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核心觀點

• 激光設備因其優異的加工性能和廣泛的適用性，成為智能制造、產業升級有 力工具，行業極具成長性。鑒于產業當前階段，國內企業同時享行業應用場 景不斷拓展的成長紅利+進口替代空間:2012-2018 年，全球激光器市場規 模從 87.3 億美元以 7.88%的復合增速增長到 137.6 億美元，受全球宏觀經濟 影響，2018 年同比增速下滑至 5.28%;而國內市場激光設備銷售收入突破 600 億，同比增速達 22%。我們判斷，性價比優勢、較低的人工成本和本土 化服務響應速度為國內企業主要競爭優勢，而技術實力為競爭支點。
• 我國工業激光器市場主要以光纖激光器為主，光纖激光器主要由泵浦源、增 益光纖、諧振腔為三大核心部件，其中泵浦源核心為激光芯片。泵浦源+增益 光纖可占光纖激光器成本一半以上。且對激光器的輸出功率、電光轉換效率 和穩定性起決定性作用，國內企業的芯片、泵浦和光纖技術水平及零部件自 產比例是其目前技術突破重點方向。提高激光功率主要依靠提高激光芯片的 單管輸出功率或通過合束增加激光器發光點個數。
• 市場角度看，3-4kw、6kw高功率光纖激光器為競爭核心，2018 年國產高功 率激光器進展較快:低功率已基本實現進口替代，中高功率仍有空間，2018 年 100w 以下光纖激光器國產化率達到 98%，1.5kw 及以下國產化率達到 54%，1.5kw 以上高功率國產企業份額提升明顯，從 19%增加到 34%.
• 企業通過并購加快技術布局，超快、數字化、自動化為主要方向，精密加工 領域有望成國產激光器市場新藍海:國產紫外激光器從 2014 年的 2300 臺出 貨量提升到 2018 年 15000 臺。預計 2019 年突破 20000 臺，增速達 30%。 隨皮秒紫外國產化加速，其在玻璃加工、異形切割、FPC 打孔、半導體去薄 膜等領域應用不斷拓展。超快激光器近年來在消費電子加工領域發展迅速， 在柔性屏脆性材料和金屬加工領域的應用也逐漸加大，精密加工領域有望成 為激光國產化新藍海。

報告內容：

隨全球激光技術飛速發展，激光器各個品類產品系列逐漸完善，激光加工滲透入制造業各個領域， 以光纖激光器為主的工業激光器在鈑金切割、焊接、打標應用為主的宏觀材料加工、精密加工領域 的應用拓展迅猛。

行業基本框架梳理如下:

我國工業激光器市場主要以光纖激光器為主，光纖激光器主要由泵浦源、增益光纖、諧振腔為三大 核心部件，其中泵浦源核心為激光芯片。泵浦源+增益光纖可占光纖激光器成本一半以上。且對激 光器的輸出功率、電光轉換效率和穩定性起決定性作用，國內企業的芯片、泵浦和光纖技術水平及 零部件自產比例是其目前主要競爭障礙。

我們判斷，激光設備因其優異的加工性能和廣泛的適用性，將成為智能制造、產業升級有力工具， 行業極具成長性。鑒于產業當前階段，國內企業同時享行業應用場景不斷拓展的成長紅利外+進口 替代空間。我們判斷，性價比、較低的人工成本和本土化服務優勢為國內企業主要競爭優勢，而技 術實力為競爭支點。

一、激光器——激光設備技術核心

激光在我國原本被稱為鐳射，是它的英文名稱 LASER 的音譯， 取自Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 的各單詞的頭一個字母組成的縮寫詞，意思是受激輻射的光 放大，1964 年按照我國著名科學家錢學森建議將鐳射改稱激光。

原子內電子的躍遷過程分三種:受激吸收，自發輻射、受激輻射，激光基本上就是由受激輻射機制 產生的。產生激光的必要條件:受激輻射占主導地位。

自發輻射:自發輻射就是在沒有任何外界作用下，激發態原子自發地從高能級(激發態)向低能級(基態)躍遷，同時輻射出一個光子的過程。該過程也是我們日常生活中許多光源的輻射機理，像 霓虹燈、熒光燈、LED 等常見光源輻射本質上都屬于自發輻射。自發輻射中，各個原子在自發躍 遷過程中是彼此無關的，不同原子產生的自發輻射光在頻率、相位、偏振方向及傳播方向都有一定 的任意性。

受激吸收:受激吸收是處于低能級El 的原子，受到外來光子的激勵下，在滿足能量恰好等于低、 高兩能級之差ΔE 時，該原子就吸收這部分能量。

受激輻射:受激輻射基于愛因斯坦1916 年提出的理論:在組成物質的原子中，有不同數量的 粒子(電子) 分布在不同的能級上，在高能級上的粒子受到某種光子的激發，會從高能級跳到(躍 遷)到低能級上，這時將會輻射出與激發它的光相同性質的光。受激輻射的最大特點是由受激輻射 產生的光子與引起受激輻射的原來的光子具有完全相同的狀態。 它們具有相同的頻率、相同的方 向。 這樣，通過一次受激輻射，一個光子變為兩個相同的光子。這意味著光被加強了或者說被放 大了。這就叫做受激輻射的光放大，簡稱激光。這正是產生激光的基本過程。

