电子行业激光产业链系列研究1：行业格局研判，国产替代进行时

2020-02-27 199浏览

1.专题研究电子 2018 年 07 月 25 日证券研究报告电子行业 Table_Title 激光产业链系列研究 1：行业格局研判，国产替代进行时分析师： Ta ble_Aut horHori zo ntal 许兴军 S0260514050002 021-60750532 xxj3@gf.com.cn 分析师：罗立波 S0260513050002 021-60750636 luolibo@gf.com.cn 分析师：王珂 S0260517080006 021-60750636 gfwangke@gf.com.cn Ta ble_Summary 核心观点：  激光：一种重要工具，应用领域广，市场空间大激光相比普通的光源具备高能量密度、单色性、相干性、单一方向等优良性质，在全球及国内的市场经历了理论到实践到快速发展的阶段，至目前为止已经形成了完备且丰富的激光产业链，各行各业都有激光的应用。其中激光器和激光设备是激光行业最主要的两部分，激光器是激光加工设备的核心部件。根据 Strategies Unlimited， 2017 年全球激光器的市场规模达到 124.3 亿美元，同比增 18%，中国激光设备市场销售总收入达 495 亿元，同比增 28.6%。  激光上游器件：激光器是激光产业的核心激光器是能够发射激光的装置，是激光产业的核心器件，其主要由三个部分组成：激光泵浦源、增益介质和谐振腔。工作原理为增益介质通过吸收泵浦源提供的能量，经谐振腔振荡选模输出激光。按增益介质的种类，激光器可分为液体激光器、气体激光器、半导体激光器、固体激光器、光纤激光器，其中光纤激光器因其优良的技术特性，市场份额不断提升，根据 Laser Markets Research，2017 年在工业激光器中的份额达到 47%。  激光下游应用：激光设备在材料加工方面优势突出激光的应用领域十分广阔，以激光器的下游领域划分，主要包括材料加工与光刻、通信与光存储、科研与军事、医疗与美容、仪器与传感器、娱乐显示与打印。其中在材料加工领域，工业激光器主要用于切割、焊接、打标、半导体、精加工、3D 打印等，在这些领域，激光加工相比传统加工方式具备加工材料多元、加工质量好、加工精度高、加工效率高、材料利用率高、经济效益高等优势。  激光产业格局：欧美占据领先地位，中国开启进口替代欧洲和美国在激光领域起步较早，技术上具备领先优势，在大功率激光设备以及上游光纤激光器等重要领域占据领先地位。随着下游市场的发展，中国在激光产业链中的地位越来越重要，国内激光产业快速发展，开启了从依赖进口到替代进口的转变，在中低功率的激光器及激光设备中取得了良好成效。目前国内激光企业相比国外企业在中低端产品具备竞争优势，国内市场也已经形成了阶梯型的竞争格局。国外主要企业有：德国通快、美国 IPG 光电、美国相干、美国恩耐、美国贰陆（II-VI）、丹麦 NKT 等。国内主要企业有：大族激光、锐科激光、亚威股份、联赢激光、光库科技、华工科技、创鑫激光等。  风险提示激光下游领域发展不及预期风险，激光器国产替代不及预期风险，行业竞争加剧风险。相关研究： Table_Report 电子行业:光学行业研究专题一：行业趋势研判，光学硬件持续升级进行时电子行业 2018 年度中期投资策略:技术创新不止，产业东移继续，坚守龙头迎接行情复苏识别风险，发现价值本报告联系人：王帅 0755-23953620 wshuai@gf.com.cn 1 / 44 2018-07-09 2018-06-25 请务必阅读末页的免责声明
2.专题研究电子目录索引研究逻辑 ............................................................................................................................. 5 激光：一种重要工具，应用领域广，市场空间大 ............................................................... 7 走进激光——激光的产生原理与发展历史简述........................................................... 7 激光产业应用范围广，产业链完备，行业规模大 ....................................................... 9 激光上游器件：激光器是激光产业的核心 ........................................................................ 11 激光器主要由泵浦源、增益介质和谐振腔组成......................................................... 11 激光器种类众多，光纤激光器具备性能优势 ............................................................ 13 激光下游应用：激光设备在材料加工方面优势突出，激光器在通信等领域应用广泛 ...... 19 材料加工与光刻领域：激光设备在切割、焊接、打标等领域优势明显 .................... 20 通信与光存储领域：激光器在光通信系统中发挥重要作用 ...................................... 31 其他领域：科研、军事、医疗、激光雷达、显示与照明等领域均有应用 ................ 33 激光产业格局：欧美占据领先地位，中国开启进口替代 .................................................. 38 欧洲和美国在高功率激光器及激光设备上具有领先优势 .......................................... 38 中国开启激光国产替代的新征程，阶梯型竞争格局形成 .......................................... 39 风险提示 ........................................................................................................................... 43 识别风险，发现价值 2 / 44 请务必阅读末页的免责声明
3.识别风险，发现价值专题研究电子图表索引图 1：光的产生来源于分子或原子的能级跃迁 .......................................................7 图 2：激光光束产生来源于受激辐射，并具备特殊的优良性质..............................8 图 3：激光发展历史重要事件概览..........................................................................9 图 4：激光产业链概览图 ......................................................................................10 图 5：全球激光器市场规模 2017 年增长较快.......................................................10 图 6：中国激光设备市场规模稳步快速增长 .........................................................10 图 7：典型光纤激光器光学系统 ........................................................................... 11 图 8：半导体模块泵浦源实物图 ...........................................................................12 图 9：各类固体增益介质实物图 ...........................................................................12 图 10：谐振腔原理示意图 ....................................................................................12 图 11：光纤激光器的详细结构图..........................................................................13 图 12：CO2 激光器结构 ........................................................................................14 图 13：固体激光器结构 ........................................................................................14 图 14：2013-2017 全球各类型工业激光器市场规模 ............................................16 图 15：全球工业领域光纤激光器市场规模加速增长 ............................................16 图 16：光纤激光器在工业激光器的份额不断提升................................................16 图 17：各种光的波长一览 ....................................................................................17 图 18：紫外激光器和红外激光器在材料加工领域的对比.....................................17 图 19：锐科激光中功率连续光纤激光器产品示意图 ............................................18 图 20：锐科激光调 Q 脉冲光纤激光器产品示意图...............................................18 图 21：不同类型和功率的激光器的部分应用领域................................................18 图 22：2014-2017 全球激光器应用市场情况 .......................................................19 图 23：激光加工设备组成与应用 .........................................................................19 图 24：激光加工设备主要结构及原理 ..................................................................19 图 25：中国各激光设备应用领域销售收入...........................................................20 图 26：2017 年全球材料加工领域激光器应用情况 ..............................................20 图 27：OPTECH 统计的全球材料加工相关激光系统市场规模 ............................21 图 28：气化切割工作原理 ....................................................................................22 图 29：熔化切割工作原理 ....................................................................................22 图 30：中国激光切割设备销售量快速增长...........................................................23 图 31：中国激光切割设备市场规模快速增长 .......................................................23 图 32：热传导焊工作原理 ....................................................................................24 图 33：深熔焊工作原理 ........................................................................................24 图 34：激光打标在工具和金属表面的应用示例 ...................................................27 图 35：德国通快的激光打标系统和激光打标机产品 ............................................27 图 36：2014-2016 全球激光打标机市场规模及对应激光器类型..........................27 图 37：激光在半导体产业链中从前道工艺到后道组装均有广泛应用...................28 图 38：全球材料加工与光刻领域激光器市场规模................................................28 图 39：2014-2017 超快激光设备市场规模快速增长 ............................................29 图 40：增材制造具备多方面的优势......................................................................30 图 41：2012-2017 中国 3D 打印产业规模呈现快速增长......................................31 3 / 44 请务必阅读末页的免责声明
4.识别风险，发现价值专题研究电子图 42：全球通信与光存储领域激光器市场规模 ...................................................31 图 43：光纤通信的基本原理示意图......................................................................32 图 44：光模块内部构造图 ....................................................................................32 图 45：红外光源市场 VCSEL 份额将大幅提升 ....................................................32 图 46：全球科研与军事领域激光器市场规模 .......................................................33 图 47：美国军舰上的激光武器 .............................................................................34 图 48：海湾战争中 F-15E 投射 GBU-12 激光制导炸弹 .......................................34 图 49：全球医疗与美容领域激光器市场规模 .......................................................35 图 50：中国激光医疗设备市场规模稳步增长 .......................................................35 图 51：Yole 预测激光雷达未来五年复合增长率达 43%.......................................36 图 52：全球娱乐、显示与打印领域激光器市场规模 ............................................36 图 53：激光显示原理图 ........................................................................................37 图 54：激光大灯相比 LED 等具备亮度高和照射距离远的特点............................37 图 55：2016 年全球各地区激光市场规模绝对值..................................................38 图 56：2016 年全球激光市场份额分布 ................................................................38 图 57：2017 中国光纤激光器市场份额 ................................................................38 图 58：2015 年中国高功率激光加工设备市场份额 ..............................................38 图 59：国外主要激光企业营业收入......................................................................39 图 60：国外主要激光企业净利润 .........................................................................39 图 61：2016 和 2021 年全球光纤激光器市场结构 ...............................................40 图 62：IPG 在中国地区的收入占比逐渐提升 .......................................................40 图 63：2010-2017 年中国的激光元器件进出口金额 ............................................40 图 64：2010-2017 年中国的激光元器件进出口数量 ............................................40 图 65：2013-2016 中国市场进口与国产光纤激光器数量.....................................41 图 66：中国中低功率激光加工设备市场份额 .......................................................41 图 67：中国中小功率切割厂商市场份额 ..............................................................41 表 1：具代表性的激光器分类一览........................................................................13 表 2：市场上千瓦级工业激光器主要性能参数对比 ..............................................15 表 3：不同激光器对不同应用领域的适用性对比..................................................15 表 4：常用的材料加工激光设备一览 ....................................................................20 表 5：四类主要激光切割方式的对比 ....................................................................22 表 6：激光切割相比传统切割的优势 ....................................................................23 表 7：几种激光焊接的对比...................................................................................25 表 8：激光焊接相比传统焊接的优势和局限性 .....................................................25 表 9：激光打标不同工艺的对比 ...........................................................................26 表 10：激光打标与其他传统工艺的特点对比 .......................................................26 表 11：激光各类微加工示意图 .............................................................................29 表 12：两种激光增材制造方案的对比 ..................................................................30 表 13：国外较成熟的激光医疗器械及临床应用科室 ............................................35 表 14：中国目前批量上市的激光和强光类医疗器械 ............................................35 表 15：2017 年中国主要激光企业及其营业规模..................................................42 表 16：2017 年全球激光相关领域并购情况 .........................................................42 4 / 44 请务必阅读末页的免责声明
