光纖激光器:高速成長的賽道


光纖激光器:高速成長的賽道


▌光纖激光器工作原理及主要應用

光纖激光器是指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質的激光器,屬於固體激光器的一種,但因增益介質形狀特殊且具有典型的技術和產業優勢,行業中一般將其與其他固體激光器分開進行研究。

典型的光纖激光器主要由光學系統、電源系統、控制系統和機械結構四個部分組成。

其中,光學系統由泵浦源、增益光纖、光纖光柵、信號/泵浦合束器及激光傳輸光纜等光學器件材料通過熔接形成全光纖激光器,並在電源系統、控制系統的驅動和監控下實現激光輸出。

同時,光纖激光器根據功率大小的不同採用不同的冷卻方式,通常情況下,功率低於200W時採用風冷結構,功率大於200W時採用循環水製冷,以保證激光器在工業環境條件下可靠穩定運行。

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光纖激光器為光纖激光加工產業鏈的核心部分,與下游需求聯繫緊密。

加工產業鏈上游為光纖激光器及光學元器件、電學材料、數控系統等輔助器件,中游為激光系統集成設備,下游是激光切割、激光焊接、激光打標等激光應用領域,其中光纖激光器是光纖激光加工產業鏈的核心部分。

光纖激光器行業的下游行業主要是激光設備集成商。

本行業與下游行業的關聯度較高,下游產業快速發展進一步增加光纖激光器的市場需求,極大提升光纖激光器行業的市場空間和技術水平。

宏觀經濟形勢的變化將對激光加工產業等製造行業帶來一定的影響,進而造成對光纖激光器產品需求的波動,影響公司的發展和盈利能力。

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光纖激光器種類較多,根據其激光波長、工作模式等的不同可有多種不同的分類方式。

根據激光波長分類,常見的激光器有紫外激光器(波長範圍為380nm-10nm)、紅外激光器(波長範圍為10um-760um)、可見光激光器(波長範圍為760nm-380nm)等。

不同結構的物質可吸收的光波長範圍不同,並且波長越短,材料對激光的吸收率越高,穿透能力越強,例如由於金屬對於近紅外光吸收率較高,所以近紅外激光器比較適用於金屬材料加工。

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根據工作模式分類,光纖激光器的具體工作模式劃分包括脈衝寬度、功率和運轉方式三大指標。

1) 根據脈衝寬度的不同,可以分為毫秒(10−3秒)激光器、微秒(10−6秒)激光器、納秒(10−9秒)激光器、皮秒(10−12秒)激光器、飛秒(10−15秒)激光器。

2) 根據功率的不同,可以分為低功率激光器、中功率激光器、高功率激光器,低功率激光器指的是功率在100W以下的激光器,中功率激光器指的是功率在100W~1000W的激光器,高功率激光器指的是功率在1000W以上的激光器。

3) 根據運轉方式的不同,可以分為連續激光器、脈衝激光器。

與其他激光器相比,光纖激光器具有轉換效率高、光束質量好、體積小巧等優勢。近年來,隨著光纖激光技術的發展和下游行業需求的增加,光纖激光器市場規模保持快速增長。

傳統制造、汽車生產、重工製造等行業正越來越多的使用光纖激光器;同時,醫療美容、通信和航空航天領域也開始使用光纖激光器。


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材料加工是光纖激光器最大的應用領域。

根據IndustrialLaserSolutions的研究報告,光纖激光器的用途可以為打標、微材料加工、宏觀材料加工三大類。

其中,微材料加工包括了除打標以外,所有輸出功率小於1,000W的激光器應用;宏觀材料加工包括了所有輸出功率大於等於1,000W的激光器應用,主要為金屬切割和焊接。

近年來,光纖激光器市場規模保持增長,其中,用於宏觀材料加工的激光器市場規模增長迅速,從2013年的5.12億美元增加至2017年的12.68億美元,年複合增長率為25.42%;

用於打標的光纖激光器市場規模從2013年2.01億美元增長至2017年的3.26億美元,年複合增長率為12.85%;

用於微材料加工的光纖激光器市場規模從2013年的1.27億美元增加至2017年的4.44億美元,年複合增長率為36.69%。

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▌市場空間:全球光纖激光器2020年市場規模近200億

激光技術可廣泛應用於民用領域和軍用領域,已成為多國政府重點扶持並由科研院所和企業共同主導的國家戰略新興產業。

光纖激光器屬於新一代固體激光器的一種,具有光電轉換效率高、結構簡單、光束質量好等特點,目前已成為激光技術發展主流方向和激光產業應用主力軍。

製造業升級帶動行業持續增長。

歐美等發達國家最先開始使用激光器,隨著全球製造業向發展中國家轉移,亞太地區激光行業市場份額迅速增長。

展中國家在製造業升級過程中,逐步使用激光設備代替傳統設備,對激光器的需求旺盛,系目前全球激光行業市場最主要的驅動力之一。

根據美國StrategiesUnlimited的報告,2013-2017年,全球激光器行業收入規模持續增長,從2013年的89.70億美元增加至2017年的124.30億美元,年複合增長率為8.50%。

