一、激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展的概況

　　（1）激光與激光技術(shù)

　　激光是通過人工方式，用光或放電等強能量激發(fā)特定的物質(zhì)而產(chǎn)生的光，1960 年，人類成功地制造出世界上第一臺激光器，產(chǎn)生了激光。由于激光具有完全不同于普通光的性質(zhì)，很快被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，并深刻地影響了科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟和社會的發(fā)展及變革。

　　激光與原子能、半導(dǎo)體、計算機共同被視為 20世紀(jì)的現(xiàn)代四項重大發(fā)明，對人類社會進(jìn)步和發(fā)展發(fā)揮著重要作用； 激光技術(shù)也被美國科學(xué)家總結(jié)為影響全球未來發(fā)展的 18項重大關(guān)鍵技術(shù)之一。激光技術(shù)可廣泛應(yīng)用于民用領(lǐng)域和軍用領(lǐng)域， 激光技術(shù)及產(chǎn)業(yè)已成為多政府重點扶持并由科研院所和企業(yè)共同主導(dǎo)的國家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。在民用領(lǐng)域中，激光技術(shù)是現(xiàn)代高端制造的基礎(chǔ)性技術(shù)之一，在國民經(jīng)濟中有顯著的放大效應(yīng)。歐美主要國家在機械、汽車、航空、鋼鐵、造船、電子等大型制造產(chǎn)業(yè)中，基本完成了激光加工工藝對傳統(tǒng)加工工藝的替代更新，進(jìn)入“光加工”時代。在軍事領(lǐng)域中，隨著激光技術(shù)的發(fā)展，激光定向能武器成為各國重點支持和發(fā)展的新概念武器，而高功率、高光束質(zhì)量光纖激光器已成為歐美軍事大國的定向能新概念武器的首選光源之一。整體而言，激光技術(shù)進(jìn)步正推動著世界“光加工”工業(yè)革命和“光對抗”軍事變革，發(fā)展前景廣闊。

　　（2）激光應(yīng)用領(lǐng)域

　　激光正從廣度和深度兩方面日益拓展應(yīng)用領(lǐng)域， 逐步滲透到國民經(jīng)濟的多個領(lǐng)域。在裝備制造領(lǐng)域，高功率激光設(shè)備在航空、航天、汽車、高鐵、船舶等高端裝備制造等領(lǐng)域的切割焊接、測量、打標(biāo)等環(huán)節(jié)發(fā)揮著越來越重要的作用。

　　例如：在現(xiàn)代汽車制造中，汽車、高鐵車身焊接均已全部實現(xiàn)激光焊接；激光加工是飛機機頭（駕駛艙）機身切割成型和焊接的最佳解決方案。在精細(xì)微加工方面，超短脈沖激光在光伏、液晶顯示、半導(dǎo)體、LED、OLED等領(lǐng)域的鉆孔、刻線、劃槽、表面紋理化、表面改性、修整、清洗等環(huán)節(jié)發(fā)揮了不可替代的作用。此外，激光與生物學(xué)、醫(yī)學(xué)治療及診斷、制藥科學(xué)相結(jié)合，激光抗癌和物理治療、激光手術(shù)、激光診斷、激光眼科治療、激光美容已普遍進(jìn)入醫(yī)學(xué)各分診療科室，激光基因定序儀的發(fā)明使基因測序檢測的時間過程加快了數(shù)百萬倍。總之，激光與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)七大領(lǐng)域密切相關(guān)， 自身也是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)高端裝備制造業(yè)的重要內(nèi)容。

　　據(jù)美國科學(xué)和技術(shù)政策辦公室 2010年分析和統(tǒng)計，美國當(dāng)年GDP的 50%（約 7.50 萬億美元）與激光在相關(guān)領(lǐng)域的市場應(yīng)用及不斷廣泛拓展相關(guān)，其中最主要的是激光在信息、制造業(yè)和生命科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中的貢獻(xiàn)，具體見下表：

