通用设备行业深度分析：激光助力智能制造下游多点开花加快发展-211012（28页）.pdf

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1、中高功率国产化快速提升，国内企业市占率快速提升。随着国内企业技术不断提升，国产激光器品质逐步向国外先进水平靠拢，同时国内企业具备成本和服务的双重优势：(1)成本优势：激光器产品自身较为复杂，其生产制造依赖大量熟练的技术工，难以用自动化设备完全替代。因此国内企业在成本上具备较大优势;(2)服务优势：国内企业占据本土的主场优势，能够提供更加优质的售前和售后服务。成本和服务优势下中高功率激光器国产化趋势继续进行，2019 年中功率国产光纤激光器占比继续提升，由 2018 年的54.90%提升至2019 年的56.74%;2019 年高功率国产光纤激光器的占比大幅提高，由 2018 年的34.48%提

2、升至2019 年的55.56%。在中高功率国产光纤激光器份额大幅提升的背景下，国内激光器企业的市场份额提升，2017-2020 年锐科激光的市场份额由 12%提升至24%，创鑫激光由 10%提升至16.6%，而 IPG 的市场份额则由52.7%下滑至 34.6%。超快激光广泛应用于精密加工。超快激光包括飞秒激光(脉冲宽度10-15s)与皮秒激光(脉冲宽度10-12s)，与长脉冲激光相比，相同脉冲能量下超快激光极短的脉宽使其能达到极高的峰值功率，经过啁啾脉冲放大后可达 1012W1015W，光束被聚焦至微米或者更小尺度时，聚焦中心处的峰值功率甚至可达10201023 W/cm2。在极高的功率条件

3、下，超快激光几乎可以将所有材料完全电离，即超快激光与物质的相互作用是多光子吸收的非线性电离过程。相比长脉冲激光加工，超快激光加工能大幅度降低加工过程中的热损伤和热效应，提高加工质量。因此超快激光亦被称为“冷加工”，在在工业微加工、科研应用、精准医疗、航空航天、增材制造等应用领域表现出色。超快激光器行业发展迅速。随着消费电子、新型显示、生物医疗、3D 打印、高端装备等新应用的发展，对于激光加工精细度要求越来越高，超快激光已经成为精密加工的重要方向。根据中国激光产业发展报告，2015年到2020年国产皮飞秒超快激光器出货量由40台增长至2100台，2015-2019 年我国超快激光器市场规模由2.

4、9 亿元增长至24.5 亿元。根据Laser Focus World数据，2019 年全球超快激光器市场规模为 16 亿美元，同比增长16.8%，占全球激光器市场规模的比重为10.6%。超快激光的发展前景良好，国内多个企业均进行了布局。大族激光于2015 年自主研发皮秒激光器并实现量产，此后持续加强对于超快激光、超短波光源的研发和量产;华工科技、锐科激光、德龙激光等通过子公司也在超快激光器进行了布局，此外超快激光领域还有英诺激光、安扬激光、凯普林激光等具备一定实力的企业。根据Ofweek 数据，截止2018 年底，我国共有规模以上超快激光器研发、生产企业 35 家(不包括科研机构、已注销或非正

5、常运营企业)。半导体激光器工作原理：半导体激光器是指以半导体材料为工作介质的激光器，采用半导体芯片制造工艺，以电激励源方式，以半导体材料为增益介质，将注入电流的电能激发，从而实现谐振放大选模输出激光。其增益介质与衬底主要为掺杂 III-V 族化合物的半导体材料，如 GaAs (砷化镓)、InP(磷化铟)等。半导体激光器分为边发射和面发射两种。根据谐振腔制造工艺的不同，半导体激光芯片分为边发射激光芯片(EEL)和面发射激光芯片(VCSEL)。边发射激光芯片是在芯片的两侧镀光学膜形成谐振腔，沿平行于衬底表面发射激光，而面发射激光芯片是在芯片的上下两面镀光学膜，形成谐振腔，由于光学谐振腔与衬底垂直，能够实现垂直于芯片表面发射激光。面发射激光芯片有低阈值电流、稳定单波长工作、可高频调制、容易二维集成、没有腔面阈值损伤、制造成本低等优点，但输出功率及电光效率较边发射激光芯片低。