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2019-2024年光纤激光器产业发展状况与投资机遇前瞻报告

产业深度 | 产业深度分析 2019/11/11 14:32

    光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器,属于固体激光器的一种,但因增益介质形状特殊且具有典型的技术和产业优势,行业中一般将其与其他固体激光器分开进行研究。光纤激光器中的核心零部件主要包括泵浦源/ /芯片组件、有源光纤、无源光纤、光纤光栅、泵浦源合束器、能量合束器、模式匹配器、剥模器、隔离器、声光调制器、激光输出头、电源、结构件等。芯片组件、有源光纤、无源光纤、光纤光栅、泵浦源合束器、能量合束器、模式匹配器、剥模器、隔离器、声光调制器、激光输出头、电源、结构件等。

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                图表 51:多模连续光纤激光器光路原理图

新知达人, 2019-2024年光纤激光器产业发展状况与投资机遇前瞻报告

      工作原理:泵浦源里的泵浦光(由电能转化而来)入射到光学谐振腔里特种光纤,会被所掺杂的稀土离子(镱和铒等)吸收,吸收了光子能量的稀土离子会发生能级跃迁,实现“粒子数反转”,反转后的粒子经弛豫后会以辐射形式再从激光发态跃迁回到基态,并释放出能量,形成激光束输出。

     光纤激光器是市场份额最大的工业激光器,光纤激光器市场快速增长,在全球工业激光器市场占比不断提 升。光纤激光器因其高转换率、高光束质量等特性,在金属切割、焊接、打标等传统工业领域快速应用,同时随着技术的进步和价格的下降,在航空航天、医疗美容等领域也不断应用。全球光纤激光器市场规模从 2013 的 8.4 亿美元增长到2018年的 26 亿美元,年复合增速达 25.4%。光纤激光器在全球工业激光器中的市场份额,也从 2013 年的 33.8%提升到了2018 年度 51.5%。

                                        图表 90:2013-2018年光纤激光器在全球工业激光器市场占比

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    中功率光纤激光器国产化率持续提升。在 1.5 千瓦以下 100 瓦以上的中功率光纤激光器市场,国产化率持续提升。2018 年国产中功率光纤激光器 1.25万台,国产化率从 2013 年的 17%持续提升到了 2018 年的51%。2018 年国产化率 51%,过去两年国产销量端增速分别为 33%和 25%,预计 2019 年国产实现销量 15.5 万台,同比增长 24%,与2018 年持平。2018 年我国中功率激光切割设备数量达到28500 台。