數(shù)據(jù)來源：公開資料、智研咨詢整理

　　二、光纖激光器的基本情況

　　（1）光纖激光器的概念

　　光纖激光器是指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質(zhì)的激光器， 屬于固體激光器的一種，但因增益介質(zhì)形狀特殊且具有典型的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，行業(yè)中一般將其與其他固體激光器分開進(jìn)行研究。 典型的光纖激光器主要由光學(xué)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和機械結(jié)構(gòu)四個部分組成，其中，光學(xué)系統(tǒng)由泵浦源、增益光纖、光纖光柵、信號/泵浦合束器及激光傳輸光纜等光學(xué)器件材料通過熔接形成全光纖激光器，并在電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的驅(qū)動和監(jiān)控下實現(xiàn)激光輸出。同時，光纖激光器根據(jù)功率大小的不同采用不同的冷卻方式， 通常情況下， 功率低于 200W 時采用風(fēng)冷結(jié)構(gòu)， 功率大于 200W時采用循環(huán)水制冷，以保證激光器在工業(yè)環(huán)境條件下可靠穩(wěn)定運行。

　　激光器用途十分廣泛，目前主要應(yīng)用于通信、材料加工、印刷、軍事研發(fā)、醫(yī)療美容等領(lǐng)域。根據(jù)數(shù)據(jù)，2016年， 全球激光器行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中材料加工相關(guān)的激光器收入 31.20億美元，占全球激光器收入的 30%，為僅次于通訊的第二大激光器應(yīng)用領(lǐng)域；研發(fā)與軍事運用相關(guān)激光器收入 8.32 億美元，占全球激光器收入的 8%；醫(yī)療美容相關(guān)激光器收入 8.32 億美元，占全球激光器的 8%。具體情況如下：

　　2）工業(yè)激光器市場規(guī)模和用途

　　近年來，全球工業(yè)激光器市場規(guī)模保持較快增長，根據(jù)數(shù)據(jù)， 全球工業(yè)激光器收入從2012年的23.11億美元增加至 2016年的31.57 億美元，年復(fù)合增長率為8.11%。2014年以來，工業(yè)激光器市場規(guī)模增速逐步加快，最近三年的市場規(guī)模增長率分別為 5.79%、8.93%和 10.17%。2012-2016 年，全球工業(yè)激光器市場規(guī)模如下圖所示：

　　（2）光纖激光器發(fā)展?fàn)顩r

　　1）光纖激光器在工業(yè)激光器中的市場規(guī)模

　　與其他激光器相比，光纖激光器擁有結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)換效率高、光束質(zhì)量好、維護成本低、散熱性能好等優(yōu)點，光纖激光器已成為金屬切割、焊接和標(biāo)記等傳統(tǒng)工業(yè)制造領(lǐng)域的主流光源，并廣泛應(yīng)用于醫(yī)療美容、航空航天和軍事應(yīng)用等領(lǐng)域。

　　全球光纖激光器收入從 2012年的 6.61 億美元， 增加至 2016年的 13.05 億美元，年復(fù)合增長率為18.54%，保持快速增長態(tài)勢。2012-2016 年，光纖激光器市場規(guī)模如下圖：

　　同時，光纖激光器在工業(yè)激光器中的市場份額保持逐年上升，從2012年的28.60%增加至 2016 年的41.34%， 成為市場份額最大的工業(yè)激光器。 2012-2016年，光纖激光器市場份額如下圖：

　　2）光纖激光器的市場狀況

　　自光纖激光器問世以來， 高功率光纖激光器成為激光領(lǐng)域最為活躍的研究方向之一。 隨著新型泵浦技術(shù)的采用和大功率半導(dǎo)體激光器制造技術(shù)和工藝的進(jìn)一步發(fā)展成熟，光纖激光器得到了飛速發(fā)展。過去10年，光纖激光器在輸出功率、光束質(zhì)量和亮度等方面取得了巨大進(jìn)步。光纖激光器效率和可靠性更高，通過開發(fā)更多的新工藝和加工方法， 將推動光纖光器在高端工業(yè)制造領(lǐng)域的進(jìn)一步突破。

　　根據(jù)報告， 光纖激光器的用途可以為打標(biāo)、微材料加工（Micro Processing） 、宏觀材料加工（Macro Processing）三大類。其中， 微材料加工包括了除打標(biāo)以外， 所有輸出功率小于 1,000W 的激光器應(yīng)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(yīng)用， 主要為金屬切割和焊接。近年來，光纖激光器市場規(guī)模保持增長，其中，用于宏觀材料加工的激光器市場規(guī)模增長迅速，從 2012 年的 3.49 億美元增加至 2016 年的 6.53億美元，年復(fù)合增長率為 16.96%；用于打標(biāo)的光纖激光器市場規(guī)模從 2012 年2.01 億美元增長至 2016 年的 2.65 億美元，年復(fù)合增長率為 7.16%；用于微材料加工的光纖激光器市場規(guī)模從 2012 年的 1.12 億美元增加至 2016 年的 3.86億美元，年復(fù)合增長率為36.25%。2012-2016 年，光纖激光器用途分類如下圖所示：