1.1 激光器構成及原理:泵浦、工作介質及諧振腔為核心部件

根據激光的定義和產生機理，要獲得激光發射，必須滿足以下三個基本條件:

(1)形成分布反轉，使得受激輻射占優勢

(2)具有共振腔，以實現光量子放大

(3)至少達到閥值電流密度，使得增益至少等于損耗 對應的，激光器通常由三部分構成:(1).激勵源(2).工作物質(3).諧振腔

1.1.1 泵浦激勵源——粒子搬運的動力

激光是在受激輻射中產生的，受激輻射要求粒子處在高能態?？墒?，在通常情況下，物質中絕大多 數粒子處于穩定狀態(穩態)，為了使工作介質中出現粒子數反轉，必須用一定的方法去激勵原子體 系，使處于上能級的粒子數增加。

一般可以用氣體放電的辦法來利用具有動能的電子去激發介質原子，稱為電激勵;也可用脈沖光源 來照射工作介質，稱為光激勵;還有熱激勵、化學激勵等。各種激勵方式被形象化地稱為泵浦或抽 運。為了不斷得到激光輸出，必須不斷地泵浦以維持處于上能級的粒子數比下能級多。

激勵(泵浦)系統是指為使激光工作物質實現并維持粒子數反轉而提供能量來源的機構或裝置。根據 工作物質和激光器運轉條件的不同，可以采取不同的激勵方式和激勵裝置，常見的有以下四種。1 光學激勵(光泵)。是利用外界光源發出的光來輻照工作物質以實現粒子數反轉的，整個激勵裝置， 通常是由氣體放電光源(如氙燈、氪燈)和聚光器組成。2氣體放電激勵。是利用在氣體工作物質 內發生的氣體放電過程來實現粒子數反轉的，整個激勵裝置通常由放電電極和放電電源組成。3化 學激勵。是利用在工作物質內部發生的化學反應過程來實現粒子數反轉的，通常要求有適當的化學 反應物和相應的引發措施。4核能激勵。是利用小型核裂變反應所產生的裂變碎片、高能粒子或放 射線來激勵工作物質并實現粒子數反轉的。

1.1.2 增益介質——被激發對象，激光器分類主要依據

激光的產生必須選擇合適的工作介質，可以是氣體、液體、固體或半導體。關鍵是能在這種介質中 實現粒子數反轉，以獲得產生激光的必要條件。激光工作物質是指用來實現粒子數反轉并產生光的 受激輻射放大作用的物質體系，有時也稱為激光增益媒質，它們可以是固體(晶體、玻璃)、氣體(原子氣體、離子氣體、分子氣體)、半導體和液體等媒質。對激光工作物質的主要要求，是盡可 能在其工作粒子的特定能級間實現較大程度的粒子數反轉，并使這種反轉在整個激光發射作用過程 中盡可能有效地保持下去;為此，要求工作物質具有合適的能級結構和躍遷特性。

1.1.3 諧振腔——激光放大器

有了合適的工作物質和激勵源后，可實現粒子數反轉，但這樣產生的受激輻射強度很弱，無法實際 應用。還需要將輻射的光進行放大。

所謂光學諧振腔，實際是在激光器兩端，平行裝上兩塊反射率很高的鏡片，一塊為全反射鏡片，一 塊為部分反射、少量透射鏡片。全反射鏡片的作用是將入射的光全部按原路徑反射回去，部分反射 鏡片的作用是將能量未達到一定限度的部分光子按原路徑反射回去，而達到一定能量限度的光子則 透射而出。這樣，透射而出的這部分光子就成為我們需要的，經過放大了的激光;而被反射回工作 介質的光，則繼續誘發新一輪的受激輻射，光將逐漸被放大。因此，光在諧振腔中來回振蕩，造成 連鎖反應，雪崩似的獲得放大，產生強烈的激光，直到能量達到一定的限度，從部分反射鏡片中輸 出。

由上可知，激光器是激光的發生裝置，主要由泵浦源、增益介質、諧振腔等組成。泵浦源為激光器 的光源，諧振腔為泵浦光源與增益介質之間的回路，增益介質指可將光放大的工作物質。在工作狀 態下增益介質通過吸收泵浦源提供的能量，經諧振腔振蕩選模輸出激光。泵浦源和諧振腔是激光器 的關鍵組成部分，直接影響激光輸出參數和運轉方式，其性能和穩定性是激光器企業競爭力的重要 體現。