                                                         图表 151:2013-2019年中功率占有率趋势

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正文目录

1、激光产业概述

1.2、激光三大相干性

1.2.1、时间相干性:光强叠加放大

1.2.2、空间相干性:长距离准直输出

1.2.3、频率相干性:频谱纯净的光源

1.3、激光器结构的三大要素与工作机制

1.3.1、泵浦源

1.3.2、增益介质

1.3.3、谐振腔

1.4、激光器分类

1.4.1、根据增益介质分类

1.4.2、根据激光波长分类

1.4.3、根据工作模式分类

1.5、激光器产业政策

1.6、激光产业链

2、激光器市场状况分析

2.1、激光器市场应用特征

2.2、全球激光器产业规模

2.3、全球激光器产品结构

2.4、我国激光器产业规模

2.5、激光器区域格局分布

2.6、我国激光产业市场份额

2.7、激光器产业并购分析

3、激光器产业经营分析

3.1、激光器产业特性

3.2、致力于持续降低下游成本

3.3、我国激光器产业链结构

3.4、激光元部件规模

3.5、下游加工服务市场规模

3.6、激光产品进出口分析

3.7、激光器价格结构分析

4、光纤激光器产业概述

4.1、光纤激光器组成

4.2、光纤激光器分类

4.3、光纤激光器产业链

4.4、光纤激光器主要产品

4.4.1、脉冲激光器峰值功率高,准连续激光器加工速度快

(1)、连续光纤激光器是高功率激光器主要产品

(2)、准连续光纤激光器可双模式运转,显著提升加工速度

(3)、脉冲光纤激光器可压缩能量,输出高峰值功率

4.4.2、近红外光是主流,绿光和远红外光各具特性

(1)、中红外光纤激光器对人眼安全,是理想医用激光光源

(2)、绿光光纤激光器光谱亮高,转换效率达高达84%

4.4.3、掺镱光纤是主导,掺铒掺铥光纤工作波长各显其能

(1)、掺镱光纤激光器是激光器产业中的主导力量

(2)、掺铒光纤激光器是独特的光纤通信窗口

(3)、掺铥光纤激光器可改善含水材料的吸收特性

4.5、光纤激光器性能优势突出,替代效果明显

4.5.1、二氧化碳激光器光转化效率低,使用成本高

4.5.2、YAG激光器能量转换效率低,或被逐渐替代

4.5、半导体激光器现阶段技术仍存局限

4.6、光纤激光器产品趋势

4.7、光纤激光器专利分析

5、光纤激光器产业发展

5.1、光纤激光器规模

5.1.1、全球规模

5.1.2、我国规模

5.2、应用分析

5.2.1、应用分布

5.2.2、激光切割

(1)、激光切割的能力及效率

(2)、激光切割空间:从薄板向中厚板市场渗透

(3)、激光加工渗透度:从激光器数量角度来看

(4)、激光切割渗透度、空间测算

5.2.3、激光焊接

(1)、激光焊接主要方式及原理

(2)、激光焊接的适用场景及行业

(3)、激光焊接优劣势

(4)、激光焊接成本较高,决定了其自上而下渗透

(5)、焊接市场空间大,激光焊接占比较小

(6)、汽车激光焊接应用

(7)、动力锂电池激光焊接应用

5.2.4、其他应用

(1)、激光打孔

(2)、激光抛光

5.4、产品销量

5.5、光纤激光器格局

5.5.1、2017年市场份额

5.5.2、2018年市场份额

5.6、不同产品占有率趋势

5.6.1、低功率占有率趋势

5.6.2、中功率占有率趋势

5.6.3、高功率占有率趋势

5.7、光纤激光器竞争优势

5.7..1、更大的激光功率

5.7.2、模块化+规模化

5.7.3、两极化发展

5.8、核心器件自产情况

5.8.1、泵浦源/芯片组件

5.8.2、光纤

5.8.3、光纤光栅

5.8.4、合束器

5.8.5、激光输出头

5.8.6、隔离器

5.8.7、模式匹配器和剥模器

5.9、国产紫外激光器销售分析

6、主要公司分析

6.1、IPG公司

6.1.1、公司概述

6.1.2、发展历程

6.1.3、经营状况

6.1.4、发展战略

(1)、技术领先、创新驱动

(2)、卓越的市场开发能力

(3)、强大的资源整合能力

6.2、Nlight公司

6.2.1、公司概述

6.2.2、经营状况

6.3、锐科激光

6.3.1、公司概述

6.3.2、经营状况

6.3.3、技术研发

6.3.4、发展战略

6.4、大族激光

6.4.1、公司概述

6.4.2、经营状况

6.4.3、技术研发

6.4.4、发展战略

6.5、华工科技

6.5.1、公司概述

6.5.2、经营状况

6.5.3、技术研发

6.5.4、激光布局

6.6、杰普特

6.6.1、公司概述

6.6.2、经营状况

6.6.3、技术研发

6.6.4、发展战略

7、产业风险

7.1、宏观经济波动的风险

7.2、市场竞争加剧导致盈利下滑的风险

7.3、原材料价格上涨的风险

8、投资前景

8.1、发展前景

8.2、规模预测

8.3、项目评估

8.3.1、光纤激光器项目

8.3.2、半导体激光器项目

8.3.3、超快激光器项目

8.4、产品趋势

8.5、规模效应构成核心竞争力

 

图表目录

图表 1:激光发展史重要节点一览

图表2:激光器工作原理示意图

图表3:激光叠加强度超过普通光源

图表4:准直性对光强的影响

图表5:不同光源的频谱比较

图表6:光纤耦合半导体泵浦源(光泵浦方式)

图表7:泵浦源激励方式比较

图表8:增益介质与波长对应关系

图表9:激光谐振腔结构

图表10:激光器按照增益介质分类

图表11:染料激光器

图表12:CO2气体激光器

图表13:VCSEL半导体激光器

图表14:光纤激光器

图表15:X 射线自由电子激光器

图表16:不同激光器波长范围

图表17:激光器不同工作模式划分

图表18:中国激光产业政策

图表19:激光产业链

图表20:激光切割与传统加工对比

图表21:激光焊接与传统焊接对比

图表22:激光新兴应用层出不穷

图表23:2018年全球激光器应用领域分布

图表24:2009-2018年全球激光器市场规模

图表25:2015-2018年全球激光器产品结构

图表26:激光加工将逐步替代传统机加工

图表27:2016-2018年工业激光市场规模(单位:百万美元)

图表28:2016-2018年大功率激光加工应用领域(单位:百万美元)