　　（3）中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

　　1）中國為全球激光器最大的消費市場

　　中國激光產(chǎn)業(yè)市場起步較晚，但隨著中國裝備制造業(yè)的迅猛發(fā)展，近年來，中國激光產(chǎn)業(yè)獲得了飛速的發(fā)展。 中國是活躍的制造業(yè)市場及工業(yè)激光設(shè)備的主要市場，受宏觀經(jīng)濟發(fā)展、制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級、國家政策支持等因素影響，中國工業(yè)激光產(chǎn)業(yè)成為受高度關(guān)注的產(chǎn)業(yè)之一，市場發(fā)展迅速。2015 年，中國取代歐洲，首次成為激光器最大的消費市場，市場規(guī)模增長至28億美元左右，約占全球市場規(guī)模的 29%。

　　2）對激光器市場需求量大

　　中國激光器市場規(guī)模大、增速快。面對日益增長的激光器市場需求，國內(nèi)激光器生產(chǎn)企業(yè)紛紛加大研發(fā)和生產(chǎn)力度，但由于國產(chǎn)產(chǎn)能不足以及產(chǎn)品品質(zhì)差異，國內(nèi)企業(yè)從歐美進(jìn)口激光器的數(shù)量不斷增加。例如：IPG 為全球知名光纖激光器企業(yè)，其在中國市場銷售額和占比均呈逐年增長態(tài)勢。2013-2016 年，IPG在中國市場銷售額數(shù)據(jù)如下：

　　（3）中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

　　1）中國為全球激光器最大的消費市場

　　中國激光產(chǎn)業(yè)市場起步較晚，但隨著中國裝備制造業(yè)的迅猛發(fā)展，近年來，中國激光產(chǎn)業(yè)獲得了飛速的發(fā)展。 中國是活躍的制造業(yè)市場及工業(yè)激光設(shè)備的主要市場，受宏觀經(jīng)濟發(fā)展、制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級、國家政策支持等因素影響，中國工業(yè)激光產(chǎn)業(yè)成為受高度關(guān)注的產(chǎn)業(yè)之一，市場發(fā)展迅速。2015 年，中國取代歐洲，首次成為激光器最大的消費市場，市場規(guī)模增長至28億美元左右，約占全球市場規(guī)模的 29%。

　　2）對激光器市場需求量大

　　中國激光器市場規(guī)模大、增速快。面對日益增長的激光器市場需求，國內(nèi)激光器生產(chǎn)企業(yè)紛紛加大研發(fā)和生產(chǎn)力度，但由于國產(chǎn)產(chǎn)能不足以及產(chǎn)品品質(zhì)差異，國內(nèi)企業(yè)從歐美進(jìn)口激光器的數(shù)量不斷增加。例如：IPG 為全球知名光纖激光器企業(yè)，其在中國市場銷售額和占比均呈逐年增長態(tài)勢。2013-2016 年，IPG在中國市場銷售額數(shù)據(jù)如下：

　　3）國內(nèi)光纖激光器行業(yè)發(fā)展迅速

　　2007 年之前，盡管國內(nèi)高校、研究所等單位在光纖激光器領(lǐng)域開展了大量的研究工作并取得了諸多成就，但國內(nèi)光纖激光器的產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品化仍然是空白，幾乎所有工業(yè)光纖激光器全部依賴進(jìn)口。2007 年以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策支持和激光器企業(yè)的研發(fā)投入下，國內(nèi)光纖激光器產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，目前已出現(xiàn)超過十家光纖激光器企業(yè)。隨著國內(nèi)光纖激光器企業(yè)綜合實力的增強，國產(chǎn)光纖激光器功率和性能逐步提高，目前產(chǎn)業(yè)化光纖激光器功率已能達(dá)到萬瓦級別。據(jù)中國光學(xué)學(xué)會激光加工專業(yè)委員會報告，2016 年，中國低功率光纖激光器市場已被國內(nèi)企業(yè)占據(jù)，國內(nèi)企業(yè)市場份額高達(dá) 85%；中功率光纖激光器市場，國內(nèi)企業(yè)與國外企業(yè)市場份額相當(dāng)； 高功率光纖激光器市場， 國產(chǎn)產(chǎn)品已實現(xiàn)部分銷售。國產(chǎn)光纖激光器逐步實現(xiàn)由依賴進(jìn)口向自研、替代進(jìn)口到出口的轉(zhuǎn)變。

