企业竞争图谱：2024年激光器 头豹词条报告系列

企业竞争图谱：2024年激光器头豹词条报告系列 许哲玮·头豹分析师 版权有问题？点此投诉 2024-09-06未经平台授权，禁止转载 工业制品/工业制造 行业：制造业/专用设备制造业/电子和电工机械专用设备制造 摘要激光器是产生、输出激光的器件，是激光及其技术应用的基础。因亮度高、单色性好、方向性高以及高相干性等优点，激光器被广泛应用于信息传输、材料加工、医疗健康、照明、传感检测等领域。激光器行业产业链上游为原材料供应环节，包括光学材料、机械材料、电子材料及其他辅料；产业链中游为激光器制造与生产环节；产业链下游为激光切割、激光焊接、激光打标等激光加工设备制造商及军工、机械、电子、汽车、航空等最终应用环节。预计伴随传统制造业向数字化、智能化、绿色化的高端制造业转型升级，激光器技术也将向着高功率、智能化、国产化的方向持续升级迭代，从而带动激光器在高端清洗、新能源焊接、光伏、3D打印等高端制造领域渗透率不断提升。 行业定义[1] 激光器是产生、输出激光的器件，是激光及其技术应用的基础。激光器由泵浦源、工作物质和谐振腔组成，其中泵浦源提供能量，工作物质吸收泵浦源提供的能量后产生受激辐射光，谐振腔由两面腔镜组成，三者配合实现受激辐射光放大并产生激光。激光具有亮度高、单色性好、方向性高以及高相干性等优点。激光器被广泛应用于信息传输、材料加工、医疗健康、照明、传感检测等领域。作为终端激光系统设备的核心光学器件，激光器的性能往往直接决定激光设备输出光束的质量和功率，是下游激光设备最核心的部件。 行业分类[2] 按照增益介质、泵浦方式和运转方式不同，激光器行业可以分为如下类别： 激光器行业基于泵浦方式的分类 行业特征[3] 激光器行业的特征包括：1.行业技术壁垒较高；2.光纤激光器占据主导地位；3.产品更新迭代速度较快；4.市场需求具备差异化特征。 1行业技术壁垒较高 激光器是由大量光学材料和元器件组成的综合系统，位于激光产业链的核心位置，涉及光学、材料科学、电子工程、计算机科学等多个学科的交叉融合，所处行业属于技术密集型行业。对于新进入企业而言，难 以在短时间内掌握前沿的产品研发技术导致其面临较大行业进入壁垒。 2光纤激光器占据主导地位 得益于中国对工业化进程的快速推进，特别是制造业领域由低端向高端的积极转型，近些年工业激光技术及其产业化得到了飞速发展。其中光纤激光器由于光电转换效率高、输出光束质量好、环境适应性强、批量使用成本低等优势特征而广泛应用于工业、通信、医疗、国防等多个领域，在各领域激光切割、激光焊接、激光增材制造等材料加工市场中占据主导地位。目前光纤激光器市场规模在中国工业激光器市场规模中占据近70%的份额，而半导体激光器和CO2激光器只有近20%的市场份额。 3产品更新迭代速度较快 伴随国内传统制造业向先进制造业转型，现代工业对高功率、高亮度泵浦源、大模场特种光纤等激光前沿技术需求日渐增多。自2018年国产万瓦激光器在工业市场得到应用以来，激光器高功率迭代进入发展快车道。2023年，国内万瓦激光器仅用一年时间便实现了从50kW到100kW的飞跃，功率提升几乎是2022年的三倍之多，反映了激光器行业较快的产品更新迭代速度。 4市场需求具备差异化特征 激光器行业下游应用场景丰富，包括但不限于传统制造、汽车生产、重工制造、医疗美容、通信和航空航天等行业。由于不同行业所需加工的板材类型及厚度等指标互不相同，相应地对激光器及其配套激光加工设备的需求也存在差异化特征。以配置不同功率激光器的激光切割设备为例，30kW辅助空气切割10mm厚度的碳钢相较20kW效率提升了25%，效率相较虽有提升但优势并不明显，而在切割25mm厚度的碳钢时，30kW的效率相较20kW（辅助氧气）提升114.3%，效率优势明显。由此可见，下游客户在选择激光器产品时还需结合激光器核心器件配置、实际加工板材类型及厚度、激光器产品使用成本等因素综合考虑，不同客户间的需求差异性较大。 