含 10000W)之间,超高功率光纤激光器输出功率大于10000W。
根据激光器中使用激光模块的数量,光纤激光器分为单模块光纤激光器和多模块光纤激光器。
光纤激光器最近几年爆发式增长,在所有激光器中占比超过50%,是近年广泛使用和关注的。与其他激光器比较,光纤激光器具有输出激光光束质量好、能量密度高、电光效率高、结构简单、使用方便、可加工材料范围广、综合运行成本低等诸多优势。

不同种类激光器的特点对比/来源:联赢激光招股说明书
光纤激光器在工业领域的用途主要集中于高功率加工、材料微加
工和激光打标。
单位:百万美元

激光设备应用领域收入/来源:大族激光2018年年报
高功率加工业务:光纤激光器市场最大的收入来源是高功率加工业务,高功率激光器一般用于金属的切割、焊接、熔覆和脱漆等。根据 Strategies Unlimited 的统计数据,2017 年高功率激光加工市场总体规模达到 23.0 亿美元,占材料加工市场总体的 53.4%;其中光纤激光器销售收入为12.7 亿美元,同比增长 52.2%,约占高功率激光加工市场总规模的 55.1%。
材料微加工:微加工是超精密制造的核心工艺,加工尺寸一般在几微米到几百微米。目前在设备制造、汽车、航空精密制造、精密电子等领域应用广泛。根据 Strategies Unlimited 的统计数据,2017年材料微加工市场总体规模达到 13.7 亿美元,占材料加工市场总体的 31.7%;其中光纤激光器销售收入为 4.4亿美元,同比增长 15.2%,约占整个材料微加工市场的32.5%。
激光打标:打标、雕刻的光纤激光器一般功率较低,光纤激光打标具有光束质量好、体积小、速度快、工作寿命长、安装灵活方便以及免维护等特点,在标识标记、二维码矩阵码、ID卡等广泛应用。根据Strategies Unlimited的统计数据,2017 年激光打标、雕刻市场总体规模达到 6.5 亿美元,占材料加工市场总体的 15.0%,其中光纤激光器销售收入为 3.2 亿美元,同比增长 6.9%,约占整个打标、雕刻市场的 50.5%。
目前国内的光纤激光器企业主要有锐科激光、创鑫激光、杰普特等企业,其中锐科激光市占率17.8%,是国内光纤激光器龙头企业。
2018年光纤激光器企业市场占有率/来源:杰普特招股说明书
锐科激光(300747),2018年6月在创业板上市,市值203亿元。公司主营大功率脉冲及连续光纤激光器、大功率半导体激光器、固体激光器等产品的生产、研发和销售业务。2018年营收14.62亿元,其中连续光纤激光器产品收入11.15亿元,占比总营收76.28%;脉冲广汽激光器产品收入2.23亿元,占比总营收15.24%。
创鑫激光,2019年11月科创板过会,公司主要产品为光纤激光器。2018年营收6.93亿元。

产品收入占比/来源:创鑫激光招股说明书
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