激光产业从上个世纪中旬发展至今，产业链已经极其完备。激光行业上游主要为光学材料、光学元器件、数控等，中游包括各类激光器（CO2、YAG、光纤、半导体、燃料）和对应的激光设备，下游已延伸至汽车、钢铁、造船、航空航天、电子通信、医疗、军事、科研等多个方面。在具体应用方向上，主要包括激光切割、焊接、打标、钻孔、医疗、显示、照明、测量、熔覆、通信、微加工等。

目前，激光正以其优质的性能在各行各业加速渗透，并延伸到更多的行业，属于渗透率与增量应用都在提升的一个领域。全球激光行业发展形势良好。根据Strategies Unlimited的数据，2016年全球激光系统集成市场规模达到111亿美元，2017年全球激光器市场收入已达到124.3亿美元，市场空间大。其中激光加工设备收入规模为31.7亿美元，切割、打标、焊接是重要的三种加工方式。

激光产业格局

从产业竞争格局来看，欧洲、北美、亚太地区是三大重要市场。据Laser Manufacture News统计，2016年全球激光及其相关产品总值超过380亿美元，其中欧洲占比34%，中国占比21%，美国占比18%左右。但欧洲和美国在激光领域起步较早，技术上具备领先优势，因此国外发达国家在重要领域占据优势地位，如大功率激光设备以及上游光纤激光器等。

2016年全球激光市场份额分布

目前国外竞争实力较强的激光器/激光设备企业有德国通快、美国IPG光电、美国相干、美国恩耐、美国贰陆（II-VI）、丹麦NKT等：

Trumpf（通快）：总部位于德国，具有90多年的机床生产历史，是工业用激光及激光系统领域是技术及市场的全球领导者，通快于2008年收购英国SPI公司进入激光器领域，目前产品涵盖激光加工设备与激光器领域，业务遍布全球，在激光产业中营收规模最大。

IPG Photonics Corporation（IPG光电）：IPG总部位于美国，纳斯达克上市公司，是全球第一家实现光纤激光器产业化的企业，并且经过20多年的发展逐步形成了光纤激光器上游如增益光纤、半导体泵浦源、光纤元器件的垂直整合，并拓展至下游产业链的一些特种激光加工设备。目前其产品类型全面覆盖高、中、低功率光纤激光器。

Coherent, Inc（相干公司）：总部位于美国，纳斯达克上市公司，主要从事激光器及相关光电子产品的生产，产品涉及科研、医疗、工业加工等多个行业。2016年3月，Coherent公司宣布以9.42亿美元收购Rofin-Sinar（德国罗芬）公司，开始进入高功率光纤激光器领域。

nLight（恩耐）：总部位于美国，纳斯达克上市公司，一开始以半导体激光器为主营业务，后来2007年收购芬兰特种光纤制造商Liekki公司后进入光纤激光器领域，目前产品涵盖半导体激光器、中功率与千瓦级高功率光纤激光器。

国外主要激光企业营业收入

国外主要激光企业净利润

中国市场在激光产业链中的地位越来越重要。亚太地区是传统制造业、消费电子、半导体、汽车等行业的重要集聚地，对激光产品的需求非常旺盛。近年来随着中国等地区需求的持续发展，中国乃至亚太地区市场在激光产业链中的地位越来越重要，目前已经成为全球工业激光器的最大市场。以光纤激光器为例，亚太地区2016年占据了光纤激光器42.77%的市场份额，Technavio预计2021年亚太地区的市场份额将进一步提升至45.97%。中国市场快速发展也带动了对激光器与激光设备的进口需求，中国在激光元器件的进口数量和金额上都持续增加，2017年创下新高。美国激光器龙头IPG光电在中国地区的销售占比也越来越高。

2010-2017年中国的激光元器件进出口金额

国内激光产业处于快速发展阶段，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。以光纤激光器为例，2007年以前，国内光纤激光器产业化几乎一片空白，均依赖进口，2007年以后再国家产业正政策扶持和相关企业的研发投入下，国内企业综合实力不断提升，功率和性能逐步提高，开启了国产替代的进程。至2016年，中国在低功率（<100W）光纤激光器的国产化率已经达到88.6%，中功率（100W-1.5kW）的光纤激光器的国产化率也达到了58.5%。高功率国产产品也已经实现部分销售，是下一个国产替代的方向。

光源篇

激光器是激光的发生装置，有三大功能部件：泵浦源、增益介质、谐振腔。泵浦源为激光器提供光源，增益介质（也称为工作物质）吸收泵浦源提供的能量后将光放大，谐振腔为泵浦光源与增益介质之间的回路，振腔振荡选模输出激光。

激光器较为常见的分类有四种，即按增益介质、输出功率、工作方式和脉冲宽度区分。

► 按照增益介质（工作物质）：激光器的增益介质包括气体、液体和固定，特定增益介质决定了激光波长、输出功率和应用领域。气体中具有代表性的是 CO2 气体激光器，固体中具有代表性的包括红宝石激光器、半导体激光器和光纤激光器、YAG 激光器等。