1.2 適用性廣:四高特性使其可加工幾乎所有材料

激光具有高亮度、 高方向性、 高單色性和高相干性特點。

激光的高亮度: 固體激光器的亮度更可高達1011W/cm2Sr。 不僅如此， 具有高亮度的激光束 經透鏡聚焦后，能在焦點附近產生數千度乃至上萬度的高溫，這就使激光可加工幾乎所有的材料， 適用范圍極廣，

激光的高方向性:激光光束在傳播過程中很少發生彌散，即使在傳播很長距離后光束仍保持平行而 不發生彌散。 用于定位、導向、測距等。醫學上用作普通手術刀和微手術刀(直接對 DNA 等生 物大分子進行切割或對接)。激光的高方向性使其能在有效地傳遞較長的距離的同時，還能保證聚 焦得到極高的功率密度，這兩點都是激光加工的重要條件。

激光的高單色性:光的顏色由光的波長(或頻率)決定。激光器輸出的光，波長分布范圍非常窄， 因此顏色極純。以輸出紅光的氦氖激光器為例，其光的波長分布范圍可以窄到2×10^-9 納米，是 氪燈發射的紅光波長分布范圍的萬分之二。激光的單色性遠遠超過任何一種單色光源。由于激光的 單色性極高從而保證了光束能精確地聚焦到焦點上， 得到很高的功率密度，同時保證激光在較長 的傳輸距離上都是高度集中的

激光的高相干性: 相干性主要描述光波各個部分的相位關系。相干光的特征是其所有的光波都是 同步的， 整束光就好像一個波列，具體分為兩種:時間相干性:從激光器輸出口不同空間發 出的光位相差恒定、方向一致、波長相同、此種相干性稱時間相干性(即從光源不同點發出的光有 相干性稱時間相干性)?？臻g相干性:從光源同一點在不同時間發出的光如有恒定的位相關系、方 向和波長也相同，此種相干性稱空間相干性。

現在，激光已經逐漸被應用于不同的領域，被稱為最快的刀、最亮的光、最準的尺，在工業加工中得到了廣泛地應用。

工業:工業上利用激光的高密度、高亮度和高定向性的特點，可以把激光輻射能量集中在較小的一 定空間范圍內，產生幾千度到幾萬度以上的高溫，因此可利用激光進行多種特殊的非接觸特種加工 作業。目前比較成熟的應用有激光打孔、激光焊接、激光切割、激光表面處理和激光印刷、激光信 息存儲等

軍事和航天:在軍事和航天方面，可用于激光測距、激光偵察、大氣激光通信、激光制導、激光武 器、紅外偽裝和紅外誘餌器。紅外偽裝的最基本原理是降低和消除目標和背景的輻射差別，以降低 目標被發現和識別的可能性。在航天領域中，航天器用紅外輻射涂層是一種高溫高發射率涂層，涂 在航天器蒙皮表面上，作為輻射防熱結構。

醫療、美容:在醫學領域，隨著激光技術的出現，一種新型的以激光為基礎的醫療和診斷手段得到 了迅速的發展，激光治療的方式包括輻照、燒灼、光刀切割以及光針針炙等。

二、光纖激光器:綜合性能最優，不斷高功率化

2.1 激光器分類:光纖激光器綜合性能最優

根據激光器增益介質的不同，一般將激光器分為液體激光器、氣體激光器、半導體激光器、固體激 光器和光纖激光器幾大類，其中半導體激光器、光纖激光器本質上都是一種固體激光器，而半導體 激光器常被用作光纖激光器的泵浦源。

其中光纖激光器的電光轉換效率、輸出功率、運行成本等指標均較優，綜合性能突出:與固體、氣 體激光器相比:能量轉換效率高、結構緊湊、可靠性高、適合批量生產;與半導體激光器相比:單 色性好，調制時產生的啁啾和畸變小，與光纖耦合損耗小。

電光轉換效率高，光束質量好:光纖作為導波介質，纖芯直徑小，纖內易形成高功率密度，可方便 地與目前的光纖通信系統高效連接，構成的激光器具有高轉換效率、低閾值、高增益、輸出光束質 量好和線寬窄等特點;

體積小，易集成，運行成本低:由于光纖具有極好的柔繞性，激光器可設計得相當小巧靈活、結構 緊湊、體積小、易于系統集成、性能價格比高;且使用過程中耗材少，冷卻簡單，耗電量低，運營 成本有顯著優勢。冷卻方面:由于光纖激光器的效率高，因而對冷卻的要求低，小功率光纖激光器 只需要空氣冷卻即可。消耗品/備用件: 由于光纖激光器采用了更加高效的設計(熱量管理效率更 高)和采用了電信級單芯結泵浦源，因而節省了備用件(例如燈和半導體陣列)，在激光器的使用 壽命內節省了光學裝置(如共振腔鏡、晶體、液體、濾光片)和其他耗材的的調整或維護費用，