图表29:全球激光切割设备仅占机械加工设备市场的  6%-7%

图表30:2011-2018年中国激光设备市场规模快速增长(亿元)

图表31:中国低功率激光加工设备市场份额

图表32:中国四大激光产业集群示意图

图表33:2016 年中国四大激光产业集群详细情况

图表34:2018年激光加工重点地区产值分布

图表35:2018年激光装备市场竞争格局

图表36:2018年中国激光器市场份额

图表37:激光设备与其他设备种类使用寿命对比(单位:年)

图表38:光纤激光器价格长期持续下降

图表39:国产和进口激光器价格对比

图表40:锐科激光不同功率激光器产品出货量变化

图表41:2018年我国激光器产业链结构

图表42:2011-2018年激光元部件规模单位:亿元

图表43:2011-2018年下游加工服务市场规模单位:亿元

图表44:2010-2016年中国激光元器件进出口数量

图表45:2010-2016年中国激光元器件进出口金额

图表46:中国激光元器件进出口PASP 对比(单位:美元)

图表47:2017-2019年我国激光产品行业进出口统计

图表48:IPG 、锐科激光、创鑫激光三者维持 20%的价差幅度

图表49:单模连续光纤激光器光路原理图

图表50:多模连续光纤激光器光路原理图

图表51:典型光纤激光器

图表52:光纤激光器的分类

图表53:不同激光器波长范围

图表54:激光器不同工作模式划分

图表55:激光器细分分类对应相关行业应用示意图

图表56:光纤激光加工产业链上下游情况

图表57:激光器原材料价格敏感性测试表(万元// 台)

图表58:光纤激光器企业价格下调致使毛利率有所下降(%)

图表59:2009-2018年IPG激光器芯片的单位功率成本呈逐年下降趋势

图表60:光纤激光器工作方式及脉冲宽度的情况

图表61:IPG单模连续光纤激光器 YLS系列

图表62:锐科激光单模连续光纤激光器

图表63:IPG掺铥准连续光纤激光器 TLM

图表64:IPG纳秒调 Q 脉冲激光器 ELPN 系列

图表65:IPG光纤泵浦锁模皮秒器激光器 ELPP

图表66:不同光纤波长情况一览

图表67:按波长分类的激光器情况

图表68:掺杂不同稀土离子光纤激光器的最大输出功率与发射波长之间的关系图

图表69:IPG连续窄线宽可调谐中红外激光器 FLT

图表70:常用掺杂纤芯中稀土离子的工作波长

图表71:国内外公司主要掺镱光纤产品对比

图表72:IPG1万瓦掺镱光纤激光器 YLS-CL系列

图表73:IPG掺铥单模连续光纤激光器 TLR系列

图表74:液态水在不同波长的吸收特性

图表75:二氧化碳激光器结构

图表76:二氧化碳激光器发光过程简要示意图

图表77:光纤激光器与二氧化碳激光器对比

图表78:光纤激光器与二氧化碳激光器使用成本对比

图表79:Nd:YAG 激光器简易结构示意

图表80:YAG激光器与光纤激光器对比

图表81:用作泵浦源的半导体激光器产品

图表82:半导体激光器简易结构示意

图表83:直接半导体激光器应用

图表84:直接半导体激光器、光纤激光器和二氧化碳激光器切割工艺对比

图表85:不同类型激光器的主要性能对比

图表86:2008-2018年光纤激光器全球专利及中国专利申请(单位:件)

图表87:全球光纤激光器发展历史

图表88:2013-2018年全球光纤激光器市场规模

图表89:2013-2018年光纤激光器在全球工业激光器市场占比

图表90:2015-2018年我国光纤激光器规模

图表91:2018年我国光纤激光器竞争格局趋于白热化

图表92:2016-2018年光纤激光器在我国工业激光器市场中占比

图表93:2016-2018年中国光纤激光器占比逐步增大

图表94:2013-2019E年中国光纤激光器(>1.5 kW)销售数量及预测

图表95:2013-2018年中国激光切割成套设备销售数量及预测(台)

图表96:2013-2017年全球光纤激光器用途分类

图表97:2013-2017年全球光纤激光器各用途占比

图表98:2016-2018年我国激光应用分布趋势

图表99:2016-2018年IPG切割、焊接、打标三种应用的占比

图表100:激光切割针对不同材料的切割能力(上限)

图表101:2KW/1KW处理6mm以上碳钢速度迅速降低(单位:米/min)

图表102:IPG高功率的激光切割效率

图表103:激光切割针对不同材料的切割能力(上限)