5.识别风险，发现价值研究逻辑专题研究电子本篇研究报告是激光行业系列深度报告的第一篇，目的是对激光的基本知识、上游激光器的组成与分类、下游应用领域的具体情况以及激光产业的竞争版图做科普性的介绍与浅层次的分析，以建立起激光行业的基本认知与分析框架。具体对行业的深入分析，还请关注我们后续的激光行业系列深度报告。激光基础知识：激光的产生来源于受激辐射，相比普通的光源具备高能量密度、单色性、相干性、单一方向等优良性质，也因此被称为与原子能、半导体及计算机齐名的四项重大发明之一，在全球及国内的市场经历了理论到实践到快速发展的阶段。至目前为止，全球已经形成了完备且丰富的激光产业链，各行各业都有激光的应用。激光产业空间：激光产业链中，上游主要是光学材料与元器件，中游包括各种激光器和对应的激光设备，下游则是激光的应用领域。其中，激光器和激光设备是激光行业最主要的两部分，激光器是激光加工设备的核心部件。其市场规模较大，近年来呈现快速增长势头。2017年全球激光器的市场规模达到124.3亿美元，同比增长约18%，激光设备方面，2017年中国工业、信息、商业、医用和科研领域的激光设备（含进口）市场销售总收入高达495亿元，同比增28.6%。激光产业上游——核心器件激光器：激光器是能够发射激光的装置，是激光产业的核心器件，其主要由三个部分组成：激光泵浦源、增益介质和谐振腔。工作原理为增益介质通过吸收泵浦源提供的能量，经谐振腔振荡选模输出激光。按增益介质的种类，激光器可分为液体激光器、气体激光器、半导体激光器、固体激光器、光纤激光器，其中光纤激光器因其优良的技术特性，市场份额不断提升，2017年在工业激光器中的份额达到47%。激光产业下游——多样化的应用领域：激光的应用领域十分广阔，以激光器的下游领域划分，根据Laser Markets Research，主要包括材料加工与光刻（2017年占比41.6%）、通信与光存储（34.1%）、科研与军事（7.4%）、医疗与美容（7.4%）、仪器与传感器（6.5%）、娱乐显示与打印（3.1%）。  在材料加工领域，根据Laser Markets Research，工业激光器主要用于切割（2017年占比35%）、焊接（16%）、打标（15%）、半导体（14%）、精加工（8%）、其他（12%，如3D打印等）等细分领域，在这些领域，激光加工相比传统加工方式具备加工材料多元、加工质量好、加工精度高、加工效率高、材料利用率高、经济效益高等优势。  在光通信领域，光模块和光纤放大器等光有源器件需要应用激光器，其中 VCSEL迎来发展机遇；在科研领域，激光用于光谱学应用和其他基础应用，在军事领域，激光的应用主要有激光武器、激光制导、激光测距、激光侦察对抗、激光报警等；在医学上的应用主要为激光诊断和激光治疗（含激光美容）两大类；在其他领域中，激光雷达LiDAR发展最具前景。激光产业版图——国外技术领先，国内进口替代：从产业竞争格局来看，欧洲、 5 / 44 请务必阅读末页的免责声明
6.专题研究电子北美、亚太地区是三大重要市场。欧洲和美国在激光领域起步较早，技术上具备领先优势，在大功率激光设备以及上游光纤激光器等重要领域占据领先地位。随着下游市场的发展，中国在激光产业链中的地位越来越重要，国内激光产业快速发展，开启了从依赖进口到替代进口的转变，在中低功率的激光器及激光设备中取得了良好成效。目前国内激光企业相比国外企业在中低端产品具备竞争优势，国内市场也已经形成了阶梯型的竞争格局。国外主要企业有：德国通快、美国IPG光电、美国相干、美国恩耐、美国贰陆（II-VI）、丹麦NKT等。国内主要企业有：大族激光、锐科激光、亚威股份、联赢激光、光库科技、华工科技、创鑫激光等。风险提示：激光下游领域发展不及预期风险，激光器国产替代不及预期风险，行业竞争加剧风险。识别风险，发现价值 6 / 44 请务必阅读末页的免责声明
7.专题研究电子激光：一种重要工具，应用领域广，市场空间大走进激光——激光的产生原理与发展历史简述什么是激光？光是由电磁波组成的，每个电磁波具有自己特有的频率与波长，频率与波长的乘积等于一个常数——光速。不同波长对应不同的电磁波类型，波长范围为380nm 至780nm的为人类可见的光，其余肉眼不可见的电磁波包括伽马射线、X射线、微波和射频波等。光的产生来源于分子或原子的能级跃迁。原子由原子核和绕核运动的电子组成，这些电子在特定的能级上运动，在同一能级上运动不带有能量的转换。而当电子在不同的能级之间运动时，会伴随着能量的吸收和释放，这种现象称之为原子跃迁。具体而言，当电子在低能级吸收能量，会跳跃至更高的一个能级（吸收跃迁/原子激发），之后从这个更高的能级回到基态的过程中（辐射跃迁/自发辐射），会释放出能量，这种能量是以光子形式释放的，也即是产生了光。不同能级之间的差距越大，则产生的光频率越高。图1：光的产生来源于分子或原子的能级跃迁 E3 E2 E1 名称能量过程能量计算吸收跃迁吸收能量低高 hv = E2 - E1 辐射跃迁辐射能量高低 hv = E2 - E1 数据来源：OFweek激光，广发证券发展研究中心辐射跃迁辐射能量高低 hv = E3 - E1 > E2 - E1 激光是“受激辐射的光放大”（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation——LASER）的缩写，不同于光的自发辐射，激光束的产生来源于受激辐射。受激辐射的基本过程为：当一个具备特定的能量光子A打到激发态的原子时，会激发一个电子下降到低能级，从而辐射出另一个光子B，之后A、B两个光子一起向前传播。其中产生受激辐射的条件为：光子A的能量刚好等于产生光子B的电子跃迁之间的能级的能量差，因此其是一个共振过程。受激辐射后，一个光子变成了两个，因此光被“放大”了，也即是产生了激光光束。识别风险，发现价值 7 / 44 请务必阅读末页的免责声明
8.图2：激光光束产生来源于受激辐射，并具备特殊的优良性质专题研究电子原子激发自发辐射受激辐射识别风险，发现价值数据来源：OFweek激光，广发证券发展研究中心 • 高能量密度 • 单色性 • 相干性 • 单一方向由于产生的新光子B和原来的光子A具备相同的频率、相位和运动方向，因此激光光束具备比普通光更加优良的性质，具体体现在以下四个方面：  高能量密度：受激辐射前可以将一个光子变为两个，而这些新光子又可以引起新的受激辐射，因此进一步放大光束，最后得到的激光光束更加稠密，也因此具备了更高的能量密度。  单色性：激光束中的所有光子频率、波长均是一致的。  相干性：激光束中的所有光子具备相同的相位，因此相互之间步调是一致的。所有有着相位一致关系的波列即构成了相干的激光。  单一方向：激光束中的所有光子运动方向相同并且相互平行，因此激光束较为紧密且发散很小，可以很容易地控制激光束并让能量聚焦。激光的发展历史简介激光是二十世纪与原子能、半导体及计算机齐名的四项重大发明之一。其发展历史可概括为以下四个阶段：  理论基础阶段（1917-1949）：激光的发明可以追溯到20世纪早期，1917 年爱因斯坦发现了构成物质得而原子或分子可以在光子的激励下产生受激发射或者吸收，这为光放大的实现提供了理论基础，后来物理学家又证明了激光的单色、相干与同向性，进一步完善了激光的理论。但囿于当时的科技和生产没有需求，因此成果仅限于理论。  初步实践阶段（1950-1971）：20世纪50年代初期，电子学和微波技术的发展推动了激光器的需求。1953年，美国的汤斯发明了第一个微波放大器，推动了激光发展的进程，1958年汤斯和肖洛一起提出了实现激光的新思想，并描述了激光的可能实际应用场景。1960年，世界上第一台激光器：红宝石激光器在美国诞生。此后1961年第一台气体激光器：氦氖激光器诞生， 1962、1964、1965年半导体激光器、CO2激光器和YAG激光器相继出现。 1968年开始发展高功率CO2激光器，到1971年第一台商用1kW的CO2激光器诞生。 8 / 44 请务必阅读末页的免责声明
9.专题研究电子  迅速发展阶段（1971-1989）：继激光器成功发明之后，激光开始进入了应用快速普及的阶段。1971年，激光开始用于舞台光影效果以及全息影像，进入艺术世界领域；1975年，奥地利制成第一台激光针灸仪开始用于经络治疗，IBM投放第一台商用激光打印机；1978年，飞利浦制成第一台激光盘播放机；1988年，北美和欧洲间架设第一根光纤，用光脉冲来传输数据。  新阶段（1990至今）：在这一阶段，激光延续了上一阶段快速发展的势头，下游应用场景不断拓宽，并不断开拓更加高端的领域。如1990年，俄罗斯大功率半导体激光器研制成功，激光大规模应用于集成电路和汽车等制造业；1991年，海湾战争中第一次使用激光制导导弹，标志着激光在军事中的应用进入新的阶段；2008年，法国神经外科学家使用广导纤维激光和微创手术技术治疗脑瘤等等。我国激光产业的发展在历史上也呈现出快速发展的阶段，1957年，中国第一所光学专业研究所——中国科学院（长春）光学精密仪器机械与物理研究所成立，1961 年夏天，我国研制出第一台红宝石激光器。1988年，武汉成立了东湖新技术开发区， “中国光谷”成立，也标志着中国激光产业的发展进入新纪元。至目前为止，激光在我国的工业、信息、商业、科研、军事、医疗等领域也有广泛的应用，形成了成熟的产业体系，迎来了持续和健康的成长。图3：激光发展历史重要事件概览爱因斯坦发现受激发射或吸收首台激光器：红宝石激光器中国第一台红宝石激光器首台CO2激光器首台商用 1kWCO2激光器首台商用打印机首次用于光纤通信首次使用激光制导导弹 1917 1953 1960 1961 1962 1964 1965 1971 1975 1978 1988 1990 1991 2008 首个微波放大器首台气体激光器：氦氖激光器半导体激光器出现首台YAG激首次用于舞首台激光治首台激光光器台光影疗仪盘播放机数据来源：OFweek，《激光原理》，《激光加工技术》，搜狐，广发证券发展研究中心首台工业加工激光设备首次用于癌症治疗激光产业应用范围广，产业链完备，行业规模大至目前为止，全球已经形成了完备且丰富的激光产业链，各行各业都有激光的应用。激光产业链的上游主要是光学材料与元器件，中游包括各种激光器和对应的激光设备，下游则是激光的应用领域。其中，激光器和激光设备是激光行业最主要的两部分，激光器是激光加工设备的核心部件。识别风险，发现价值 9 / 44 请务必阅读末页的免责声明