隨著大功率激光器技術突破和增材製造技術的成熟,預計未來激光器行業將持續快速增長。其中,全球工業激光器收入從2013年的24.87億美元增加至2017年的43.14億美元,年複合增長率為14.76%。

2015-17年,工業激光器市場規模增速分別為8.93%、19.36%和26.10%,呈現加速發展的趨勢。

光纖激光器:高速成長的賽道

光纖激光器:高速成長的賽道

光纖激光器市場份額逐年提升,成為市場份額最大的工業激光器。

以工作物質分類,工業激光器可以分為光纖激光器、CO2激光器、固體激光器和其他激光器,其中,光纖激光器在材料加工領域佔比最高。

2014-2017年全球光纖激光器佔工業激光器比重逐漸提高,2017年,全球光纖激光器銷售額為20.39億美元,佔工業激光器銷售額的47.26%。

光纖激光器市場規模的快速增長系工業激光器市場規模增長的主要原因。

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全球光纖激光器2013-2017年CAGR達24.78%,行業高速成長。

根據LaserMarketsResearch/StrategiesUnlimited的報告,全球光纖激光器收入從2013年的8.41億美元,增加至2017年的20.39億美元,年複合增長率為24.78%,保持快速增長態勢。

全球光纖激光器2020年市場規模近200億元。根據Technavio的預測,全球光纖激光器的銷售額將由2018年的19.81億美元增加到2021年的28.85億美元,年複合增長率為13.35%。

光纖激光器:高速成長的賽道

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中國已成光纖激光器最大消費市場,發展迅速。

中國激光產業市場起步較晚,但隨著中國裝備製造業的迅猛發展,近年來,中國激光產業獲得了飛速的發展。

中國是活躍的製造業市場及工業激光設備的主要市場,受宏觀經濟發展、製造業產業升級、國家政策支持等因素影響,中國工業激光產業成為受高度關注的產業之一,市場發展迅速。

2015年,中國取代歐洲,首次成為激光器最大的消費市場,市場規模增長至28億美元左右,約佔全球市場規模的29%。

▌市場格局:IPG一家獨大,銳科激光國內領先

亞太地區為全球最主要的光纖激光器市場。

由於亞太地區集聚了全球重要的汽車業、傳統制造業和半導體行業,對光纖激光器需求非常旺盛;2016年,亞太地區光纖激光器市場規模佔全球42.9%的市場份額。

歐洲為全球第二大光纖激光器市場,2016年歐洲地區光纖激光器市場規模佔全球33.2%的市場份額。此外,北美洲佔22.6%的市場份額。根據《2018中國激光產業發展報告》估算,2017年中國光纖激光器市場規模佔全球市場份額已超過50%。

全球IPG一家獨大,佔據約60%市場份額。光纖激光器的市場具有較高的技術壁壘,海外主要光纖激光器企有IPG、Coherent、Trumpf、nLight等,其中IPG公司為全球最大的光纖激光器生產企業。

2017年IPG公司營業收入14.09億美元,同比增長40.06%,其光纖激光器業務收入約佔全球銷售收入的60%。國內主要光纖激光器企業有銳科激光、創鑫激光、傑普特等,其中,銳科激光是國內光纖激光器龍頭企業,全球市場份額約為7%。

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政策頻出推動光纖激光器國產替代。

激光智能製造是21世紀的支柱產業之一,其發展與應用成為衡量一個國家高科技發展水平的主要標誌之一。為支持我國光纖激光器產業發展,我國出臺了一些產業政策進行扶持,包括科技投入、金融支持、稅收優惠等。

國內、外企業分別在低、高功率激光器市場上佔據主導地位。

目前,我國光纖激光器行業處於快速成長階段,普通低功率光纖激光器技術門檻較低,國產低功率光纖激光器的市場佔有率已超過97%;中功率光纖激光器市場,國產化率快速提升,國內企業市場份額已經從2013年的17%提升至2017年的54%;百度搜索“樂晴智庫”獲得更多行業報告。

高功率光纖激光器由於其技術門檻較高,企業競爭主要圍繞創新能力、研發實力、核心材料和器件產業鏈整合能力展開,目前該市場仍以歐美知名光纖激光器企業為主導,產品價格和附加值相對較高,國產產品已實現部分銷售,國內企業市場份額從2013年的1%提升至2017年的9%。國產光纖激光器在逐步實現由依賴進口向自研、替代進口到出口的轉變。報告來源:國信證券(賀澤安)


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