图表104:不同切割方式的运营成本对比

图表105:不同切割方式的速度对比

图表106:超过2mm之后,激光加工碳钢的效率高于不锈钢

图表107:6mm不锈钢等离子切割vs3000W激光器比较

图表108:14mm不锈钢等离子切割vs4000W激光器比较

图表109:10mm不锈钢等离子切割vs3000W激光器比较

图表110:22mm碳钢等离子切割vs4000W激光器比较

图表111:激光切割针对不同材料的切割能力(上限)

图表112:光纤激光切割机不同程度上代替剪切床/等离子切割机/高压水切割等

图表113:国内光纤激光器用于切割用途的存量(2013-2019)

图表114:激光切割可替代冲床、剪板机、剪切机床的功能

图表115:激光切割可替代冲床、剪板机、剪切机床的功能

图表116:激光切割可替代冲床、剪板机、剪切机床的功能

图表117:各类传统热切割设备的数量估算值

图表118:火焰/水刀/CO2的效率折算系数

图表119:如均折算为数控等离子切割,对于热切割设备数量的估算

图表120:冷切割、热切割、激光切割设备存量对比(单位:万台)

图表121:点焊vs填丝焊示意图

图表122:激光工艺介绍

图表123:激光焊接与其他焊接方式对比

图表124:联赢激光焊接设备单价

图表125:上海沪工焊机设备单价

图表126:2011-2018年金属焊接切割设备收入(亿元,收入2000万元规模以上企业)

图表127:按用途分全球工业激光器应用情况

图表128:激光自熔焊在汽车工业的应用

图表129:激光钎焊在汽车工业的应用

图表130:激光远程焊相较于传统激光焊接效率更高

图表131:激光焊接运用于多个锂电池部位

图表132:2016-2018年联赢激光动力电池业务收入增长迅速

图表133:2018-2020年动力锂电领域激光投资额预测

图表134:2018年我国汽车焊接所使用的机器人以日本/欧美厂商为主

图表135:联赢激光的激光器供应商主要为IPG和通快

图表136:激光技术在手机制造的应用

图表137:激光设备在iPhoneXS MAX 生产中的应用

图表138:iPhone11 Pro 和iPhone 11 Pro Max 背面细节

图表139:超快光纤激光器切割蓝宝石

图表140:飞秒激光器切割的各种形状的玻璃

图表141:大族激光超快激光异形切割机

图表142:2013-2018年国内市场不同功率激光器的销量(单位:台)

图表143:2016年光纤激光器市场份额按区域分布

图表144:全球主要光纤激光器制造商

图表145:2017年全球光纤激光器市场竞争格局

图表146:2017年中国光纤激光器市场竞争格局

图表147:2018年国内光纤激光器市场份额

图表148:2013-2018年国内中低功率占有率趋势

图表149:2013-2018年国内低功率占有率趋势

图表150:2013-2019年中功率占有率趋势

图表151:2013-2018年年高功率占有率趋势

图表152:光纤激光器与其他激光器的比较

图表153:光纤激光器 BOM 拆分

图表154:各功率光纤激光器的国产化率

图表155:我国低功率光纤激光器国产与进口量

图表156:我国中功率光纤激光器国产与进口量

图表157:我国高功率光纤激光器国产与进口量

图表158:全球主要光纤企业核心器件自产情况

图表159:泵浦源构成示意图

图表160:2016-2018年创鑫激光泵浦源、COS 芯片、芯片采购结构变化(万元)

图表161:2016-2018年创鑫激光从主要泵浦源供应商 Lumentum采购产品变化(万元)

图表162:2016-2018年创鑫激光从II-VI 采购产品变化(万元)

图表163:2016-2018年创鑫激光热沉采购金额(万元)

图表164:2014-2018年 Lumentum激光芯片业务营收及毛利率

图表165:短短一年间创鑫激光无源光纤国产化率由25%提高至85%

图表166:创鑫激光有源光纤国产化率大幅提高

图表167:2016-2019M5创鑫激光从长飞光纤采购金额(万元)

图表168:2016-2018年创鑫激光向瀚宇、nLight 采购光纤采购额(万元)

图表169:2016-2018年锐科激光向上海瀚宇采购光纤采购金额(万元)

图表170:2016-2018年睿芯光纤营收(万元)

图表171:2017-2019M5创鑫激光光纤光栅外购、自制数量(只)及占比

图表172:2017-2019M5创鑫激光光纤光栅自制成本和采购单价对比(元/只)

图表173:2018年创鑫激光1000W连续和 20W脉冲激光器泵浦合束器价格比较(元/个)   

图表174:2016-2018年创鑫激光连续激光器、脉冲激光器泵浦合束器采购单价大幅下降(元/个)   