发展历程[4] 自20世纪60年代研制出国内首台激光器之后，中国激光器行业发展迅速，经历了从早期研究阶段，到技术变革阶段，再到高功率+智能化发展阶段的转变，激光器技术逐步从进口依赖向国产化自主研发过渡。目前，光纤激光器是主流的激光器技术，国产万瓦激光器已进入产业化阶段，预计中国激光器行业将朝着高功率、智能化、国产化的方向持续发展，同时国产激光器在全球市场中的国际竞争力也将同步持续提升。 早期研究阶段1960~1999 1961年，中国第一台红宝石激光器于长春光机所研制成功；1963-1966年期间，He-Ne激光器、掺钕玻璃激光器、GaAs同质结半导体激光器、脉冲Ar+激光器、CO2激光器、CH3I化学激光器、YAG激光器相继研制成功；1970年，中科院半导体研究所成功研制出单异质结构半导体激光器；1978年，中科院长春光机所采用研制的500WCO2激光器对工业上用的数种金属材料进行较为系统的激光热处理研究实验；1980年，中科院半导体研究所成功研制出双稳态半导体激光器；1999年，研制的120MW大功率半导体激光器寿命超越10万小时。 该阶段属于激光器的早期研究阶段，国内大部分激光技术仅停留在试验和学术讨论阶段，并未形成真正的激光产业，在激光技术应用领域与国外相比仍存在较大差距，国内激光加工设备主要依赖进口，且早期国产激光器存在稳定性差、体积大、寿命短、光电转换效率低等问题。 技术变革阶段2000~2013 进入21世纪，华光光电、华科光电、凯普林等国内激光器先进制造商陆续成立，国内激光器行业开始步入国产化替代进程。2004年，烽火通信继推出激光输出功率达100W以上的双包层掺镱光纤后，将该类新型光纤的输出功率成功提高至440W，达到国际领先水平，是国内在高功率激光器用光纤领域的重大突破，同年凯普林率攻克了光纤耦合半导体激光器的量产难关；2008年，锐科激光推出10W脉冲全光纤激光器并于次年将100W连续光纤激光器推入市场；2013年，锐科激光攻克万瓦激光器核心技术，成功研制中国首台万瓦连续光纤激光器。 该阶段属于激光器的技术变革阶段，国内激光器技术逐步从主流的CO2激光器和YAG激光器向光纤激 光器过渡，但此时国内大部分光纤激光器仍依赖进口，国产化替代率不高。激光器及其激光加工设备逐步应用于电子、建材、医药、机械、汽车等行业，中国激光产业开始快速发展。 高功率+智能化发展阶段2014~至今 2014年，国内光纤激光器市占率首次超过CO2激光器成为市场主流；同年，国产200W泵浦源问世，有力支撑了国产千瓦级激光器在切割、焊接等领域向进口产品发起挑战；2016年，国内首次实现了高功率光纤激光器核心器件全国产化目标，同时低功率光纤激光器国产化份额达85%；2018年，国产万瓦激光器在工业市场得到应用并于2020年真正进入产业化阶段；2023年以来，凯普林推出雷霆 系列光纤激光器，重点聚焦超高功率激光应用领域，相继发布了80kW、100kW、120kW、150kW工业级光纤激光器产品。 该阶段属于激光器的高功率+智能化发展阶段，其中低功率激光器国产化进展较快，中高功率激光器国产化进程加速推进，激光器行业逐步朝着高功率、智能化、国产化方向发展。同时，国内头部厂商积极布局海内外业务，国产激光器产品在全球市场中的国际竞争力持续提升。 产业链分析 激光器行业产业链上游为原材料供应环节，包括光学材料、机械材料、电子材料及其他辅料；产业链中游为激光器制造与生产环节；产业链下游为激光切割、激光焊接、激光打标等激光加工设备制造商及军工、机械、电子、汽车、航空等最终应用环节。[7] 激光器行业产业链主要有以下核心研究观点：[7] 上游：激光器原材料国产化降低激光器厂商制造成本。 激光器制造所需原材料包括光学材料、机械材料、电子材料及其他辅料，原材料成本在激光器成本中占比60%-80%，是影响激光器成本与利润的重要因素。