光纖激光器不斷高功率化，適用范圍、加工效率不斷拓展:光纖激光切割機市場從主流的 3、4k 向 6kw 突破，萬瓦級以上激光切割機不斷推向市場。功率的提升，帶來的首要變化就是鈑金切割 厚度的變革。早期光纖激光切割板材的厚度局限于碳鋼 20mm 以內，不銹鋼 12mm 以內，更厚的 材料還是采用精細等離子、線切割或水刀切割等傳統加工工藝。而萬瓦級激光切割機切割鋁合金板 材可達 40mm，不銹鋼板材可達50mm，隨著 12kW 和 15kW 光纖激光切割機的陸續推出，材料 切割的厚度極限還會繼續被打破。厚板的加工價格會進一步降低，因此會觸發更多厚板領域的激光 切割應用，如造船、核電、國防等。由此形成一個良性循環，結果是促進激光切割的應用領域進一 步擴大。

最近幾年光纖激光器市場高速增長，占比提升，尤其是在激光切割領域，憑借切割效率更優、切割 能耗更低等優勢，不斷取代 CO2 激光切割技術和傳統的金屬加工機床。

2.2 光纖激光器技術核心為泵浦源和增益光纖

2.2.1核心部件:泵浦源+特種光纖占光纖激光器50%以上成本

光纖激光器主要由泵源、耦合器、摻稀土元素光纖、諧振腔等部件構成, 結構如圖所示.泵源由一 個或多個大功率激光二極管構成, 其發出的泵浦光經特殊的泵浦結構耦合到作為增益介質的摻稀 土元素增益光纖內, 泵浦波長上的光子被摻雜光纖介質吸收, 形成粒子數反轉, 受激發射的光波經 諧振腔鏡的反饋和振蕩形成激光輸出。

泵浦源:可作為工業半導體激光器直接光源輸出直接半導體激光，也可作為光纖激光器的高效泵浦 源。泵浦將多個發射器在芯片上組合。

隔離器:隔離器只允許光在一個方向通過，在相反方向中阻擋光通過。因此在光纖激光器中，隔離 器可以用來避免光路中的回波對光源、泵浦源以及其他發光器件造成干擾或損傷。

合束器:光纖與光線之間進行可拆卸連接的器件，通過光纖精密搭接技術，使發射光纖輸出的光能 量最大限度地耦合到接收光纖中去，是實現信號激光泵浦放大必不可少的核心器件;亦能夠合成多 路單模激光或泵浦激光，實現更高功率的激光輸出。

光纖光柵(FGB):激光器諧振腔的必要構成部件，決定激光器的輸出波長與帶寬，可控制激光 模式與輸出激光光束質量。一般由一個全/高反射率光柵和一個半/低反射率光柵組成，達到要求的 激光從半/低反射率光柵測輸出。

雙包層有源光纖:光纖分有源和無源兩種，無源光纖主要起傳輸信號光作用;有源光纖則通過在光 纖芯內摻雜稀土金屬離子作為增益介質，將泵浦光放大。

從性能來看，激光器最重要的參數之一電光轉換效率也主要由芯片、泵浦源、增益光纖決定。外部 功能電源輸入泵浦芯片，電信號激發泵浦光，這一階段的轉換效率為電光轉換效率;然后泵浦光被 增益光纖吸收進入增益光纖，放大后輸出信號光，這一階段轉換效率為光光轉換效率;此外，在信 號傳輸、合束階段也有部分光損耗，最后得到總的電光轉換效率。

從成本結構來看，泵浦源和有源增益光纖也是光纖激光器原材料成本占比較高的器件。根據銳科激 光招股說明書，中高功率連續激光器泵浦源和有源光纖占原材料成本比例超過50%，其中泵浦源 的核心部件為激光芯片和半導體二極管。脈沖激光器因多為低功率產品芯片基本采購國內品牌，且 有源光纖自供比例較高，采購成本占比相對較低。

2.2.2 高功率激光芯片和雙包層增益光纖為核心技術;

(1)激光芯片

高功率和高光束質量是材料加工用激光器的兩個基本要求。為了提高大功率半導體激光器的輸出功 率，可以將十幾個或幾十個單管激光器芯片集成封裝、形成激光器巴條，將多個巴條堆疊起來可形 成激光器二維疊陣，激光器疊陣的光功率可以達到千瓦級甚至更高。而單管激光芯片功率對合束后 能達到的功率及其成本起決定性作用。因此，大功率半導體激光器及激光芯片是激光器高功率化核 心技術。

高功率激光芯片技術:提高激光功率主要依靠提高激光芯片的單管輸出功率或通過合束增加激光器 發光點個數。目前，商品化的半導體激光芯片的電光轉換效率已達到60%，實驗室中的電光轉換 效率已超過 70%，國內以長光華芯為主的企業已經實現更高轉換效率的976nm 波段泵浦源的國產 化。