10.专题研究电子图4：激光产业链概览图激光晶体材上游料、特种光纤、…… 光学材料激光光学镜片、振镜、声光电开关、调制器、激光加工头、…… 光学元器件加工台、机械臂、机柜、机器人、…… 机械伺服电机、主控制板、I/O设备、数控系统、…… 数控连续电源、脉冲电源、散热器、…… 电源分析仪、能量计、防护镜辅助高功率激光器中低功率激光器 CO2激光器中游激光切割激光医疗 YAG激光器激光焊接激光美容光纤激光器半导体激光器染料激光器 …… 激光打标激光显示激光雕刻激光照明激光钻孔激光测量激光熔覆激光通信增材制造激光微加工 …… 下汽车游通信钢铁医疗石油机械造船军事航空航天文化传媒轨道交通建材五金电子信息商品包装服装纺织科学研究数据来源：《2018中国激光产业发展报告》，广发证券发展研究中心激光器和激光设备行业市场规模大，近年来呈现快速增长势头。根据《2018中国激光产业发展报告》，2017年全球激光器的市场规模达到124.3亿美元，同比增长约18%，高于2016年及以前年份的增速，这其中得益于光纤激光器、激光雷达LiDAR 和垂直腔面发射激光器VCSEL的快速增长。激光设备方面，2017年中国工业、信息、商业、医用和科研领域的激光设备（含进口）市场销售总收入高达495亿元，同比增 28.6%。受益于下游市场的持续成长与中国市场的持续火爆，预计2018年激光器和激光设备的市场规模将进一步快速提升。图5：全球激光器市场规模2017年增长较快（亿美元） 140 120 100 87.3 80 60 40 20 0 2012 130.6 124.3 18.2% 20% 18% 105.2 89.7 93.6 97.1 16% 14% 12% 10% 8.3% 8% 2.7% 4.3% 3.7% 6% 5.1% 4% 2% 0% 2013 2014 2015 2016 2017 2018E 全球激光器销售收入增长率（右轴）图6：中国激光设备市场规模稳步快速增长（亿元） 700 600 500 400 300 200 117 100 0 2011 44.4% 50% 600 45% 495 40% 33.3% 32.7% 35% 385 345 28.6% 30% 25% 260 169 19515.4% 21.2% 20% 15% 11.6% 10% 5% 0% 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018E 中国工业激光器与系统销售收入增长率（右轴）数据来源：中国激光产业发展报告，广发证券发展研究中心数据来源：中国激光产业发展报告，广发证券发展研究中心识别风险，发现价值 10 / 44 请务必阅读末页的免责声明
11.识别风险，发现价值专题研究电子激光上游器件：激光器是激光产业的核心激光器主要由泵浦源、增益介质和谐振腔组成激光器是能够发射激光的装置，根据激光的形成原理，激光器的基本组成主要包括三个部分：激光泵浦源、增益介质和谐振腔。其中泵浦源为激光器的光源，增益介质指可将光放大的工作物质，谐振腔为泵浦光源和增益介质之间的回路。在工作状态下，增益介质通过吸收泵浦源提供的能量，经谐振腔振荡选模输出激光。图7：典型光纤激光器光学系统半导体泵浦源可见光半导体激光器高反光纤光栅合束器增益光纤激光传输光缆输出光纤光栅半导体泵浦源数据来源：锐科激光招股说明书，广发证券发展研究中心  激光泵浦源：在激光产生过程中提供能量。由于能量守恒定律，产生激光的过程需要有能量的来源，这个来源即是泵浦源。目前常见的泵浦方式主要有电泵浦、化学泵浦、光泵浦、气动泵浦四种，其中光泵浦和电泵浦应用最为广泛。气体激光器如CO2激光器主要采用高频电源泵浦，光泵浦主要用于固定和液体激光器中，比如传统棒状激光器采用闪光灯，新型的光纤以及碟片激光器则更多采用半导体激光模块，其中半导体泵浦相比闪光灯泵浦而言具有吸收效率高，噪声低、频率稳定、使用寿命长、结构稳定等一系列优点。  增益介质：将光放大的工作物质。光放大的过程在增益介质中实现，许多气体、固体甚至液体材料都可以作为激光的增益介质。增益介质需要满足的条件是具备粒子数反转，也即是增益介质中处于上能级的原子或分子的数目需要超过处于下层能级的原子或分子的数目，这样产生辐射的可能性才大于被吸收的可能性，从而使激光束放大而不是激光束变弱。  谐振腔：产生高质量高能量的激光输出。由于光子在增益介质中产生之后是以随机的方向运动，如果不对其加以限制，得到的只是普通的光束，因此需要加上谐振腔来限制方向，同时谐振腔还能使光子来回反射，使得受激辐射连续进行并不断给光子加速，从而产生高质量和高能量的能量输出。谐振腔有许多种不同的设计，有只有两面镜片构成的简单腔，也有由数十 11 / 44 请务必阅读末页的免责声明
12.图8：半导体模块泵浦源实物图专题研究电子面镜片构成的复杂谐振腔，光纤激光器中则采用光纤光栅作为谐振器，光纤光栅作用是使得特定波长的光不能通过，而其余波长的光透过光栅继续传播，是一种无源滤波器件。同时也可以通过改变谐振腔的设计，可以获得单模、多模等不同的输出模式，从而实现不同的应用。图9：各类固体增益介质实物图数据来源：OFweek激光，广发证券发展研究中心数据来源：OFweek激光，广发证券发展研究中心图10：谐振腔原理示意图全反射镜光学谐振腔输出反射镜识别风险，发现价值增益介质数据来源：OFweek激光，奇致激光招股说明书，广发证券发展研究中心除了以上三个基本的组成成分以外，激光器还包括其他众多光无源器件，以光纤激光器为例，其还包括隔离器、合束器、分束/耦合器、激光输出头QBH、准直镜等：  隔离器：隔离器只允许光在一个方向通过，在相反方向中阻挡光通过。因此在光纤激光器中，隔离器可以用来避免光路中的回波对光源、泵浦源以及其他发光器件造成干扰或损伤。  合束器：合束器是光纤与光线之间进行可拆卸连接的器件，通过光纤精密搭接技术，使发射光纤输出的光能量最大限度地耦合到接收光纤中去，并同时使得对系统造成的影响减到最小。  分束/耦合器：将一根光纤内的信号按照波长、偏振等特性，将信号能量重新分配到不同光纤内。 12 / 44 请务必阅读末页的免责声明
13.图11：光纤激光器的详细结构图专题研究电子识别风险，发现价值数据来源：光库科技招股说明书，广发证券发展研究中心激光器种类众多，光纤激光器具备性能优势激光器分类方法众多，可按增益介质、运转方式、输出波长、功率大小等划分品类。按增益介质的种类分类：光纤激光器性能优异按增益介质的种类分类，激光器可分为液体激光器、气体激光器、半导体激光器和固体激光器等等。其中液体激光器主要是染料，气体包括CO2、氦氖等，固体激光器包括YAG、光纤等，其中光纤激光器因其优良的性质一般与其他的固定激光器分开研究。特定增益介质输出的激光波长也是特定的，因此实际上增益介质决定了激光的输出功率和应用领域。表1：具代表性的激光器分类一览液体气体半导体固体光纤增益介质染料氦氖惰性气体离子氦镉准分子 CO2 化学化合物半导体钕；钇铝石榴石镱；钇铝石榴石钛蓝宝石铒、镱、铥泵浦方法光放电化学反应电流光光振荡波长紫外光~红外光可见光~红外光紫外光~可见光紫外光远红外光红外光紫外光~红外光红外光紫外光~红外光红外光震荡运转连续、脉冲连续连续脉冲连续、脉冲连续连续、脉冲连续、脉冲连续、脉冲连续、脉冲数据来源：《图解光纤激光器入门》，广发证券发展研究中心  CO2激光器：增益介质是CO2、氦气和氮气的混合物。氦气和氮气是辅助气体，辅助CO2分子产生激光。CO2激光器的工作过程为：高压直流或者高频交流激励气体放电，导致CO2分子跃迁到上能级。随后CO2分子转移到下能级，辐射出波长为10.6 µm的激光。这个过程中释放出热量。惰性气体氦 13 / 44 请务必阅读末页的免责声明
14.专题研究电子原子通过撞击CO2分子吸热和散热，使得下能级的粒子数加速下降，提高稳定性。CO2激光器具备功率范围宽（10W-20,000W）、光束质量好，可靠性以及耐久性等优势，在激光切割，焊接，钻孔和表面处理等方面有着广泛应用。图12：CO2激光器结构数据来源：OFweek激光，广发证券发展研究中心  固体激光器：增益介质一般为掺入了钕离子或者镱离子的钇铝石榴石（YAG）、钛蓝宝石等。固体激光器早在20世纪70年代就已经在工业生产中大规模地采用，最初的设计是采用圆柱或者块状结构，后来为了提高其输出功率和光束质量，圆棒结构的设计被光纤和碟片结构所取代。固体激光器在精密机械加工领域有非常广泛且重要的应用。图13：固体激光器结构识别风险，发现价值数据来源：OFweek激光，广发证券发展研究中心  半导体激光器：以特定的半导体材料做为工作物质而产生受激发射作用的器件，具有更高的电光转换效率、更高的平均输出功率且运行成本更低的优点，同时能够利用激光合成方式将多个低功率半导体激光器能量进行合成而很容易地得到很高功率的激光输出，在激光表面热处理、激光快速成形、激光热熔敷、信息技术领域具有广泛应用。半导体激光器的泵浦方式可以是电注入式、光泵式和高能电子束激励式等，电注入式半导体激光器一般是由GaAS（砷化镓）、InAS（砷化铟）、Insb（锑化铟）等材料制成请务必阅读末页的免责声明 14 / 44
15.识别风险，发现价值专题研究电子的半导体面结型二极管，沿正向偏压注入电流进行激励。电子束激励式半导体激光器一般用N型或者P型半导体单晶（PbS、CdS、ZhO等）作为工作物质，通过由外部注入高能电子束进行激励。光泵浦激励式半导体激光器一般用N型或P型半导体单晶（GaAS、InAs、InSb等）作为工作物质，以其它激光器发出的激光作光泵激励。目前在半导体激光器件中，性能较好、应用较广的是具有双异质结构的电注入式GaAs二极管半导体激光器。  光纤激光器：指利用掺稀土元素的玻璃光纤作为增益介质的激光器。采用整体化设计，泵浦源、增益介质、谐振腔、耦合输出等以光纤进行集成和连接，因此所有产生和传导激光束的元件构成了连续稳定的光波导结构。所以光纤激光器相比起其他的激光器而言，具备可靠性高、稳定性好、结构紧凑、制造成本较低等优势，也因此被称为“第三代激光器”。表2：市场上千瓦级工业激光器主要性能参数对比对比项目指标说明波长μm 数值越小，加工能力越强典型电光效率% 数值越大，效率越高，耗电越小光束质量BPP 数值越小，光束（4/5kw）质量越好输出功率kW 数值越大，加工能力越强输出光纤μm 数值越小，使用越方便冷却方式方式越多，使用越灵活占地面积数值越小，适应（4/5kw）性越好体积越小，适用场合越多可加工材料类型范围越广，加工适应性越好维护周期Khrs 数值越大，维护越少相对运行成本数值越小，运行成本越小 CO2激光器（气体） 10.6 10 6 1~20 不可实现水冷 3m2 最大 Cu、AI不可 1~2 1.14 YAG激光器（固体） 1.06 5 25 0.5~5 600~800 水冷 6m2 大 Cu不可 3~5 1.80 薄盘激光器（固体） 1.0~1.1 15 8 0.5~4 600~800 水冷 >4m2 较大高反材料亦可 3~5 1.66 光纤激光器半导体激光器 1.0~1.1 0.9~1.0 30 45 <2.5 10 0.5~20 0.5~10 50~300 50~800 风冷/水冷 <1m2 水冷 <1m2 非常小非常小高反材料亦可高反材料亦可 40~50 40~50 1 0.8 数据来源：创鑫激光招股说明书，广发证券发展研究中心表3：不同激光器对不同应用领域的适用性对比金属切割碟片激光器 ★★★ 固体激光器光纤激光器 ★★★ 棒状激光器 ★★ 金属焊接 ★★★ ★★★ ★★ 硬钎接 ★★★ ★★★ ★ 熔覆 ★★★ ★★★ ★ 打标/雕刻 ★ 塑料焊接 ★ ★★★ ★★ ★★★ ★ 印刷电路板加工 ★★★ ★ ★★ 3D打印（SLM）微加工 ★★★ ★★★ ★★★ ★★★ ★ ★★ 注：选择激光技术的适用性★★★=非常适合，★★=适合，★=适用性较差数据来源：OFweek激光，广发证券发展研究中心半导体激光器 ★ ★★★ ★★★ ★★★ ★ ★★★ ★ ★ ★ CO2激光器 ★★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★★ ★ ★★ 15 / 44 请务必阅读末页的免责声明