图表175:2016-2018年创鑫激光 1000W连续光纤激光器激光输出头自制成本和外购成本比较(元/只)   

图表176:2016-2018年创鑫激光隔离器自制成本与外购成本比较(元/只)

图表177:2016-2018年杰普特、创鑫激光隔离器成本比较(元/只)

图表178:2015-2019年国产紫外激光器销售数量及预测(台)

图表179:2015-2018年国产超快激光器销售数量(台)

图表180:IPG主要的激光器类产品

图表181:IPG公司发展历程重要节点

图表182:2018年IPG业务结构

图表183:2004-2018年 IPG公司营业收入

图表184:2004-2018年IPG 归属于上市公司股东的净利润

图表185:2019Q2IPG中国区收入11 亿元,占比 45%

图表186:2019Q2IPG高功率收入占比59%

图表187:2006-2019年IPG 毛利率

图表188:2015-2018年IPG的高功率连续激光器营收占比逐渐提高

图表189:2015-2017年 IPG 各主营业务营收(亿美元)

图表190:2015-2017年IPG 在全球各地区营收规模(亿美元)

图表191:IPG产品主要集中在切割和焊接等领域

图表192:2017年 IPG 营收全球分布中国占比最高

图表193:2014-2019年IPG公司在中国的市场规模

图表194:IPG  垄断中国一半光纤激光器市场

图表195:IPG历史上获得的重大奖项

图表196:IPG 技术全球领先,实现光纤激光器产品从无到有的突破

图表197:IPG关键技术及特点

图表198:包层泵浦技术示意图

图表199:分布式单发射泵浦结构

图表200:分布式单芯结泵浦与巴条泵浦对比

图表201:2006-2018年IPG研发投入不断加大

图表202:IPG  研发费用率逐年提升,稳定在 7%

图表203:2017年全球激光应用于材料加工用途比例最高

图表204:2017年工业激光器材料加工的切割用途占比最高

图表205:IPG全球布局及产能提升的重要事件

图表206:2011-2018年IPG在中国市场的营收占比不断提高

图表207:IPG光纤激光器的一体化工艺流程

图表208:IPG 并购公司延伸产品线、拓展应用领域

图表209:Nlight公司主要光纤激光器产品

图表210:2014-2019年Nlight公司营收规模

图表211:2Nlight公司产品应用市场

图表212:Nlight公司研发费用

图表213:锐科激光主要产品

图表214:2014-2019年锐科激光营收

图表215:2014-2019年锐科激光归母净利润

图表216:2014-2019年锐科激光毛利率情况(%)

图表217:锐科激光业务产品收入结构(2018年)

图表218:锐科激光业务产品毛利结构(2018年)

图表219:2015-2018年研发投入不断增长

图表220:2009-2019年锐科激光获授权专利量不断提升

图表221:大族激光发展历程

图表222:公司拥有全系列大功率激光装备

图表223:2013-2019年大族激光营业收入(单位:亿元)

图表224:2014-2019年大族激光归母净利润(单位:亿元)

图表225:2013-2019年大族激光毛利率和净利率

图表226:大族激光历年研发费用

图表227:华工科技产品类型丰富

图表228:2014-2019年上半年华工科技各业务营收占比

图表229:2014-2019年华工科技营收及净利润稳步增长(亿元)

图表230:2014-2019年华工科技毛利率、净利率

图表231:2010-2018年华工科技研发投入

图表232:公司研发人员数量不断增长

图表233:大力投入研发,科技不断创新

图表234:2014-2019年华工科技激光业务快速增长

图表235:杰普特发展历史

图表236:脉冲激光器产品

图表237:连续激光器产品

图表238:杰普特主营业务及下游客户

图表239:2014-2019年杰普特营业收入及增速

图表240:2014-2019年杰普特归母净利润及增速

图表241:杰普特海外市场开拓显著

图表242:2014-2019年杰普特毛利率及净利率

图表243:2014-2019年杰普特各业务毛利率水平

图表244:杰普特激光器技术发展情况

图表245:激光/ 光学智能设备技术发展请况

图表246:激光器产品技术指标处于领先地位

图表247:制造业PMI指数自2018年来进入下行通道

图表248:激光设备成长驱动力

图表249:2019-2023年全球新兴激光应用领域趋势

图表250:2019-2024年我国激光器设备规模预测

图表251:2019-2024年我国光纤激光器规模预测

图表252:半导体激光器扩产建设项目收益分析测算

图表253:超快激光器研发生产建设项目收益分析测算

图表254:激光器的发展向着下图中左下角和右上角延伸


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