光纤激光器:迎国产化替代浪潮

公司产品 | 2019-01-01 11:56

光纤技术替代CO2,成为工业加工设备主流

光纤、半导体、超快激光器潜力可观,是未来技术发展的大方向。与传统激光器相比,光纤激光器的优势在于其高转换效率、小巧紧凑易加工、优良的光束质量、可靠性高、稳定性好、工作寿命长、易实现大功率等特点。

目前与激光相关的产品和服务已经遍布全球,形成了丰富和庞大的激光产业。

产业链上游主要包括光学材料及元器件。

中游则是各种激光器,激光装备及其配套设备。

下游主要包括激光应用产品(各类型各功率激光器)、消费产品、仪器设备、加工服务为主。

激光器作为激光产业链的核心,在高速发展的同时将拉动产业链上下游相关板块。

光纤、半导体、超快激光器潜力可观,是未来技术发展的大方向

激光器以工作介质为区分,可分类成气体激光器,液体激光器,半导体激光器,固体激光器,光纤激光器以及自由激光器等。当前在工业领域,光纤激光器正逐步取代二氧化碳激光器。

半导体激光器以其结构紧凑、寿命长及性能稳定等优势也在受到产业青睐。光纤激光器、半导体激光器、超快激光器或能成为未来技术发展的主流,将推动激光应用的深度和广度。

光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为工作介质的激光器,是固态激光器的一种。铒和镱离子是常见的活性物质。光纤激光器属于技术工艺驱动型产业。

光纤激光器是在微米级纤芯内产生和传输数千瓦、数万瓦的激光,需极高的工艺控制水平,光纤激光器属于技术工艺驱动型产业,高功率光纤激光器的核心技术主要体现在高损伤阈值光学器件制造(增益光纤、光纤光栅、合束器/耦合器、传输光缆)和工艺(泵浦封装、耦合/合束技术等),以及非线性效应的抑制、热管理、高功率下模式稳定性控制,这些都是保障激光器整机可靠性和健壮性的关键。

与传统激光器相比,光纤激光器的优势在于其高转换效率、小巧紧凑易加工、优良的光束质量、可靠性高、稳定性好、工作寿命长、易实现大功率等特点。

光纤激光器被广泛运用于包括光纤通讯、激光空间远距通讯、工业加工、金属非金属钻孔/切割/焊接(铜焊、淬水、包层以及深度焊接)、激光雕刻、激光打标、激光切割)、军事国防安全、医疗设备仪器、大型基础建设,作为其他激光器的泵浦源等。

随着国家战略“中国制造2025”的进行,超快激光作为高端精密加工中的重要一环。同时消费电子市场也在不断的增长。这会给超快激光器的发展带来机遇。

行业专家国科学院上海光学精密机械研究所研究员、博士生导师赵全忠称因为超快激光的独一无二的三大优势:精密微细、无热效应、三维选择。这会使得超快激光微加工在消费电子领域得到更广泛的应用。

光纤激光器份额增长最快,国内市场将成为全球最大市场

全球激光器市场规模逐年快速增长。在工业领域下,光纤激光器份额增长超过其他类型激光器。国内市场占全球激光器市场份额逐年上升。

核心竞争优势:成本下降带来的传统加工替代。独特应用优势带来的市场空间拓展。

全球激光器行业收入规模持续增长,光纤激光器在市场中占比最大

2013年至2017年,全球激光器行业收入规模持续增长。

2016年至2017年同比增长率达18.16%。从2013年的89.70亿美元增加至2017年的124.30亿美元,年复合增长率为8.50%。

2017年全球激光器行业应用领域中材料加工相关的激光器收入为51.66亿美元,占全球激光器收入的42%,超越通讯领域成为第一大激光器应用领域;

研发与军事运用相关激光器收入为9.22亿美元,占全球激光器收入的7%;医疗美容相关激光器收入为9.20亿美元,占全球激光器的7%。

随着全球制造业的不断创新与升级,激光器大量的投入工业生产,需求量巨大。

全球工业激光器收入规模在2013年至2017年增长近一倍,由2013年的24.87亿美元增长至2017年的43.14亿美元,年复合增长率为14.76%。

尤其2015年以来,工业激光器市场规模增速逐步加快,最近三年的市场规模增长率分别为8.93%、19.36%和26.10%。

光纤激光器在材料加工领域占比最高。2017年,全球光纤激光器销售额为20.39亿美元,占工业激光器销售额的47.26%,2013年至2017年复合增速24.78%。光纤激光器市场规

模的快速增长系工业激光器市场规模增长的主要原因。

在材料加工方面,工业激光器主要用于切割、打标、金属精加工、金属焊接等。其中,切割和打标为最重要的两个应用领域。

2016年,全球工业激光器在材料加工方面的应用中,切割应用占36%,金属焊接占9%,打标应用占18%。2017年,切割占35%,金属焊接占16%,打标占15%。金属焊接占比提升幅度极大。

全球光纤激光器收入规模在2013-2017年增长超一倍。从2013年的8.41亿美元,增加至2017年的20.39亿美元,年复合增长率为24.78%,保持高速增长态势。光纤激光器在工业激光器中的市场份额保持逐年上升,从2013年的33.82%增加至2017年的47.26%,成为市场份额最大的工业激光器。