16.专题研究电子具体市场数据来看，光纤激光器因其优良的技术特性，市场份额不断提升。根据Laser Market Research的数据，近年来工业激光器的市场规模呈现快速增长态势，从2013年的24.87亿美元增长至2017年的43.14亿美元，复合增长率为14.76%。其中，光纤激光器的增速更快，用于宏观材料加工、微材料加工和打标的光纤激光器的市场规模均快速成长，整个光纤激光器的市场规模也从2013年的8.41亿美元增加至2017年的20.39亿美元，复合增速达24.78%，同时光纤激光器在工业激光器中的市场占比也从2013年的33.82%提升至47.26%，也成为了市场份额最大的工业激光器。图14：2013-2017全球各类型工业激光器市场规模（亿美元） 50 45 40 35 30 24.87 25 20 15 10 5 0 2013 光纤激光器 26.31 5.79% 2014 CO2激光器 28.66 8.93% 2015 固体激光器 34.21 19.36% 43.14 26.10% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 2016 其他激光器 0% 2017 总体增长率（右轴）数据来源：Laser Market Research，广发证券发展研究中心图15：全球工业领域光纤激光器市场规模加速增长（亿美元） 25 20 15 10 5 5.12 1.27 0 2.01 2013 打标 14.1% 6.00 1.45 2.15 2014 微材料加工 30.6% 33.7% 40% 35% 30% 21.7% 5.89 3.27 2.52 2015 8.33 3.86 3.05 2016 12.68 4.44 3.26 2017 25% 20% 15% 10% 5% 0% 宏观材料加工总体增长率（右轴）数据来源：Laser Market Research，广发证券发展研究中心图16：光纤激光器在工业激光器的份额不断提升 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 66.2% 33.8% 2013 63.5% 59.3% 55.4% 36.5% 40.8% 44.6% 2014 光纤激光器 2015 2016 其他工业激光器 52.7% 47.3% 2017 数据来源：Laser Market Research，广发证券发展研究中心按其他方式分类：输出波长、运转方式、功率大小按输出波长分类，激光器则可分为红外激光器、可见光激光器、紫外激光器等等。不同结构的物质可吸收的光波长范围不同，因此应用领域也不尽相同，例如金属对近红外光吸收率较高，所以近红外激光器比较适用于金属材料加工，而塑料、柔性电路板基材的一些特殊聚合物（如聚酰亚胺等）则因为热变形和红外光不能被吸收而不能采用红外激光器处理，在这些材料的加工上，紫外激光器更具优势。识别风险，发现价值 16 / 44 请务必阅读末页的免责声明
17.图17：各种光的波长一览 γ射线 X射线 10-15 10-10 紫外线 10-8 可见光红外线微波无线电波 10-7 10-6 10-5 10-1 1 meter 专题研究电子 105 数据来源：OFweek激光，广发证券发展研究中心图18：紫外激光器和红外激光器在材料加工领域的对比激光器波长光束质量单光子能量加工原理加工材料加工线宽紫外激光器红外激光器短（266纳米，355纳米）长（1064纳米）优一般大小由于单光子能量大，紫外激光直接打破材料分子化学由于单光子能量小，红外激光振动材料分子产生热作键产生刻蚀（冷加工）用，使材料先溶解再挥发，产生刻痕（热加工）基本所有材料都吸收紫外，加工材料范围宽部分材料不吸收红外，因此加工材料范围有限细（10 μm）宽（>20 μm）热影响区数据来源：OFweek激光，广发证券发展研究中心根据运转方式的分类，激光器则可分为连续激光器和脉冲激光器。  连续激光器：连续激光器可以在较长一段时间内连续输出激光，具备工作稳定、热效应高等优势；对于金属材料的连续高速切割、焊接，以及表面热处理、激光熔敷、激光快速成形等宏观领域的加工非常适合；同时，随着输出功率越来越大，对高强度高硬度材料如钛合金、钨合金、特种钢材等的加工速度和加工质量也会逐步提高。  脉冲激光器：脉冲激光器是以脉冲的形式来输出激光，主要采用锁模技术、调Q技术和脉冲种子源放大技术，具备峰值功率高、热效应小、可控性好、光束精细发散小等特点。适用领域为高精度打标、精密焊接、精密切割等微观领域加工。同时，随着输出功率的逐渐增加，脉冲激光器的加工领域已经逐渐从半导体、玻璃、陶瓷等延伸至合金材料、单晶金属材料等高端、高硬度材料。脉冲激光器中，根据脉冲时间的差异，可进一步分为毫秒激光器（10-3秒）、微秒激光器（10-6秒）、纳秒激光器（10-9秒）、皮秒激光器（10-12秒）和飞秒激光器（10-15秒）。一般而言，脉冲时间越短，单一脉冲能量越高、加工速度越高、加工量越大、脉冲宽度越窄、加工精度越高。识别风险，发现价值 17 / 44 请务必阅读末页的免责声明
18.图19：锐科激光中功率连续光纤激光器产品示意图专题研究电子图20：锐科激光调Q脉冲光纤激光器产品示意图数据来源：锐科激光招股说明书，广发证券发展研究中心数据来源：锐科激光招股说明书，广发证券发展研究中心根据功率大小的分类，激光器可分为低功率激光器、中功率激光器和高功率激光器。以光纤激光器为例，平均输出功率小于100W的光纤激光器为低功率光纤激光器，平均输出功率在100W至1,000W的为中功率光纤激光器，平均输出功率大于或等于1,000W的为高功率光纤激光器。小功率激光器和大功率激光器在应用领域上存在一定的差异性。中国市场2016年大功率和中小功率激光设备市场规模占比分别为 75%和25%，大功率与小功率之比大约为3:1。图21：不同类型和功率的激光器的部分应用领域半导体激光器 He-Ne 激光器半导体激光器固体激光器气体激光器半导体激光器固体激光器气体激光器产品小功率中等功率大功率光通讯光存储激光加工激光医疗激光测量激光加工激光武器应用激光全息激光医疗激光遥感激光雷达激光娱乐激光传感数据来源：OFweek，广发证券发展研究中心识别风险，发现价值 18 / 44 请务必阅读末页的免责声明
19.专题研究电子激光下游应用：激光设备在材料加工方面优势突出，激光器在通信等领域应用广泛激光下游应用领域综述激光的应用领域十分广阔，以激光器的下游领域划分，主要应用于材料加工与光刻、通信与光存储、科研与军事、医疗与美容、仪器与传感器、娱乐显示与打印领域。其中，根据《Laser Focus World》统计，材料加工相关的激光器收入2017 年达51.66亿美元，占比41.6%，是激光器第一大应用领域，通信与光学存储是激光器第二大应用领域，2017年占比34.1%。图22：2014-2017全球激光器应用市场情况 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 4.0% 6.6% 8.0% 5.8% 37.7% 37.9% 2014 材料加工与光刻 2.7% 6.8% 8.4% 5.9% 37.1% 39.2% 通信与光存储 2015 科研与军事 3.0% 6.0% 8.0% 8.0% 36.0% 39.0% 2016 医疗与美容仪器与传感器 3.1% 6.5% 7.4% 7.4% 34.1% 41.6% 2017 娱乐，显示与打印数据来源：《Laser Focus World》，广发证券发展研究中心激光设备是激光行业的另一主要的部分，激光设备由激光器、振镜、控制系统等组成，其分类与激光器的分类基本相同，按应用分类时，激光加工的激光设备需求占绝对优势地位。激光加工设备主要包括激光打标机、激光切割机、激光焊接机及其他设备等。根据OFweek产业研究的数据，2017年全球激光加工设备市场规模为313.7亿美元，同比增长12％，中国激光设备市场销售总规模则超过442亿元。图23：激光加工设备组成与应用图24：激光加工设备主要结构及原理光学仪器制造机械制造电子器件制造软件开发激光器传导镜片激光头摄像头床身工作平台传动装置排烟装置输送料装置冷却装置辅助吹气装置激光电源开关电源电机及驱动器运动控制系统光栅尺用户界面模块运动控制模块通信管理模块视觉管理模块光学系统机械系统电控系统软件系统激光加工设备激光器及扫描系工作台高速微电机 Y轴扫描镜激光器 X轴扫描镜聚焦镜电子行业五金制品服装纺织汽车行业航空航天印刷行业船舶制造广告工艺品其他行业主控箱产品数据来源：OFweek，广发证券发展研究中心识别风险，发现价值数据来源：OFweek，广发证券发展研究中心 19 / 44 请务必阅读末页的免责声明
20.专题研究电子图25：中国各激光设备应用领域销售收入（亿元） 250 213.1 205 200 150 107.6102.2 100 10% 13% 31% 22% 24% 50 0 工业信息 8.8 7.8 商业 2015 2014 3.8 3.2 医用数据来源：《2016中国激光产业发展报告》，广发证券发展研究中心激光切割机激光打标机激光雕刻机激光焊接机其他激光设备 2.2 1.8 科研材料加工与光刻领域：激光设备在切割、焊接、打标等领域优势明显在材料加工领域，工业激光器主要用于切割、焊接、打标、半导体、精加工等细分领域，市场空间大。具体的激光设备有激光切割设备、激光打标设备、激光钻孔设备、激光焊接设备、激光热处理设备、激光快速成型设备等等。根据OPTECH 的数据，2016年全球激光材料加工市场规模达126亿美元，同比增长6.8%，其中中国市场增长近20%。图26：2017年全球材料加工领域激光器应用情况 12% 8% 35% 14% 15% 16% 切割金属焊接打标半导体金属精加工其他表4：常用的材料加工激光设备一览分类应用场合主要激光器件激光切割设备激光打标设备激光打孔设备激光焊接设备激光热处理设备汽车、计算机、电器机壳制造：各种金属零件和非金属材料切割、锯片、网板、管 YAG、CO2、光纤激光器材、异型件加工印刷、包装、测量 YAG、CO2、光纤和半导体泵浦激光器航天航空、汽车制造、电子仪表、化工、 YAG、CO2激光器为主，半导体集成电路行业、宝石轴承、飞机叶少量准分子、同位素和半片、多层印刷线路板加工等导体泵浦激光器汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件 YAG、CO2和半导体泵浦激光器汽车缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理、航天航空、机床、机 YAG、CO2激光器械行业零部件的处理激光快速成型设备模具和模型行业 YAG、CO2激光器激光涂敷设备航天航空、模具及机电行业 YAG、CO2激光器数据来源：《Laser Focus World》，广发证券发展研究中心数据来源：OFweek激光，广发证券发展研究中心识别风险，发现价值 20 / 44 请务必阅读末页的免责声明