　　4）國內(nèi)光纖激光器市場競爭格局

　　目前，我國光纖激光器行業(yè)處于快速成長階段，普通低功率光纖激光器技術(shù)門檻較低，國產(chǎn)低功率光纖激光器的市場占有率超過 85%。高功率光纖激光器技術(shù)門檻較高，企業(yè)競爭主要圍繞創(chuàng)新能力、研發(fā)實力、核心材料和器件產(chǎn)業(yè)鏈整合能力展開，目前高功率光纖激光器市場仍以歐美知名光纖激光器企業(yè)為主導(dǎo)，產(chǎn)品價格和附加值相對較高。

　　（4）全球光纖激光器市場規(guī)模預(yù)測

　　1）2017-2020 年全球光纖激光器市場規(guī)模

　　與其他激光器相比，光纖激光器具有轉(zhuǎn)換效率高、光束質(zhì)量好、體積小巧等優(yōu)勢。近年來，隨著光纖激光技術(shù)的發(fā)展和下游行業(yè)需求的增加，光纖激光器市場規(guī)模保持快速增長。傳統(tǒng)制造、汽車生產(chǎn)、重工制造等行業(yè)正越來越多的使用光纖激光器；同時，醫(yī)療美容、通信和航空航天領(lǐng)域也開始使用光纖激光器。根據(jù)預(yù)測，全球光纖激光器的銷售額將由 2017年的 15.90 億美元增加到 2020 年的 25.00 億美元，年復(fù)合增長率為 16.28%。

　　2）用于工業(yè)領(lǐng)域的光纖激光器市場規(guī)模

　　工業(yè)領(lǐng)域依然是光纖激光器主要應(yīng)用領(lǐng)域，包括切割、焊接、雕刻和打標(biāo)等材料加工。光纖激光器具有光電轉(zhuǎn)換效率高、光束質(zhì)量好、投資維護成本低等優(yōu)點，為材料加工的理想激光器。以金屬焊接為例，光纖激光器實現(xiàn)了非接觸式的焊接過程，減少切割材料損耗，且無需進(jìn)行后續(xù)處理，有助于提高工作效率，并大幅降低制造成本。根據(jù)預(yù)測，應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的光纖激光器的銷售額將由 2017 年的 13.70 億美元增長至 2020 年的 21.60 億美元，年復(fù)合增長率為 16.39%。

　　3）按地域劃分的市場狀況預(yù)測

　　①總體情況

　　亞太地區(qū)為全球最主要的光纖激光器市場，由于亞太地區(qū)集聚了全球重要的汽車業(yè)、傳統(tǒng)制造業(yè)和半導(dǎo)體行業(yè)，對光纖激光器需求非常旺盛。歐洲為第二大光纖激光器市場，Trumpf 公司等光纖激光器生產(chǎn)商設(shè)立在歐洲。美國是第一個將光纖激光器用于制造業(yè)和進(jìn)行高功率激光應(yīng)用的國家， 全球知名的大型光纖激光器生產(chǎn)商，如IPG、Coherent、nLight 等公司總部都設(shè)立在美國，但北美洲工業(yè)制造對光纖激光器需求相對較小。

　　2015年，全球光纖激光器市場主要集中在亞太地區(qū)、歐洲和北美洲，其中，亞太地區(qū)占 45%的市場份額、歐洲占33%的市場份額、北美洲占 19%的市場份額。預(yù)計到2020年，亞太地區(qū)將成為光纖激光器市場增長的重要動力，亞太地區(qū)市場規(guī)模將進(jìn)一步增加，市場份額將從45%提升至 50%。

　　③歐洲

　　歐洲對光纖激光器的需求主要源于其汽車行業(yè)， 光纖激光器能夠?qū)崿F(xiàn)高強度的鋼切割和焊接汽車部件，近年來汽車行業(yè)對光纖激光器的需求不斷增加。根據(jù)預(yù)測，2017 年歐洲光纖激光器市場規(guī)模為 5.08 億美元，2020 年有望達(dá)到 7.54 億美元，在此期間年復(fù)合增長率為 14.07%。