(2)雙包層光纖

光纖是一種高度透明的玻璃絲，由純石英經復雜的工藝拉制而成。增益光纖將泵浦光放大得到信號 光，雙包層結構是光纖激光器能穩定輸出可應用強信號光的基礎。如下圖所示，雙包層光纖由中心 部分(包層芯 Core)、同心圓狀包裹層(包層 Clad)、一次涂覆層和套層組成。纖芯的折射率>內包 層>外包層，因此入射泵浦光在芯和包層之間的界面上反復進行全反射。內包層的作用:一是包繞 纖芯，將激光輻射限制在纖芯內;二是將泵浦光耦合到內包層，使之在內包層和外包層之間來回反 射，多次穿過單模纖芯被其吸收。光光效率可達 70~80%。

自1999 全球首次報道用4只45W半導體激光泵浦摻鐿雙包層光纖實現110W輸出后，光纖激光 器輸出功率快速突破，2005 年，IPG 已實現單模 2kw，2008 年達到單模輸出功率2 萬 w，光纖激 光器適用范圍不斷拓展。

激光功率產生于激光模塊中。每個激光模塊可視作分立的激光器。

(3)單模功率及合束技術為光纖激光器高功率化核心

光纖合束器是在熔融拉錐光纖束(Taper Fused Fiber Bundle , TFB)的基礎上制備的光纖器件。 它是將一束光纖剝去涂覆層，然后以一定方式排列在一起，在高溫中加熱使之熔化，同時向相反方 向拉伸光纖束，光纖加熱區域熔融成為熔錐光纖束。

根據激光器的額定輸出功率，每臺激光器會配備一定數量的模塊。各個模塊的輸出功率在合束器中 合成進入單根光纖中(傳導光纖)，大大提高激光輸出功率。如果激光器中有多個模塊，可以通過 控制軟件有選擇性的使用其中的一個或幾個，達到調節輸出功率的目的，且如果激光器中含有備用 模塊，如其中的某個模塊損壞，也可啟動備用模塊。

2.3 我國多層次政策鼓勵激光技術發展

2.3.1 我國光纖激光器技術發展歷史

1960-1970 年，激光技術不斷突破，不同類型激光器先后研發成功:我國緊跟全球最新激光技術 成果，差距較小

從 1917 年愛因斯坦提出受激發射理論到1953 年美國物理學家Charles Townes 用微波實現 激光器前身微波受激發射放大，激光技術在科研領域引發熱潮，不同類型激光器先后研發成功，但 這一階段因激光器性能和穩定性限制，并未形成規?；瘧?。在這個階段，軍事應用的研究開發占 很大比重。

1960 年-1970 年，紅寶石、氦氖氣體激光器、半導體二極管激光器、CO2 激光器及 YAG 激光器 等相繼問世，其中CO2 激光器率先突破高功率，1971 年第一臺 1KW 高功率 CO2 激光器投入商 用，打開激光加工市場。而半導體二極管激光器則成為光纖激光器產業化支柱，在此基礎上，以半 導體二極管為泵浦源的光纖激光器技術不斷突破，直至現在取代 CO2 激光器成為商業化應用主力。

在這一階段，我國以王大珩、王之江等專家領導的科研團隊在 1961 年研制出我國第一臺紅寶石激 光器，并緊接著相繼突破氦氖氣體激光器、半導體激光器、脈沖 Ar 激光器、CO2 激光器及 YAG 激光器等，均緊跟全球研發進展，奠定了我國激光技術產業化基礎理論，培養了我國第一批激光科 研力量。

1970 年之后，激光技術轉向實用階段，我國光纖激光器技術與國際先進技術水平逐漸產生差距

在激光的產業化應用探索階段，最重要的時間是是低損耗光纖的突破、激光制導炸彈和火炮激光測 距機、激光加工實用化等，借助軍工、通信、航空航天和汽車等戰略性或成熟產業的帶動和培育， 激光技術進入以實業為主要研發力量的商業化應用階段。其中汽車領域是激光民用的代表產業，1974 年，美國通用汽車公司所屬的薩基諾廠將汽車操縱器外殼的激光熱處理正式應用于生產上; 1976 年由中科院長春光機所、長春第一汽車制造廠轎車分廠等單位合作研制的 CO2 激光切割機 成功的應用于紅旗牌轎車覆蓋件的切割上。

而隨著適用范圍更廣、綜合性能更優的的光纖激光器技術發展，我國與國際先進技術水平的差距逐 漸拉大。20 世紀 60 年代，Sniter 等人提出了光纖在激光器方面的設想，并且不久就用摻雜Nd3+ 的玻璃纖維研制出第一臺光纖激光器，隨著雙包層光纖激光器、窄線寬光纖激光器、超短脈沖光纖 激光器、光子晶體光纖激光器以及基于光纖光柵的高功率光纖激光器的出現，光纖激光器的研制得 到了迅速發展。

2007 年之前，盡管國內高校、研究所等單位在光纖激光器領域開展了大量的研究工作并取得了諸 多成就，但國內光纖激光器的產業化和產品化仍然較空白，在本土企業突破激光器核心技術前，激 光器技術長期被國外企業壟斷，直接導致激光器設備價格昂貴，限制了激光應用的拓展。