光纤激光器的用途可以分为打标、微材料加工、宏观材料加工三大类。其中微材料加工包括了除打标以外,包括所有输出功率小于1,000W的激光器应用;宏观材料加工包括了所有输出功率大于等于1,000W的激光器应用,主要应用于金属切割和焊接。

近年来,光纤激光器市场规模保持增长,其中用于宏观材料加工的激光器市场规模增长迅速,从2013年的5.12亿美元增加至2017年的12.68亿美元,年复合增长率高达25.42%;

用于打标的光纤激光器市场规模从2013年2.01亿美元增长至2017年的3.26亿美元,年复合增长率为12.85%;

用于微材料加工的光纤激光器市场规模从2013年的1.27亿美元增加至2017年的4.44亿美元,年复合增长率高达36.69%。

国内市场延续高景气度,激光设备市场望突破600亿元

随着激光技术的推广、应用,和下游旺盛需求的驱动下,我国激光设备市场呈现出高速增长的态势。

据中商产业研究院数据库数据,2017年中国激光设备市场销售规模达442亿元,增长率为14.81%。

伴随着传统激光加工的替代升级和应用场景的逐渐集中,预计2018年中国激光设备市场规模将有望突破600亿元,年复合增长率将达22.78%。

据中商产业研究院数据库数据,2017年中国工业激光器及系统市场销售额为509亿元,增长率为37.98%。

随着我国工业激光应用市场不断扩大,激光加工领域不断开拓,行业正逐步向精细、微细加工集中。

同时伴随着智能设备的持续火热,消费电子、新能源、PCB电路板等加工设备需求持续增长,以及医疗、牙科、美容仪器设备制造业等新应用领域的不断拓展。

预计,2018年中国工业激光器及系统市场销售额有望突破600亿元。

据中商产业研究院数据库数据,2017年我国直接半导体激光器市场规模达到1.97亿元,增长率为47.01%。

目前因为半导体激光器受材料、成本和技术等因素限制,国内市场规模相对较小,但整体预计将持续扩大。预计2018年直接半导体激光器市场规模将突破2.7亿元。

随着光纤激光技术得发展和下游行业需求的持续增加,国内光纤激光器规模将保持快速增长。

据中商产业研究院数据库数据,2017年中国光纤激光器出货量达9.9万台,增长率为23.75%。预计2018年中国光纤激光器出货量将突破11万台,年均复合增长率将达43.84%。

激光器行业方兴未艾,市场未来前景巨大

根据Technavio的预测,全球光纤激光器的销售额将由2018年19.81亿美元增加到2021年的28.85亿美元,年复合增长率为13.35%。

而应用于材料加工的光纤激光器的销售额将由2018年的17.12亿美元增长至2021年的24.89亿美元,年复合增长率为13.29%。

全球半导体激光器市场规模较大,预计将由2014年的42.12亿美元增加到2018年的56.16亿美元,年复合增长率为7.46%。

按地域划分的市场状况预测:亚太地区为全球最主要的光纤激光器市场,由于亚太地区集聚了全球重要的汽车业、传统制造业和半导体行业,对光纤激光器需求非常旺盛。

欧洲为第二大光纤激光器市场,Trump公司等光纤激光器生产商设立在欧洲。

美国是第一个将光纤激光器用于制造业和进行高功率激光应用的国家,全球知名的大型光纤激光器生产商,如IPG、Coherent、nLight等公司总部都设立在美国,但北美洲工业制造对光纤激光器需求相对较小。

亚太地区是全球工业激光器的最大市场。

由于消费电子领域是工业激光器最大的终端应用产业,消费电子产品制造商的市场需求将使中国、日本、韩国、印度等国家和地区的工业激光器市场呈现大幅增长。

鉴于亚太地区工业部门的快速发展和光纤激光器低成本、高输出功率的优势,用于材料加工的光纤激光器市场空间巨大。

根据Technavio预测,2018年亚太地区光纤激光器市场规模为8.72亿美元,2021年有望达到13.26亿美元,在此期间年复合增长率为14.99%。

欧洲对光纤激光器的需求主要源于其汽车行业,光纤激光器能够实现高强度的钢切割和焊接汽车部件,近年来汽车行业对光纤激光器的需求不断增加。

根据Technavio预测,2018年欧洲光纤激光器市场规模为6.67亿美元,2021年有望达到9.60亿美元,在此期间年复合增长率为12.91%。

北美洲为IPG、Coherent、nLight等国际知名光纤激光器生产商的总部所在地。

北美洲通常是率先采用新技术的区域,但该地区的光纤激光器市场规模相对较小,主要原因为北美洲经济增长缓慢、制造业较为低迷。

尽管如此,鉴于北美洲在研究、通信、医疗、军事和国防行业等领域的发展,同时在美国政府出的制造业回归政策的刺激下,预计北美洲激光器市场将快速增长。

根据Technavio预测,2018年北美洲光纤激光器市场规模为4.42亿美元,在2021年有望达到5.99亿美元,在此期间年复合增长率为10.66%。报告来源:长城证券(曲小溪 张如许 刘峰)