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杏彩体育注册中国未来激光行业的发展前景及走向?

来源:杏彩平台官网 作者:杏彩体育平台app| 更新日期:2024-11-16 11:35:08 大字 小字
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  激光是继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明。作为一种新光源,以其方向性好、亮度高、单色性好等特点在各领域都得到了广泛的应用。如今,广泛受益于工业生产、通讯、医疗卫生、军事以及科研等应用场所。在智能化的风潮下,我国激光加工行业也面临着转型升级。

  传统激光主要有四大特质: 高亮度、高方向性、高单色性和高相干性。因此激光的空间控制性和时间控制性都很好,这给予了加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境等很大的自由度,因此特别适用于自动化精密加工。同时,激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成自动化智能加工设备,已成为工业企业实施金属钣金加工的关键技术;而皮秒、飞秒等超快激光以及紫外激光等新型激光技术,则在消费电子行业的非金属材料加工领域展现出旺盛的需求。

  目前,欧美主要发达国家在大型的制造产业,如汽车、航空、造船、电子等行业中,基本完成了用激光加工工艺对传统工艺的更新换代,进入“光时代”。我国激光产业市场起步较晚,随着国家装备制造业的迅猛发展,激光产业发展迈向新台阶。激光作为先进制造技术不仅提升了传统产业的发展,同时也借助传统产业的优势,使激光产业自身取得广阔的发展空间。

  在中国制造2025的大战略背景下,传统工业制造业面临深度转型,其中一个方向就是效率提升的同时转向附加值更高、技术壁垒更高的高端精密加工。近年来,我国已经成为全球最主要的激光加工设备制造基地和消费国,激光加工设备广泛应用于模具、钣金加工、锂电、新能源、表面处理、增材制造等多个领域。受宏观经济发展、制造业产业升级、国家政策支持等因素影响,中国激光设备受业内关注,市场发展迅速。

  尽管激光设备发展成效显著,但发展同样存在着不少问题。我国激光产业的产业化进程依旧缓慢,行业内的工业水平也较为落后,高端激光制造技术与装备严重依赖进口。另一方面,由于我国工业基础较为落后,在工业激光应用领域,我国大部分产品在稳定性、性能以及工业化生产方面与国外都具有较大差距。

  激光加工技术自诞生以来在工业制造中显示出的低成本、高效率以及应用领域广泛的优势,受到各国高度重视。目前,以德国、美国、日本为主的少数工业发达国家基本完成在大型制造产业中激光加工工艺对传统工艺的更新换代,同时也造就了德国通快(Trumpf)、罗芬(Rofin),美国阿帕奇(IPG)等一批优秀的激光技术企业。

  为了促进激光加工技术的快速发展,主要发达国家有序组织和推进激光行业的发展,例如美国成立了精密激光机械加工协会、日本编制了激光研究五年计划,德国制定了国家激光发展计划等。国家层面的推动促进了激光行业的发展,同时激光应用的发展提升了各国的先进制造业发展水平。根据有关统计,全球激光加工设备销售收入近年来保持了较快的增长速度,2015年达到100亿美元左右。

  随着全球制造业的转移以及中国等发展中国家工业化水平的不断提升,全球激光器及激光加工设备市场比重逐渐向亚洲转移。2012年,东亚区域就以34%的激光器及激光加工设备市场份额超过欧洲(30%)成为世界最大激光设备制造地区,并在此后一直保持着较高的占比。

  国内激光上市公司中, 呈现出以大族激光为龙头、多家中小市值激光企业共同竞争的行业格局。从市值来看,仅有大族激光、华工科技两家激光企业超过了百亿规模,其他上市公司的市值均在80亿规模以下。从业务内容上看,国内企业集中于激光加工设备的集成与应用层面。行业未来正呈现两大发展方向,以大族为代表的全功率激光企业正向上下游不断延伸,瞄准激光器和工业机器人应用 ;另一部分专业性企业则聚焦于将新型激光技术应用于细分的微电子行业,如亚威股份拟收购的盛雄激光定位于深耕皮秒加工领域等。

  在激光产业链中,我国拥有大量激光设备集成商,同时也是激光应用的最主要市场之一。在经过多年发展之后,国产激光设备已经成功占据大部分市场份额,成为激光加工应用普及的重要推动力。随着“中国制造2025”规划的实施,激光技术以其无法比拟的优势,成为推动制造业转型升级的重要工具。在自动化及网络化等技术大量引入之后,激光制造也开始向智能制造转型。