2.3.2 國家政策鼓勵光制造產業化發展

激光設備作為通用器件，廣泛應用于制造業各個領域，材料加工、通信、軍事、醫療美容等各個領 域，涉及產值可觀。以美國為例，根據美國科學和技術政策辦公室 2010 年報告顯示，美國當年 15 萬億 GDP 產值中有約 50%與激光應用相關。

基于制造業市場體量，我國對激光設備的需求空間極大，目前市場應用占比最高的光纖激光器及核 心零部件領域領域，我國仍嚴重依賴進口，為此，我國不斷出臺相關政策，推動我國激光產業發展。

三、市場角度看技術方向:高功率化，品類多元化

3.1 行業整體增速下滑，光纖激光器仍為增長主力

據中國科學院武漢文獻情報中心統計，2012-2018 年，全球激光器市場規模從87.3 億美元以 7.88 的復合增速增長到137.6 億美元，受全球宏觀經濟影響，2018 年同比增速下滑至5.28%，根據 Laser Focus world 預測，2019 年全球激光器銷售收入同比增速6%左右。

另外，隨著全球產業升級和高功率光纖激光器技術的快速發展，在加工制造領域，激光設備快速取 代傳統設備，全球工業激光器收入從 2013 年的 24.87 億美元增加至 2017 年的 43.14 億美元， 年復合增長率為14.76%。2015 年以來，工業激光器市場規模增速逐步加快，最近三年的市場規 模增長率分別為 8.93%、19.36%和 26.10%。工業領域激光器占全部激光器市場的份額從 2012 年 的 26.80%提升到 2017 年的 37.65% 。

其中，激光材料加工用大功率激光器經歷了大功率 CO2 激光器、大功率固體YAG 激光器后，目 前正在朝著以半導體激光器為基礎的直接半導體激光器和光纖激光器的方向發展。在材料加工應用 中，以大功率半導體激光器為基礎的直接半導體激光器和光纖激光器，不僅具備以往其他激光器的 優勢，而且還克服了其他激光器效率低、體積大等缺點，將會在材料加工領域帶來一場新的技術革 命，就如同上世紀中葉晶體管取代電子管、為微電子技術帶來的革命一樣。因此，直接半導體激光 器和光纖激光器是未來材料加工用激光器的發展方向之一。

光纖激光器電光轉換效率可達 30%-35%，是傳統固體、氣體激光器效率的幾倍，非常節能環保。 目前在金屬切割領域主要以光纖激光器為主，CO2 仍然有部分份額，此前在光纖激光器主要用于 薄板切割，CO2 激光器優勢在于厚板，隨著光纖激光器的價格下降、切割工藝的改良、高功率崛 起，CO2 激光器逐步被擠出金屬切割領域，未來CO2 激光器主要將應用于非金屬材料加工。

全球光纖激光器占材料加工的市場規模接近 70%，光纖激光器的全球營收額從 2013 年的 8.41 億 元增加到 2017 年的 21 億元，占工業激光器銷售額的 47.26%。光纖激光器市場規模的快速增長是 工業激光器市場規模增長的主要原因。

中國為激光設備最大應用市場，國內增速顯著高于全球:2018 年國內激光設備市場銷售收入突破 600 億，同比增速達到 22.2%，而我國因材料加工應用占比較高，從結構看，光纖激光器份額2017 年達到 55%，2018 年預計為 60%左右。

3.2 激光下游以工業應用為主:切割、焊接占據過半份額

細分領域結構性分化愈發明顯:激光下游應用廣闊，其中激光材料加工、信息與通信、醫療保健與 生命科學以及國防是世界范圍內激光技術的四個最主要的應用領域，其中激光材料加工所占比例最 大，同時也是發展最快、對一個國家國民經濟影響最大的激光技術應用領域。激光材料加工技術在 工業領域應用的廣泛程度，已經成為衡量一個國家工業水平高低的重要標志。隨著全球產業升級和 高功率光纖激光器技術的快速發展，在加工制造領域，激光設備快速取代傳統設備。

2018 年材料加工與光刻收入占比從42%提升到 45%，仍為占比最高的細分領域，約為61.6 億美 元。通信和光存儲占比從34%回落至 28%，銷售額 38.2 億元;科研與軍工應用 2018 年收入增速

高達 12.7 億美元，增速達到38%。而我國國內市場因工業體量大，加工需求多，激光設備市場份 額超6成為工業領域應用。

根據 Industrial Laser Solutions 的研究報告，光纖激光器的用途可以為打標、微材料加工、宏觀材 料加工三大類。其中，微材料加工包括了除打標以外，所有輸出功率小于1,000W 的激光器應用; 宏觀材料加工包括了所有輸出功率大于等于1,000W的激光器應用，主要為金屬切割和焊接。