　　④北美洲

　　北美洲為 IPG、Coherent、nLight 等國際知名光纖激光器生產(chǎn)商的總部所在地。北美洲通常是率先采用新技術(shù)的區(qū)域，但該地區(qū)的光纖激光器市場規(guī)模相對較小，主要原因為北美洲經(jīng)濟增長緩慢、制造業(yè)較為低迷。盡管如此，鑒于北美洲在研究、通信、醫(yī)療、軍事和國防行業(yè)等領(lǐng)域的發(fā)展，同時在美國政府提出的制造業(yè)回歸政策的刺激下，預(yù)計北美洲激光器市場將快速增長。根據(jù)預(yù)測，2017年北美洲光纖激光器市場規(guī)模為 2.82 億美元，在 2020年有望達(dá)到4.11億美元，在此期間年復(fù)合增長率為13.38%。

　　四、光纖激光器行業(yè)發(fā)展趨勢

　　光纖激光器因其高效率及低維護運營成本等優(yōu)勢逐漸受到激光系統(tǒng)集成商的青睞，已經(jīng)或正在許多應(yīng)用領(lǐng)域替代 CO2 激光器和其他固體激光器，對激光器市場產(chǎn)生了革命性的改變，推動全球激光市場的不斷發(fā)展。隨著光纖激光器在工業(yè)加工領(lǐng)域的應(yīng)用范圍不斷擴展，未來幾年內(nèi)，光纖激光器行業(yè)將會出現(xiàn)五大發(fā)展趨勢：

　　（1）向更高功率方向發(fā)展

　　在船舶、航天等高新技術(shù)領(lǐng)域需求和增材制造技術(shù)廣泛應(yīng)用的推動下，更高輸出功率成為光纖激光器發(fā)展的主要研究內(nèi)容之一， 光纖激光器的輸出功率將從百瓦級、千瓦級向萬瓦級發(fā)展。預(yù)計通過采用更高功率的泵浦源、更先進(jìn)的特種光纖設(shè)計和高功率光纖合束技術(shù)，光纖激光器輸出功率將達(dá)到數(shù)萬瓦級。配置千瓦至數(shù)萬瓦的大功率光纖激光器的工業(yè)裝備將會成為高端制造業(yè)的主流設(shè)備。

　　（2）向高平均功率、高峰值功率的脈沖光纖激光器發(fā)展

　　在激光的許多應(yīng)用中，例如激光深雕、激光清洗等需要高平均功率、高峰值功率的脈沖光纖激光器，將高光束質(zhì)量、小功率的激光器作為種子光源，雙包層光纖作為放大器，容易獲得高平均功率、高脈沖能量的脈沖激光輸出，是目前行業(yè)研究的熱點和難點。

　　（3）向超短脈沖光纖激光器方向發(fā)展

　　在激光精細(xì)加工領(lǐng)域，例如脆性材料打孔、藍(lán)寶石玻璃切割等，需要超快超短脈沖光纖激光器。目前，中高功率的超快超短脈沖光纖激光器是研發(fā)的熱點。

　　（4）向更高亮度方向發(fā)展

　　高光束質(zhì)量的高功率光纖激光器在科研和軍事領(lǐng)域需求旺盛， 主要用戶為科研機構(gòu)、高等院校和政府部門。目前，國外發(fā)達(dá)國家把高光束質(zhì)量的大功率光纖激光器作為戰(zhàn)術(shù)激光武器的首選光源， 軍事等特殊需求將促使光纖激光器在向更高功率發(fā)展的同時向更高亮度方向發(fā)展， 即在提升輸出功率同時保持光纖激光器輸出光束質(zhì)量。

　　（5）向模塊化、智能化方向發(fā)展

　　為了適應(yīng)市場上對于激光器多種需求，光纖激光器將逐漸走向系列化、組合化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。利用有限的規(guī)格和品種，通過組合和搭配不同模塊，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。同時，通過采用先進(jìn)的通信技術(shù)和設(shè)計理念，實現(xiàn)光纖激光器的遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程維修、遠(yuǎn)程控制以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計，通過對光纖激光器運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，提前發(fā)現(xiàn)和處理產(chǎn)品潛在的故障，從而為客戶提供更好的產(chǎn)品服務(wù)。