21.识别风险，发现价值专题研究电子图27：OPTECH统计的全球材料加工相关激光系统市场规模（亿美元） 160 140 120 100 80 60 52 40 20 0 2009 79 2010 126 118 118 100 102 107 2011 2012 2013 全球激光加工设备销售额 2014 2015 2016 增长率（右轴） 60% 135 50% 40% 30% 20% 10% 0% 2017E 数据来源：OPTECH，广发证券发展研究中心激光切割在20世纪70年代，激光首次开始应用于切割领域。激光切割的工作原理是：聚焦的激光束照到工件上，照射区域温度便会急剧上升，从而使得材料熔化或者气化。之后激光束穿透工件形成孔洞，随着光束沿着轮廓线移动，孔洞便会连续形成宽度很窄如0.1mm的切缝，材料切割也随之完成，这条窄缝的宽度几乎与聚焦的激光束相等。激光切割可分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂四类。  激光汽化切割：气化切割利用高能量密度的激光束加热工件，使得温度在非常短的时间内达到材料的沸点而使得材料开始气化而形成蒸汽，尽可能地减小了对周围材料的热效应影响。这些蒸气的喷出速度很大，在蒸气喷出的同时，在材料的切口也随之形成。气化切割多用于极薄金属材料和非金属材料（如纸、布、木材、塑料、橡皮、泡沫等），超短脉冲激光使这项技术可以应用于其他材料。  激光熔化切割：用激光加热使金属材料熔化，然后通过与光束同轴的喷嘴喷吹氮气或者氩气等惰性气体将液态金属吹走而形成切口。这些惰性气体本身不与切口中的熔化金属发生反应，并且可以保护切割边缘不被空气氧化。由于这种切割方式不需要使得金属汽化，因此耗费能量仅有气化切割的十分之一，主要应用在一些不易氧化的材料或活性金属，如不锈钢、钛、铝及其合金等，也可以用于陶瓷等其他可熔材料。  激光氧气切割（又名火焰切割）：不同于熔化切割，火焰切割采用氧气等活性气体作为切割气体，将氧气加压后吹进切口，一方面与被加热的金属产生燃烧氧化的化学反应，从中释放高达激光能量五倍的能量来辅助切割，另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹走从而形成切口。该种切割方式所需能量仅有熔化切割的一半，且切割速度远高于气化和熔化切割，主要应用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。  激光划片与控制断裂：激光划片利用激光在表面扫描使得受热的材料出现小槽，之后对其施加一定的压力作用，使得材料从小槽处断裂开来，实现 21 / 44 请务必阅读末页的免责声明
22.图28：气化切割工作原理专题研究电子切割的效果。控制断裂则是指利用激光刻槽时候的陡峭温度分布，产生局部的热应力从而使得材料从小槽处断裂。该方式主要应用于脆性材料。图29：熔化切割工作原理数据来源：OFweek激光，广发证券发展研究中心数据来源：OFweek激光，广发证券发展研究中心表5：四类主要激光切割方式的对比项目激光汽化切割激光熔化切割激光氧化切割激光划片与控制断裂工作原理超短的，高功率激光脉冲蒸发或者燃烧材料、热效应最小，不产生熔化材料激光束熔化材料。像氮气或者氩气之类的惰性气体高气压下用于吹走切口中熔化的材料和熔渣激光束将金属剧烈加热到活性气体（氧气）与铁发生反应（燃烧）。释放的能量将金属熔化高能量密度的激光束将脆性材料加热蒸发出现小槽，施加压力沿槽裂开激光器选配作用材料超短脉冲固体激光器、 CO2激光器透明材料，包括晶体、玻璃、薄金属板、半导体、陶瓷材料、木材、纸板、纺织品、塑料、泡沫固体激光、CO2激光器、倍频及三倍频激光器主要用于金属，也可以用于易熔的塑料固体激光、CO2激光器主要是金属 Q开关激光器和CO2激光器主要是塑性材料，包括硅片、陶瓷、玻璃、半导体掩膜、薄膜切割效果评价指标热表直效面度应粗、区糙轮域度廓、、精裂切度缝割、边毛缘刺垂、毛粗刺糙形度成、程切度割。边轮缘廓垂精直度度、毛粗刺糙形度成、程切度割、边轮缘廓垂精直度度、轮边廓缘精垂度直、度粗糙度、切割应用领域工业中各种材料的精细加工金切医属割学和和技其机术他械材工料程的、高消质费量品、低要碳是钢金的属高加质工量和切机割械：工主程微电路的制造，如划硅片、陶瓷、玻璃、太阳能电池硅片、半导体掩膜、集成电路及薄膜电路等数据来源：OFweek，广发证券发展研究中心激光切割因其优良的性质和较好的切割效果，在钣金加工、金属加工、广告制作、厨具、汽车、灯具、锯片、升降电梯、金属工艺品、纺织机械、粮食机械、眼镜制作、航空航天、医疗器械、仪器仪表等行业拥有非常广泛的应用，特别是在钣金加工行业中深受青睐，逐步实现对于传统加工方式的替代。相比数控剪床、冲床、传统火焰切割、等离子切割、高压水切割等传统切割方式，激光具备切割质量好、效率高、速度快、非接触式切割、切割种类多五大优势。识别风险，发现价值 22 / 44 请务必阅读末页的免责声明
23.专题研究电子表6：激光切割相比传统切割的优势激光切割优势切割质量好切割效率高切割速度快非接触式切割切割材料种类多说明由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快，因此激光切割能够获得较好的切割质量。①激光切割切口细窄，切缝两边平行并且与表面垂直，切割零件的尺寸精度可达±0．05mm。②切割表面光洁美观，表面粗糙度只有几十微米，甚至激光切割可以作为最后一道工序，无需机械加工，零部件可直接使用。③材料经过激光切割后，热影响区宽度很小，切缝附近材料的性能也几乎不受影响，并且工件变形小，切割精度高，切缝的几何形状好，切缝横截面形状呈现较为规则的长方形。由于激光的传输特性，激光切割机上一般配有多台数控工作台，整个切割过程可以全部实现数控。操作时，只需改变数控程序，就可适用不同形状零件的切割，既可进行二维切割，又可实现三维切割。用功率为1200W的激光切割2mm厚的低碳钢板，切割速度可达15000px／min；切割5mm厚的聚丙烯树脂板，切割速度可达30000px／min。材料在激光切割时不需要装夹固定，既可节省工装夹具，又节省了上、下料的辅助时间。激光切割时割炬与工件无接触，不存在工具的磨损。加工不同形状的零件，不需要更换“刀具”，只需改变激光器的输出参数。激光切割过程噪声低，振动小，无污染。与氧乙炔切割和等离子切割比较，激光切割材料的种类多，包括金属、非金属、金属基和非金属基复合材料、皮革、木材及纤维等。但是对于不同的材料，由于自身的热物理性能及对激光的吸收率不同，表现出不同的激光切割适应性。数据来源：OFweek激光，广发证券发展研究中心激光切割作为激光材料加工最重要的领域，市场规模较大。根据OFweek统计，中国激光切割设备占全国工业激光加工设备市场规模的46％，2017年中国激光切割设备市场规模也达到203亿元，同比增23％，其中中小功率激光切割设备市场销售规模一直保持较高的增长速度，其核心激光器实现了较高的国产化率。大功率激光切割机相比于中低功率激光切割机发展较晚，对国外进口依赖较大，进口高功率激光器价格居高不下，设备价格依然非常高，市场增幅相对较低。图30：中国激光切割设备销售量快速增长（万台） 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 2013 2014 2015 2016 2017 中国激光切割设备销售量增长率（右轴） 160% 140% 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% 图31：中国激光切割设备市场规模快速增长（亿元） 250 200 150 100 50 0 2013 2014 2015 中国激光切割设备市场规模 2016 2017 增长率（右轴） 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 数据来源：OFweek激光，广发证券发展研究中心数据来源：OFweek激光，广发证券发展研究中心识别风险，发现价值激光焊接激光焊接其利用高能量密度的激光束作为热源进行焊接，是一种经济的非接触焊接解决方案，也是材料加工的重要应用层面之一。根据工作原理的不同，激光焊接可分为热传导焊、深熔焊、复合焊接和激光钎焊四种。  热传导焊：激光束沿着共同的接缝，将能量传递到工件表面，使其温度加热到熔点与沸点之间，从而熔化相配零件。熔融材料流到一起，冷却后凝固，产生一个不需要任何额外研磨或精加工的平滑、圆形的焊缝。由于金属的热传导率的限制，热传导焊的宽度大于深度，深度范围则仅处于几十 23 / 44 请务必阅读末页的免责声明
24.图32：热传导焊工作原理专题研究电子分之一毫米到一毫米之间。且热传导焊所需功率较低，一般小于105W/cm2。  深熔焊：激光束照射到金属材料表面，温度较高，熔化金属的同时产生蒸汽，产生一个深、窄、充满蒸汽的小孔。随着激光束沿着接缝移动，小孔也随之前行，金属在小孔前面熔化后流向小孔的后方，冷却后凝固，最终形成了一个深且窄的焊接，焊接深度是宽度的十倍以上。深熔焊所需的功率密度较高，需要大约1 MW/cm2。深熔焊具备效率高、焊接速度快、热影响区小、畸变可控制的特点，常用于需要深熔焊接的应用或者多层材料的同时焊接。  复合焊接技术：激光焊接和其他焊接方法如MIG（惰性气体保护焊）、 MAG （活性气体保护焊）焊接、TIG（钨极惰性气体焊接）或者等离子体焊接相结合的方法。复合焊接比单独的 MIG 焊接速度更快、变形更小。  激光钎焊：通过在相配零件（母材）中添加填充材料或者钎料（如铜或锌），将其连接在一起的工艺。钎料的熔点低于母材，因此在激光钎焊中只有钎料被熔化，熔化后的钎料流入到母材之间的缺口并与工件表面相熔合，形成焊接。其强度与钎料强度一致，具备表面平滑整洁的特点，常用语汽车车身加工，如后备箱和车顶等，以及消费电子产品和光伏行业中。图33：深熔焊工作原理数据来源：The Laser as a Tool，广发证券发展研究中心数据来源：The Laser as a Tool，广发证券发展研究中心识别风险，发现价值 24 / 44 请务必阅读末页的免责声明