近年来，伴随光纤、光学芯片、泵浦源等激光器核心原材料国产化替代进程加速，叠加产业链整体技术提升和产能规模扩大，激光器原材料市场价格呈现逐年下降趋势，在一定程度上降低了激光器厂商的制造成本。 中游：技术创新助力激光器头部企业在内卷式行业竞争中实现高质量发展。 伴随激光器行业国产化进程加速推进以及国内激光产业集群化发展，激光器产品的高毛利属性吸引了大批新进激光器制造商，愈演愈烈的行业竞争导致大部分企业开始实行降价保量的价格战策略，加速行业内卷。锐科激光等头部企业凭借其在激光器产品技术和设计上的持续研发和迭代，在价格战环境中转亏为盈，产品毛利率显著提升，在行业竞争中处于优势地位。 下游：多元化应用场景渗透率提升带动上游激光器需求同步增加。 伴随国产激光技术持续创新发展推动激光应用平民化发展，叠加激光基础材料、激光光学器件、激光器、激光器配套件、激光应用开发系统等环节构成的产业链条愈渐成熟，激光器在激光切割与焊接、激光印刷、医疗健康、 机器视觉与传感、激光雷达等众多领域的渗透率将持续提升，特别是在工业领域的渗透率预计或将增长至50%以上，进而带动上游激光器等核心器件的市场需求同步增长。[7] 产业链上游 生产制造端 原材料供应（包括光学材料、机械材料、电子材料及其他辅料） 上游厂商 上海紫莓仪器有限公司 查看全部 产业链上游说明 激光器原材料成本占比较高。 激光器制造所需原材料包括光学材料、机械材料、电子材料及其他辅料。其中，光学材料有光纤、光学芯片、声光晶体、泵浦源、镜片等；机械材料有热沉、壳体、机械配件等；电子材料有电子元器件、电源等。原材料成本在激光器成本中占比60%-80%，是影响激光器成本与利润的重要因素。由于半导体激光器下游客户对于波长和功率等技术参数定制化需求较高，而光纤激光器主要以半导体激光器为泵浦源，相对而言生产标准工业化程度更高。因此，在激光器成本构成中，光纤激光器原材料成本占比要高于半导体激光器，而半导体激光器人工成本占比要高于光纤激光器。 激光器核心材料国产化降低激光器厂商制造成本。 从激光器各细分原材料成本占比来看，光纤、光学芯片、泵浦源等光学材料是激光器的核心原材料。近年来，伴随国内头部厂商持续的技术创新攻关及成果转化，激光器核心原材料的国产化进程加快。具体而言，在光纤材料领域，目前国内众多光纤龙头企业如长飞光纤在国家战略指引下已基本完成特种光纤全系列产品化和国产替代，部分前期高度依赖进口的特种光纤关键原材料如高掺氟石英管棒材料已实现技术瓶颈突破；在光学芯片领域，激光芯片龙头企业长光华芯已逐步实现高功率、高可靠性、高效率、宽波长范围的单管芯片国产化，并于2024年成功研制出连续功率超132W的双结单管芯片，持续引领国产高功率半导体激光芯片发展；在泵浦源材料领域，龙头企业凯普林目前已具备半导体激光泵浦源自主研制生产能力和激光器一体化集成能力，并将千瓦级泵浦源应用于半导体激光器、光纤激光器、超快激光器等领域，推动国产激光泵浦源持续向国际先进技术对齐。随着光纤、光学芯片、泵浦源等激光器核心原材料国产化替代进程加速，叠加产业链整体技术提升和产能规模扩大，激光器原材料市场价格呈现逐年下降趋势，在一定程度上降低了激光器厂商的制造成本。 品牌端 激光器制造与生产 中游厂商 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 产业链中游说明 激光器特别是高功率激光器产品毛利率较高。 由于激光器行业属于技术密集型行业，激光器产品价格在一定程度上反映了其技术附加值，叠加上游原材料国产化导致原材料采购成本下降明显，头部厂商凭借规模化量产优势而面临更低的单位原材料采购成本、人工成本和制造费用，相应地激光器产品毛利率更高。例如，国内半导体激光器头部企业凯普林、长光华芯和炬光科技2023年分别实现毛利率39.85%、33.54%和47.96%，光纤激光器头部企业锐科激光和杰普特2023年分别实现毛利率26%和41.11%，毛利率处于行业领先水平。此外，相比于中低功率的激光器产品，高功率