► 按照输出功率：可以分为小功率（0-100W）、中功率（100-1KW）、高功率（1KW 以上）；但有时也将 100-1.5KW 范围内定义为中功率。不同功率的激光器适应的应用场景不同。

► 按工作方式：可分为连续激光器和脉冲激光器。连续激光器可以在较长一段时间内连续输出，工作稳定、热效应高。脉冲激光器以脉冲形式输出，主要特点是峰值功率高、热效应小；根据脉冲时间长度，脉冲激光器可进一步分为毫秒、微秒、纳秒、皮秒和飞秒，一般而言，脉冲时间越短，单一脉冲能量越高、脉冲宽度越窄、加工精度越高。

► 按输出波长：可分为红外激光器、可见光激光器、紫外激光器等。不同结构的物质可吸收的光波长范围不同，例如金属对近红外光吸收率较高。

激光器分类

从输出功率来看，大功率成为群雄角逐的焦点

大功率激光器有三大技术难点。第一大难点在于泵浦源需要具有极高的电光转换效率，激光加工才可能具备性价比优势。第二大难点在于最大程度的减少热效应，增益介质在泵浦光源下，部分物质受激并不产生光子，而是产生热效应，过多的热转换在高功率条件下会给器件带来毁灭性的灾难。第三大难点在于输出要兼具稳定性和柔性，因为高功率加工应用的领域主要是汽车、电子等流水线作业领域，对于设备的稳定性和柔性要求极高。

半导体激光器和光纤激光器的成熟，使得大功率激光加工渐行渐近。随着半导体激光器的成熟，其电光转换效率可以高达 70%-80%，以及阵列技术的发展能够成倍提高泵浦光源输入功率，因此半导体激光器成为光纤激光器最好的泵浦源选择。

更高的激光功率可以切割更厚的材料

从工作方式来看，连续和脉冲各显神通

连续激光器将在宏观加工材料领域愈发重要。连续激光器一般是高功率输出，可在较长时间内连续输出激光，工作稳定、热效应高；目前主要用于金属材料的连续高速切割、焊接等宏观加工；随着输出功率增加，对合金、特种钢材等高强高硬材料的加工速度和质量也会越来越高，且在新型加工领域如表面热处理、激光熔敷、激光快速成形的渗透也会更多。

脉冲激光器将在微观材料加工中大显神通。脉冲形式输出的激光，峰值功率高、热效应小、可控性好、光束精细，因此适用于高精度微观领域加工，已在打标、钻孔领域发挥着不可替代的作用。随着峰值功率的增加，其加工材料已经逐渐延伸至金属、半导体、玻璃、陶瓷和合金等材料。而更短高频的脉冲激光器，“冷加工”特性更加突出，应用领域也更广。

连续与脉冲激光器对比

光纤激光器日渐成熟，带动光加工星火燎原

光纤激光器是指利用掺稀土元素的玻璃光纤作为增益介质的激光器。光纤激光器一般用光纤光栅作为谐振腔，半导体激光器作为泵浦源，泵浦光从合束器耦合进入增益光纤，在包层内多次反射穿过掺杂纤芯，形成粒子数反转并输出激光。光纤激光器可整体化设计，可靠性高、稳定性好、结构紧凑、制造成本较低。

20世纪以来，关键技术的解决使得光纤激光器输出功率提升，从而推进大规模商用。光纤激光器诞生于1960年代，但由于输出功率较低，其用途一直被限制在通讯领域。随着熔融拉锥技术和封装技术的成熟，合束器可将多个泵浦源能量汇集到同一光纤内，输入功率大幅提高；且双包层掺杂光纤制造工艺持续进步，光纤激光器输出功率显著提升。随着光纤激光器功率提升、成本降低，其逐步替代CO2和YAG等激光器。

从高频数据来看，光纤激光器受益于技术进步，成本下降十分明显。以锐科激光的成本结构数据为例，泵浦源、光纤和其他光学元件成本2015-2017年逐年下降，泵浦源下降最为明显，2017年锐科泵浦源的采购价格仅为2015年的39%。

光纤激光器输出功率稳步上升

全球激光器市场超百亿美元，工业激光器成长最强劲。根据Strategies Unlimited数据，

2013-2017年，全球激光器行业收入规模持续增长，从2013年的90亿美元增加至2017年的124亿美元，CAGR为8.5%。其中，全球工业激光器收入从2013年的25亿美元增加至2017年的43亿美元，CAGR高达14.8%。我们认为该机构统计口径并未包含精密加工，预估包含精密加工后的工业激光器市场规模应为52亿美元。

激光器全球市场规模超过100亿美元

全球光纤激光器市场规模预计2025年将到达44亿美元。根据Optech Consulting统计，2005-2017年，光纤激光器处于导入期，全球市场规模由1.05亿美元增加到22.0亿美元，CAGR达到29%，远高于同期激光器整体以及工业激光器的增速。往前看，光纤激光器渗透率仍将增长，Optech Consulting预计到2025年全球市场规模较2017年翻倍，达到44亿美元。