光纖激光器按照輸出功率可分為三個層次:低功率光纖激光器(<100 W)主要用于激光打標、鉆 孔、精密加工以及金屬雕刻等;中功率光纖激光器(<1.5 kW)主要用于金屬材料的焊接和切割， 金屬表面的翻新處理;高功率光纖激光器(>1.5 kW)主要用于厚金屬板的切割、特殊板材的三 維加工等。自光纖激光器問世以來，高功率光纖激光器成為激光領域最為活躍的研究方向之一。隨 著新型泵浦技術的采用和大功率半導體激光器制造技術和工藝的進一步發展成熟，在輸出功率、光 束質量和亮度等方面取得了巨大進步。

3.3 行業并購頻繁，超快、數字化、自動化為主要方向

3.3.1 加強產業鏈垂直整合，上下游拓展仍為激光行業主要并購方向之一

(1)通快進軍超快領域:機床制造和激光設備頭部企業德國通快收購超快脈沖激光器制造商 Amphos，超快脈沖激光器主要用于生產印刷電路板、顯示器和防護玻璃罩等物品，在3C 電子制 造領域應用廣泛。

(2)相干下游、上游收購并舉:收購德國 OR Laser 公司，進軍增材制造領域;收購全息光柵(VHG) 和其相關應用的波長穩定的單頻半導體激光器系統生產商 Ondax，進一步拓展公司元件、激光器 以及激光系統產品組合。

(3)MKS 通過并購加快半導體市場布局:萬機儀器(MKS)以約 10 億美元現金收購激光微加工 公司 ESI。ESI 主營激光加工設備及解決方案，產品大量應用于FPC 與 HDI 板的微孔鉆孔、半導 體晶圓的加工，包括晶圓劃線、刻槽、打標以及內存修復等，已進入國際主流半導體制造晶圓廠。(4)II-VI 收購 Finisar，強強聯合拓展市場:去年 11 月，工程材料和光電元件全球龍頭之一 II -VI 公司和光通信全球技術領導者Finisar公司，宣布合并，II-VI 公司將以現金和股票交易收購Finisar，股權價值約為32 億美元。兩者在光通信、3D 傳感平臺和激光雷達等領域相互補充，合 并后業務范圍將覆蓋通信、消費電子、國防、工業加工激光器、汽車半導體設備和生命科學等領域。

(5)SPI 收購生產基地，積極擴產:英國的光纖激光設計和制造商 SPI Lasers 在英國 Rugby 收 購一處生產基地，加速垂直整合

(6)銳科激光公告擬收購國神廣電布局超快激光器:03 月 19 號，銳科發布公告，擬收購上海國 神光電 100%股權，國神光電主營全光纖集成高功率超短脈沖光纖激光器件及系統的研究開發、生 產和銷售,擁有國內領先的超快激光器技術，在2018 年先后推出了 20 W 紫外皮秒激光器、50 W 紅外皮秒激光器、20 W 綠光皮秒和 20 W 飛秒激光器，居國內領先水平。

3.3.2 數字化、自動化方向成激光行業并購新熱點，

機器人+激光方案拓展下游需求空間:

(1)IPG 收購機器人公司，進軍自動化:IPG 光電宣布 1.15 億美元收購全球機器人焊接和自動化解 決方案開發商 Genesis Systems Group。Genesis 在美國、墨西哥和日本均設有生產基地，是運輸、 航空航天和工業終端市場 300 多家優質客戶的機器人系統集成商。進軍機器人自動化領域，將為IPG 在運輸、航空、工業終端市場的激光加工提供更多的技術支持。

(2)三菱電機通過收購激光設備企業加強自身自動化水平:三菱電機宣布收購瑞士鈑金激光加工 機自動分揀解決方案開發商 ASTES4 SA，旨在實現其自身商用鈑金加工產品的自動化，并不斷增 加全球業務。(3)百超收購 Antil，擴大自動化業務:金屬激光切割解決方案供應商百超收購自動 鈑金加工專家 Antil 公司 70%的股份，擴大其在自動化領域的技術和服務范圍。

2007 年以來，在國家產業政策支持和激光器企業的研發投入下，國內光纖激光器產業發展迅速， 目前已出現超過十家光纖激光器企業。隨著國內光纖激光器企業綜合實力的增強，國產光纖激光器 功率和性能逐步提高。近年來，隨著中功率光纖激光器產能大幅提升，價格明顯下降，進一步促進 了中功率光纖激光器的需求。

相比于傳統切割、焊接設備，光纖激光器優勢明顯。以金屬焊接為例，光纖激光器實現了非接觸式 的焊接過程，減少切割材料損耗，且無需進行后續處理，有助于提高工作效率，并大幅降低制造成 本。

3.4 國內企業享份額提升、行業成長雙重利好

3.4.1 高功率光纖激光器國產化率提升迅速，2019 年有望在 6kw 取得突 破

進口替代向高功率突破:

(1)100W 以下小功率光纖激光器今年出貨保持較高增速，國產100W 以下出貨量從 2013 年的 13000 臺猛增到 2018 年 11 萬臺，已基本實現國產化完全替代，2019 年有望達到 12.5 萬臺。

(2)100W-1500W 中功率光纖激光器出貨量增速維持在25%左右，戳貨了從10000 臺提升到 12500 臺左右，國產化比例略有下降。

(3)1.5KW 以上光纖激光器國產出貨量翻倍，達到2000 臺，其中 3kw、3.3kw 出貨量超 500 臺，6kw 超 300 臺。3kw 及以上功率激光器競爭日趨激烈，預計2019 年國產化高功率光纖激光器效率仍將 繼續上升。

從國產化率來看，低功率已基本實現進口替代，中高功率仍有空間，2018 年 1.5kw 以上高功率國 產企業份額提升明顯，從 19%增加到 3%

3.4.2 紫外、超快激光器銷量增速明顯，精密加工有望成激光應用新藍海

紫外激光器市場增速提升明顯，超快激光引發市場關注:國產激光器過去幾年從 2014 年的 2300 臺出貨量提升到2018 年 15000 臺出貨量，技術進步迅速。預計2019 年紫外激光器國產出貨量突破20000 臺，增速達到 30%以上。隨皮秒紫外國產化加速，其在玻璃加工、異形切割、FPC 打孔、半 導體去薄膜等領域應用不斷拓展。2018 年 15000 臺國產紫外中，納秒紫外占八成，

超快激光器近年來在消費電子加工領域發展迅速，在柔性屏脆性材料和金屬加工領域的應用也逐漸 加大。2018 年國產的皮秒和飛秒激光器銷售數量成倍增長，精密加工領域有望成為激光國產化新 藍海。

最近幾年，國內企業紛紛布局超快激光器業務，其中華日激光、安揚激光、貝林激光、英諾激光等 均已實現批量出貨。

3.5 投資建議:業績驗證進口替代邏輯，內資市占率不斷提升

3.5.1 銳科激光:市占率不斷提升，業績驗證競爭優勢

專注光纖激光器的國產激光器龍頭企業

公司成立于2007 年，是一家專業從事光纖激光器及其關鍵器件與材料的研發、生產和銷售的國家 火炬計劃重點高新技術企業，是國內第一家專門從事光纖激光器及核心器件研發并實現規?；a 的企業，先后研制出我國第一臺 25W 脈沖光纖激光器產品，第一臺100W、1,000W、4,000W、 6,000W 和 10,000W 連續光纖激光器產品并形成批量化生產，實現國產光纖激光器產品從無到有 的突破，并始終引領國內光纖激光器產業發展。

中高功率光纖激光器國產替代空間巨大

從銷售額看，光纖激光器國產化率提升明顯，銳科、創鑫為首的國內企業營收增速遠超IPG，市場 份額提升明顯。其中銳科激光市占率從12.10%提升到 17.80%，從銷售額看，光纖激光器國產化 率提升明顯，銳科、創鑫為首的國內企業營收增速遠超 IPG，市場份額提升明顯。其中銳科激光市 占率從 12.10%提升到 17.80%，但 1.5kw 以上中高功率，國產化率目前僅為34%。所以從規模體 量、產品結構上，銳科均有較大提升空間。

行業內企業競爭力角度，國際激光器巨頭 IPG 從 2006 市以來，2006-2017 年，營收規模從1.43 億美元增長到 14.08 億，11 年間復合增速高達23.1%，毛利率從 44.2%提升到 56.7%，成功完成 上游垂直整合，全球化布局。IPG 中國區營收占比2017 年達 44%，2018 年隨國內銳科激光為首 的激光器企業技術不斷突破，IPG 業績受到較大沖擊，受中國市場宏觀經濟壓力及銳科激烈競爭影響，IPG2018 年營收同比增速3.6%，稅前利潤同比下滑3.17%，為 2009 年以來最低;分季度來 看，IPG Q1/Q2/Q3/Q4 在中國區收入同比分別+29%/+10%/-9%/-19%，

3.5.2 先導智能:鋰電、光伏及 3C 裝備領跑行業，積極布局激光設備

公司是專業從事自動化成套設備的研發、設計、生產與銷售以及自動化整體解決方案的供應商，主 要為薄膜電容器、鋰電池、光伏電池/組件等節能環保及新能源產品的生產制造廠商提供設備及解 決方案。主要業務包括薄膜電容器設備(自動卷繞機，高速分切機等)、鋰電池設備(焊接卷繞一 體機等)、光伏自動化生產配套設備(自動化擴散上下料機、電池片自動串焊機等)及智能化工廠 建設。目前，公司已經成為全球最大的鋰電池智能裝備制造商，同時也是國際領先的電容器、光伏、3C智能裝備制造商，有望借助其研發實力和客戶資源，在激光設備領域取得突破。