25.识别风险，发现价值专题研究电子表7：几种激光焊接的对比热传导焊接深熔焊焊接钎焊激光传递焊接它是如何工作的激光束在表面熔化相配零件，熔融材料混合并凝固极高的强度导致了延伸到材料深处的锁眼的形成，产生又深又窄的焊缝激W的I光组G焊合或接者和等M离A子G焊M接IG，激从的连光而焊接束熔料相加化流配热焊入零相料到件配。接零熔缝件融，，激配份当件光零吸焊是束件收接夹通，激形紧过熔光成的透化的时射另零相的外件配相一。零使用哪种激光器主要是固体激光器（连续和脉冲），半导体激光器主要是CO2激光器，连续的固体激光器 CO2激光器，连续固体激光器连续固体激光器，半导体激光器半导体激光器，连续固体激光器钢、不锈钢、还有钛、使用什么材料铜、铜合金、贵重金钢、不锈钢、铝、钛主要是钢和铝属钢、铝塑料：热塑性塑料、热塑性弹性体重要工艺参数激焊续直光接时径功速间、率度、保、或工护功者件气率脉上体密冲光度持束、激焊活填话光接跃充）功速气剂率度体（、、和如功聚保果率焦护需密直气要度径体的、、、填功活辅充率跃助剂密气装、度体置激、和参光焊保数功接护率速气、度体、、钎进光焊给束材功直料率径、、激工光件功上率的、材传功径焊料输率、缝性率、进的能、光给热：散束功量吸射形率输附；状、入度激和沿、光直着聚焦直径聚焦直径0.3-1mm 0.1-0.6mm 0.3-0.6mm 0.5-3mm 通常是1-2mm 重要质量标准机械和系统应用冶金性能、无缺陷、可见边缘上的光滑表面、一致性冶金性能、无缺陷、所需的宽度和深度、低热量输入和畸变冶金性能、无缺陷、一致性光滑和无孔的焊接表面、强度、熔合、一致性强度、一致性、不渗透性手动工作站、基于坐标的激光设备、机器人基机接于器单坐人元标、的远激程光激设光备焊、基机于器坐人标的激光设备、主要是机器人扫描光学系统、基于坐标的激光设备、机器人金属薄片加工：可见的边缘；电子学和精密工程中的焊点；医汽车车身和变速器制造、外壳、管和轮廓特种钢构造，例如，船甲板主要是汽车车身疗技术日用消费品、汽车工业、电子外壳、医疗技术数据来源：《The Laser as a Tool》，广发证券发展研究中心激光焊接技术与其它传统焊接技术相比，具有深度深、速度快、变形小、焊接装置简单灵活、对焊接环境要求不高、功率密度大等优势，被广泛被应用于汽车、轮船、飞机、高铁等高精制造领域，如汽车结构件如车门内板、保险杠、中立柱以及前纵梁、减震器支座和横梁等重要部件的拼接、船舶甲板和舱壁的焊接、飞机机身的制造与连接，以及生物医学领域的输卵管与血管等部分的连接等。表8：激光焊接相比传统焊接的优势和局限性优势劣势 • 速度快、深度大、变形小。 • 要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有明显偏移。这是由于激光聚焦后光斑尺雨寸小，焊缝窄，为加填充金属材料。若工件装配精度或光束定位精度达不到要求，很轻易造成焊接缺陷。 • 能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。例如，激光通过电磁场，光束不会偏移；激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。 • 激光器及其相关系统的成本较高，一次性投资较大。 • 可焊接难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施焊，效果良好。 • 激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接时，深宽比可达5： 1，最高可达10：1。 • 可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑，且能精确定位，可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。 • 可焊接难以接近的部位，施行非接触远间隔焊接，具有很大的灵活性。尤其是近几年来，在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术，使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。 • 激光束易实现光束按时间与空间分光，能进行多光束同时加工及多工位加工，为更精密的焊接提供了条件。数据来源：激光制造商情，广发证券发展研究中心激光打标激光打标的工作原理为使用高能量密度的激光束照射在材料表面，表层材料随之发生汽化，或者发生化学反应导致颜色变化，从而材料表面产生了永久性标记。激光打标可分为雕刻和烧蚀、退火、变色和起泡等方式。 25 / 44 请务必阅读末页的免责声明
26.识别风险，发现价值表9：激光打标不同工艺的对比专题研究电子它是如何工作的使用哪种激光器使用什么材料重要工艺参数聚焦直径重要质量标准机械和系统应用雕刻和烧蚀退火变色和起泡高功率短激光脉冲去除一部分母体材料（雕刻）或者一个已经附着在母材料上的涂层激光束加热材料的一个选择区域。某些金属由于退火而变色半 CO导2激体光泵浦的固体激光、光纤激光、半导体泵浦的固体激光、光纤激光所油有漆材、料陶；瓷最材重料要、的激是光金打属标、薄塑膜料、黑色金属、钛激光束加热或者熔化材料，产生化学反应。紫外激光在分子组成上也有直接影响。通过这种方法，塑料能够变黑或者颜色变淡。起泡产生一个凸起或有质感的标记半导体泵浦的固体激光、光纤激光塑料脉冲功率、脉冲频率脉冲功率、脉冲频率、工件温度脉冲功率、脉冲频率、扫描速度圆形焦点、直径30-50μm或者掩膜光学系统情况下图像的尺寸圆形焦点、直径0.1-0.2mm 圆形焦点、直径0.1-0.2mm或者光罩光学系统情况下图像的尺寸清晰度、轮廓精细度、耐久度、热量输入对比度、锐度、抗腐蚀性对比度、轮廓精细度、一致性、清晰度、耐久性扫描光学系统或者光罩光学系统，紧凑的激光设备或者集成到生产系统中扫描光学系统，紧凑的激光设备或者集成到生产系统中扫描光学系统或者光罩光学系统，紧凑的激光设备或者集成到生产系统中功能性标签：开关和按钮医疗技术：医学移植，外科器械以机读码，大批生产的物品名字/型号，及类似的应用日用消费品，电子元件和外壳数据来源：《The Laser as a Tool》，广发证券发展研究中心激光打标相比传统打标技术有明显优势。激光打标标记速度快，加工效率大大提高；激光打标标记的图案及字样清晰、永不磨损，其线条甚至可以达到毫米到微米级别，防伪功能强大；由于采用非接触式加工，激光打标的热影响达到了最小化，可避免加工材料产生变形问题；激光打标具备无耗材、无环境污染、以及一次成形等优势，可以有效降低生产成本和环境污染。正因其优异的性能，激光打标机已在各种领域得到广泛应用，包括塑料产品、手工艺品、食品包装、PVC板、PCB板、箱包等非金属行业，以及精密仪器仪表、汽车零配件、煤炭机械、家用电器等金属行业。表10：激光打标与其他传统工艺的特点对比激光打标机械雕刻蚀刻浮雕凹凸印移印和丝印喷墨印刷质量 ★★★ ★★★ ★★★ ★★ ★★★ ★★ 耐久性 ★★★ ★★★ ★★ ★★★ ★★ ★★ 对材料的影响 ★ ★★★ ★★ ★★★ ★ ★ 投资费用 ★★★ ★★ ★ ★★ ★ ★ 灵活性 ★★★ - - ★★ - ★★ 维护和磨损 ★ ★★★ ★ 注：激光打标与其他传统工艺对比：★★★=高，★★=中等，★=低 ★★★ 数据来源：《The Laser as a Tool》，广发证券发展研究中心 ★★★ ★★★ 激光打标机有许多应用场景，如功能性标志和符号（如速度计和洗衣机上的信息）、制造商和产品信息（如零件/产品的商标、名字和型号等）、法律标识（有效期、材料规格）、个人追踪码（如序列号和客户数据）、生产工厂内部物流及物流控制的个人代码、焊接等制造工艺中的记号和标志线等等。根据HEXA research的数据，2016年全球激光打标机市场规模为22.1亿美元，呈现稳步增长态势，预计未来激光打标设备的市场份额仍将进一步增长。 26 / 44 请务必阅读末页的免责声明
27.图34：激光打标在工具和金属表面的应用示例专题研究电子图35：德国通快的激光打标系统和激光打标机产品数据来源：The Laser as a Tool，广发证券发展研究中心数据来源：德国通快，广发证券发展研究中心图36：2014-2016全球激光打标机市场规模及对应激光器类型（亿美元） 25 20 15 10 5 0 2014 2015 2016 2017E Fiber Laser CO2 Laser Green Laser UV Laser YAG Laser 数据来源：HEXA research，广发证券发展研究中心半导体领域激光于数年前在半导体领域中开拓了新的市场机遇，至今为止从前道工艺到后道组装均可见激光设备的身影。以全球领先的激光器厂商IPG光电为例，其产品涵盖半导体领域中的退火、工艺缺陷控制、激光剥离(LLO)、芯片分离和封装等方面。如在退火应用中，激光器通过良好的穿透深度控制和高精度定位，可精准进行局部加热，不影响热敏感材料；在晶圆切片领域，通过激光器获得的芯片可以在保证强度特性的基础上提升切割质量与产出效率；在封装应用中，激光器可提供高速切割以及对陶瓷基底和封装小于100 µm的孔进行超高速钻孔的功能等。识别风险，发现价值 27 / 44 请务必阅读末页的免责声明
28.专题研究电子图37：激光在半导体产业链中从前道工艺到后道组装均有广泛应用识别风险，发现价值数据来源：Yole Développement，广发证券发展研究中心图38：全球材料加工与光刻领域激光器市场规模（亿美元） 60 50 40 35.3 36.63 38.04 材料加工占77% 光刻占23% 40.72 51.71 30% 25% 20% 30 15% 20 10% 10 5% 0 2013 2014 2015 2016 0% 2017 材料加工与光刻激光器市场规模增长率（右轴）数据来源：Laser Market Research，2018中国激光产业发展报告，广发证券发展研究中心注：LMR的报告中2017年数值是预测值，该预测值存在低估现象，因此2017年的数据采用 2018年中国激光产业发展报告披露的全球规模与对应的比例推算得到金属/非金属精加工随皮秒、飞秒等短脉冲激光器的发展，激光加工实现“冷加工”并进军微加工领域。以前制约激光在细微加工方面应用的主要因素是激光对材料的热冲击很大，精度上受到影响。近年来发展的皮秒和飞秒激光器发出的激光与材料相互作用及其短暂，不会给周围的材料带来热影响，从而实现钻孔、划线切割、线烧蚀、表面结构化、雕刻成型等金属和非金属的精细加工。  钻孔：电路板中为了连接电子元件，需要钻数十万个直径在40-100 μm的小孔，而陶瓷基底因其更好的导热效果正在电路板中逐步替代传统的塑料基底，因此需要保证基底稳定性不受钻孔过程的热输入影响，皮秒激光钻孔设备正是满足该需求的理想工具。除了电路板外，皮秒激光还可以应用于塑料薄膜、半导体、金属膜和蓝宝石等材料的钻孔。  划线，切割：划线是指通过扫描的方式叠加激光脉冲形成刻线，这些线会深入到材料内部（深度达到材料厚度大约1/6），之后沿着这些刻线从材料 28 / 44 请务必阅读末页的免责声明
29.专题研究电子上分离模块。切割（超短脉冲激光烧蚀切割，也称为消融切割）是指使用激光对材料进行烧蚀，去除材料直到它被切透。该技术具备所有工艺均可用一台皮秒激光等超快激光加工设备完成，与加工形状和尺寸具有较大的灵活性的优点。  线烧蚀（去除镀层）：是指在不损害或轻微损害基底材料的情况下精确去除涂层的方法，需要烧蚀的区域可能是几微米宽的线，也可能是几平方厘米的面积。在工业领域中的应用有去除薄膜太阳电池玻璃上的涂层、对汽车中抗腐蚀涂层进行去除等等。  表面结构化：使用超短脉冲激光器可以改变材料表面的物理特性。如实现材料表面的疏水性、亲水性、创造更大尺寸的结构等等，可用于在发动机油箱中制造降低磨损的微结构，实现金属表面与塑料的焊接等。  雕刻成型：是指通过烧蚀材料来创造三维形状的方法。如加工铣床的多晶金刚石刀具边缘，在这方面皮秒激光因为非接触方式和较高加工精度，是加工多晶金刚石的理想工具。表11：激光各类微加工示意图应用钻孔线烧蚀划线切割面烧蚀块消融示意图锥入口直径出口直径覆层基板消融宽度锥雕刻深度切缝宽度锥切缝宽度熔覆长度覆层基板烧蚀宽度 2.5D 3D 尺寸单位 s mm/s mm/s 应用 -陶瓷 -印刷电路板 -塑性薄膜 -半导体 -金属 -玻璃 -蓝宝石 -… -透明导电氧化物 -金属覆层 -… -金属 -玻璃 -… 数据来源：《The Laser as a Tool》，广发证券发展研究中心 mm/s -蓝宝石 -玻璃 -金属薄膜 -塑性薄膜 -印刷电路板 -… cm2/s -光伏薄膜 -涂色 -金属覆层 -… mm3/s -陶瓷 -金属 -… 识别风险，发现价值图39：2014-2017超快激光设备市场规模快速增长（亿元） 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 2014 2015 超快激光设备市场规模 2016 增长率（右轴） 2017 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 数据来源：OFweek，广发证券发展研究中心 29 / 44 请务必阅读末页的免责声明