全球光纤激光器市场将翻倍，总规模将达到 44 亿美元

从地域上来看，亚太尤其是中国成为最重要的增长极

随着全球制造业向发展中国家转移，亚太地区激光行业市场份额迅速增长。激光器最大的变化之一是亚太地区，特别是中国的崛起。2013年，亚洲占全球比重仅为39%，2016年上升到43%，预计到2025年，这一比重将高达55%。而欧美地区占比将下降到 40%左右。

中国成为全球需求的增长极，将有利于培育具有国际竞争力的本土企业。根据 Optech Consulting 数据，2013年中国大功率材料加工设备占比全球比重仅为18%，2016年上升到23%，预计到2025年，这一比重将达到35%。在激光行业的高速发展过程中，中国本土将有望诞生具有国际竞争力的公司，大族激光已经跻身国际激光设备第一梯队，看好国内激光器行业龙头更进一步。

激光器市场主要参与者梳理

设备篇

激光设备凭借其加工精度高、适用范围广、技术进步快等特点迅速增长，2009-2017年全球激光加工设备的CAGR高达15.9%，而同期机床装备的CAGR仅为5.4%。面向未来，全球范围内光加工替代传统加工趋势明朗；中国制造业体量全球第1，将引领光加工浪潮，国内优质龙头公司持续受益，具备长期投资价值。

全球材料加工激光设备规模为169亿美元，中国目前占比约30%。2017年中国用于材料加工的激光设备占全球比重为30%，市场规模为50.7亿美元，约合人民币350亿元；另外《2017中国激光产业发展报告》提到的国内所有激光设备规模为455亿元，按材料加工占比78%，也可得到市场规模为355亿元。中国过去5年，激光设备市场规模高速扩张，2012-2017年（包含非材料加工）CAGR高达22%。

中国激光设备增速高

国内设备集成商领先于零部件商率先取得突破。2007年国务院出台关于加快振兴装备制造业的进口税收优惠政策，取消整机和成套设备的进口免税优惠，同时对重大技术装备进口部分关键零部件和原材料免征进口关税和增值税。2007~2017年间部分激光加工设备受到关税保护，国内激光设备集成商如华工科技、大族激光等因此快速成长。

全球贸易摩擦加剧的背景下，亟待核心零部件厂商协力，增强自主可控能力。2018年以来，全球特别是中美贸易摩擦的加剧，鞭笞政策和产业高度重视“自主可控”。在中国对美国第二轮加征贸易关税后，从美国进口激光设备部分元器件及材料的进口关税也大幅提高，除从侧面反映中国本土核心零部件已经具有较强的实力外，也对国内的激光器厂商发展提出了更高的要求。

中国激光技术整体实力仍任重道远。从1996~2016年全球43,799件激光加工专利来看，中国占比达到24%，仅次于日本的35%，但核心专利中国仅占比0.7%，远落后于美国的53.7%。值得一提的是，大族激光进入了世界专利申请前10，排名第9。

国内激光加工设备商市占率快速提升

从国际激光企业的发展历程来看，基本上可以分为三个方向：

► 整机厂上游整合和横向延伸并举，掌握产业链话语权。最典型的代表是德国通快2009年收购SPI（英国），2015年收购JK Lasers，具备了光纤激光器的自给能力，通快的激光加工机床更是渗透到各个细分领域，横向不断拓宽边界。相干（美国）先后收购 Positive Light和 Lambda Physik，具备了部分种类激光器自主能力，更是于2016年收购Rofin（德国）之后完善了自己 CO2、固体、光纤和半导体激光器的全方位布局，构建了设备和激光器并重的双核业务模式。

► 核心零部件企业引领技术趋势，深挖护城河。IPG20世纪初以来推动光纤激光器的成熟和商业化，目前所研发的光纤激光器最大功率可达100KW。IPG还通过一系列收购实现了对产业链最上游的整合，保障关键部件的质量、性能和成本。近年来，IPG的业务还外延至光束传输端的光学设备，包括切割头和焊接头等。

► 部分公司深耕细分领域，获得长期超额回报。由于激光的应用下游极其广泛，部分公司在某些细分领域极具竞争力：美国ESIO公司在半导体晶圆及PCB板钻孔行业市场份额超过50%；日本DISCO公司在半导体晶圆激光划线行业占有70%以上的市场份额；德国LPKF在手机天线激光直接成型领域占有90%以上的市场份额。

基于激光设备仍处于高速成长期，中国未来增速高于全球，设备厂商横向拓展和纵向整合才刚刚开始，未来空间仍大，核心零部件厂商已具备较强的实力，国产替代和弯道超车值得期待，全面看好国产激光设备和核心零部件龙头企业。

龙头公司借助上市融资优势，能够迅速建立壁垒。目前，国内激光设备的龙头公司如大族激光、华工科技、亚威股份，以及激光器龙头公司锐科激光均已上市，畅通的融资渠道能助力公司更快的抢占市场份额，同时保持高研发水平攻克技术高点。市场担心激光行业涌入太多的玩家会造成红海市场，但龙头公司仍能够迅速凭借资金实力构建壁垒，享受超额回报。

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