30.增材制造（3D打印）专题研究电子增材制造，俗称3D打印，是通过添加材料直接从三维数学模型获得三维物理模型的所有制造技术的总称。与传统的原材料切削后加工组装的模式完全不同，3D打印是以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统并以一定的方式将材料逐层堆积，从而制造出零件或产品原型，是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法，具备直接、快速、绿色、灵活等优点。其中，激光在增材制造中的应用是国家大力扶持的重点，2018年5月，高技术研究发展中心将“增材制造与激光制造”列为2018年度拟立项的8个国家重点研发计划重点专项之一。激光在3D打印中的具体解决方案可分为两类：  激光选区熔化（LMF）：其加工流程为：首先根据专用软件产生零件的3D 分层模型，获得各层截面的轮廓数据，之后在工作基板上铺上粉末，根据轮廓数据选择性地熔化某一层的金属粉末，此后逐层铺粉，逐层熔化凝固后堆积，最终形成了零件。其特点是可生产复杂几何结构以实现定制化需求、小批量生产等。  激光熔覆（LMD）：其加工原理为，以高能束的激光作为热源，在工件的上表面产生熔池，将待沉积材料的粉末颗粒注入熔池，之后粉末熔化形成熔覆层，经快速凝固与逐层沉积后，制造出整个金属零件。具备成型效率高、机械性能好、可使用不同的组合粉末材料等优势。图40：增材制造具备多方面的优势表12：两种激光增材制造方案的对比激光选区熔化LMF 标准激光熔覆数据来源：德国通快，广发证券发展研究中心 ★★★★★ （配合预热） ★★★ （10-70cm3/h） ★ （<0.1mm） ★★★★ （Ra 5-10μm） ★★★ ★★ ★★★ 形状复杂度材料范围成型效率成型精度粗糙度成本金属组分的生产 ★★★ ★★★ ★★ （40-900cm3/h） ★★ （<0.5mm） ★ （Ra 10-20μm） ★★ ★★★★ 数据来源：德国通快，广发证券发展研究中心经过几年的市场热炒之后，无论投资者还是厂家对于增材制造都回归理性，但 3D打印市场规模仍在放量成长。根据《2018中国激光产业发展报告》，2017年中国 3D打印设备市场规模约20.58亿美元，同比增69%以上。国内3D打印目前主要集中在家电及电子消费品、模具检测、医疗及牙科正畸、文化创意及文物修复、汽车及其他交通工具、航空航天等领域。识别风险，发现价值 30 / 44 请务必阅读末页的免责声明
31.识别风险，发现价值专题研究电子图41：2012-2017中国3D打印产业规模呈现快速增长（亿美元） 25 20 15 10 5 1.61 0 2012 12.15 7.78 4.58 3.23 2013 2014 2015 2016 中国3D打印产业规模增长率（右轴）数据来源：《2018中国激光产业发展报告》，广发证券发展研究中心 20.58 2017 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% 通信与光存储领域：激光器在光通信系统中发挥重要作用激光在通信与光存储细分市场的应用包括电信、数据通信和光存储应用的所有激光二极管，以及用于光放大器的泵浦源等。其中通信为主要市场，2016年占比达 94%，得益于运营商对100G收发器升级网络的强劲推动以及VCSEL等产品的爆发成长，该细分市场市场份额也呈现快速增长态势，未来5G时代新技术新应用的推出将进一步促进该市场的成长。图42：全球通信与光存储领域激光器市场规模（亿美元） 45 40 35 33.21 30 25 20 15 10 5 0 2013 34.08 34.42 通信占94% 光学存储占6% 37.32 42.39 2014 2015 通信与光存储激光器市场规模 2016 增长率（右轴） 2017 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% 数据来源：Laser Market Research，2018中国激光产业发展报告，广发证券发展研究中心注：LMR的报告中2017年数值是预测值，该预测值存在低估现象，因此2017年的数据采用 2018年中国激光产业发展报告披露的全球规模与对应的比例推算得到光通信领域的应用激光器在光通信领域中发挥重要作用，光模块和光纤放大器等光有源器件需要应用激光器。光纤与计算机之间通信的基本流程为：计算机使用电信号处理数据，将电信号转化为光信号后通过光纤传输，信号经过在光纤中几百公里的传输后到达 31 / 44 请务必阅读末页的免责声明
32.专题研究电子接收端，光信号再转化为电信号，到达另外一台计算机。在这个过程中需要用到某些光有源器件以实现对应功能：光发射模块将电信号转换成光信号，光接收模块将光信号转换成电信号，光纤放大器在光信号传输过程中起到放大光信号的功能。由于光纤在红外波段衰减小，红外光激光在这些光有源器件中发挥重要的作用：  光收发一体模块：发射端需要发射红外光的器件，具体而言有普通红外光二极管（IR LED）、边射型激光器（EEL）与垂直腔面发射激光器（VCSEL）三种。其中VCSEL是一种半导体激光，具有模式好、低闸值电流、稳定性好、寿命长、调制速率高、集成高、发散角小、耦合效率高、价格便宜等很多优点。在光通信的市场份额将不断扩大，同时VCSEL也将在消费领域（如3D摄像）迎来渗透率的快速提升。  光纤放大器：光纤放大器的工作原理是在纤芯中掺入能产生激光的稀土元素，并通过激光器提供的直流光激励，使得通过的光信号得到放大，目前光放大技术采用的设备主要是掺铒光纤放大器（EDFA）。图43：光纤通信的基本原理示意图计算机电信号光发射模组光信号数据来源：与非网，广发证券发展研究中心光纤/光缆光信号光接收模组电信号其他计算机图44：光模块内部构造图数据来源：与非网，广发证券发展研究中心图45：红外光源市场VCSEL份额将大幅提升（亿美元） 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 4.5 21% 2016 VCSEL EEL IR LED 15.5 48% 2022 数据来源：麦姆斯咨询，广发证券发展研究中心识别风险，发现价值光存储领域的应用激光在光存储市场的应用主要是光盘，含DVD、CD和蓝光媒体等。光盘相比硬盘、闪存、磁带等存储介质用于存储冷数据（较长时间之前的状态数据，占数据中心数据量的80%以上）具备很多优势，如非接触的、很可靠、能耗低、成本低、寿命长等，但容量较小的缺陷制约其发展，近年来相关产品的销售呈现下降趋势，但提高光盘容量的激光技术应用的相关研究正在开展，未来有望实现激光技术在光存储市场的突破。 32 / 44 请务必阅读末页的免责声明
33.识别风险，发现价值专题研究电子其他领域：科研、军事、医疗、激光雷达、显示与照明等领域均有应用科研和军事领域科学研究与军事细分市场包括用于基础研究和开发的激光器，如大学和国家实验室，以及新兴和现有的军事应用等。预计未来中国以及北美欧洲等地的发达国家对于激光器的研发经费投入将进一步增长，推动该细分市场的发展。图46：全球科研与军事领域激光器市场规模（亿美元） 10 9 8 7.36 7 6 5 4 3 2 1 0 2013 8.77 9.20 9% 8.25 8% 7.65 7% 6% 5% 4% 3% 2% 2014 2015 2016 1% 0% 2017 科研与军事激光器市场规模增长率（右轴）数据来源：Laser Market Research，2018中国激光产业发展报告，广发证券发展研究中心注：LMR的报告中2017年数值是预测值，该预测值存在低估现象，因此2017年的数据采用 2018年中国激光产业发展报告披露的全球规模与对应的比例推算得到激光在科研领域的应用主要是光谱学应用和其他基础应用。光谱学的应用包括激光拉曼光谱技术、激光感生荧光光谱技术、激光光声光谱等。其他基础应用的研究则非常广泛，涵盖物理学、天文学、化学、生物学、机械工程以及许多其他领域的尖端研究，如利用激光器捕集原子、用于流动显示和颗粒特性研究、干扰量度/全息摄影实验、生物分子的多光子成像等。激光技术在军事上的应用主要有激光武器、激光制导、激光测距、激光侦察对抗、激光报警等。  激光武器：利用激光能量摧毁目标的武器，具有速度快、命中精度高、威力大、不易受电磁干扰、费效比高等优点，一般分为高能激光武器和低能激光武器两类。  激光制导：采用激光器发射激光束照射目标，装于弹体上的激光接收装置则接收照射的激光信号或目标反射的激光信号，算出弹体偏离照射或反射激光束的程度，不断调整飞行轨迹，使战斗部沿着照射或反射激光前进，最终命中目标。激光制导与其它制导种类相比具有结构简单、作战实效成本低、抗干扰性能好、命中精度高等优点。不足的是受大气及战场条件影响较大，不能全天候工作等。 33 / 44 请务必阅读末页的免责声明
34.图47：美国军舰上的激光武器专题研究电子  激光测距：与普通测距相比，具有远、准、快、抗干扰、无盲区等优点。激光测距在常规兵器中已广泛应用，正在逐步取代普通光学测距手段。  激光侦察对抗：利用激光技术进行多光谱摄影（全息摄影），可以识别伪装目标。由于各种物体对各种光的吸收和反射能力不同，可以在底片上引起不同感光反应而实现对目标的侦察。  激光报警：当激光束照射到接收系统时，接收系统将激光汇聚到光电传感器上，经过信号转换和分析处理，发出告警信号。用于截获、测量、识别敌方激光威胁信号并实时告警。图48：海湾战争中F-15E投射GBU-12激光制导炸弹数据来源：中国光学期刊网，广发证券发展研究中心数据来源：中国光学期刊网，广发证券发展研究中心医疗与美容领域激光在医学上的应用主要为激光诊断和激光治疗（含激光美容）两大类，前者以激光作为信息载体，后者以激光作为能量载体。激光相比传统的治疗方法，具备精确度、疗效及安全性等方面的优势，并已经取得了重大的进展，目前激光医疗设备已经进入到普外、泌尿、皮肤、耳鼻喉、口腔、妇科、骨科、心血管、神经外科以及肿瘤科等各个临床科室。据中国医疗器械行业协会数据显示，全国各主要医院目前大多已建立了激光医疗中心，且80%以上的医院拥有了激光医疗设备。据中科战略的统计，2016年中国激光医疗设备行业市场规模达到90亿元以上，国内医疗机构对激光医疗设备的需求也保持稳步增长趋势。识别风险，发现价值 34 / 44 请务必阅读末页的免责声明
35.专题研究电子表13：国外较成熟的激光医疗器械及临床应用科室序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 光源Nd:YAG'>Nd:YAG