  “中国制造2025”发展战略对激光加工是一个重大的机遇,整个激光产业应当积极把握机遇,沉稳应对挑战,将激光制造做大做强,提升我国高端激光制造技术与装备的国际竞争力,这将对推动我国高端制造领域从“中国制造”向“中国创造”迈进、促进我国产业结构升级与优化、做强我国制造业具有重要的战略意义,也是我国“中国制造2025”战略要求的具体落实。

  激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后,人类的又一重大发明,被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。激光是指原子受激辐射的光,故名“激光”。原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级,再从高能级回落到低能级的时候,所释放的能量以光子的形式放出。被引诱(激发)出来的光子束(激光),其中的光子光学特性高度一致。因此激光相比普通光源具有单色性、相干性、高亮度及高方向性。激光应用广泛,包括激光打标、激光焊接、激光切割、光纤通信、激光测距、激光雷达、激光武器、激光唱片、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器、LIF无损检测技术等。激光系统可分为连续波激光器和脉冲激光器。

  激光按频率分为红激光、蓝激光、绿激光;按原理分为有氦-氖激光、二氧化碳激光、二极管激光、准分子激光、染色激光、氩离子激光、氮气激光、YAG激光等;按连续性分为连续激光和脉冲激光, 脉冲激光有微秒级激光、纳秒激光、皮秒激光、飞秒激光;按强度分为一级,二级等等,级别越高,强度越大相应则要求采取更严格的保护措施。

  激光起始于1917年爱因斯坦提出“受激发射”理论,即一个光子使得受激原子发出一个相同的光子。之后的40年时间激光技术在理论上逐步走向成熟;1960年美国加州Hughes实验室的TheodoreMaiman实现了第一束激光,第一台红宝石激光器诞生,之后各类激光器层出不穷,行业进入应用拓展阶段;20世纪后,激光行业进入快速发展阶段。

  激光是指通过人工方式,用光或放电等强能量激发特定的物质而产生的光。原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级,再从高能级回落到低能级时,释放的能量以光子形式放出,产生准直、单色、相干的定向光束。

  激光工作应用场景广泛,具体有材料加工、电子信息、航天航空、通讯、美容、军事武器等方面。其工作方式包括激光切割、激光修复、激光剥离、激光切边外还有激光焊接、激光显示、激光穿孔等。激光技术改变了低效率、低附加值、低技术含量的传统加工生产模式,目前在电子制造以及金属精密加工等行业得到广泛应用,激光加工的应用主要包括激光切割、激光焊接和激光打标等领域。

  激光产业链上游是利用半导体材料、高端装备以及相关的生产辅料制造的光学元器件、光学材料等,主要包括激光晶体材料、光学镜片、泵浦源、振镜、光栅、激光芯片、特种光纤、光纤合束器等一系列核心部件,是激光产业的基石。中游则是利用上游激光芯片及光电器件、模组、光学元件等进行各类激光器的制造与销售;下游为激光设备集成商,产品最终应用于先进制造、医疗健康、科学研究、汽车应用、信息技术、光通信、光存储等众多领域。

  2020年我国激光设备市场销售收入已达近700亿元,自2010年以来年均复合增速超过20%。2020年虽受新冠疫情影响,我国激光设备市场整体销售收入仍维持增长态势,随着国内经济的进一步向好以及下游需求的持续旺盛,预计2021年我国激光设备市场规模将增长至770亿元左右。

  根据中国科学院公布的数据显示,从细分市场来看,我国作为全球最大的制造业国家,激光设备目前主要应用于工业生产之中。2020年工业领域激光设备销售收入为432.1亿元,占全市场销售收入的比重为62.53%;信息领域激光设备销售收入为152.2亿元,占比为22.03%;商业、科研和医用激光设备占比则均未超过10%,分别以41.8亿元、34.3亿元和30.6亿元位列三、四、五位。预计2021年我国激光设备市场规模还将继续增长,其中工业用激光设备依旧是最为主要的增长点。

  根据世界著名期刊《LaserFocusWorld》(《激光世界》)公布的数据显示,2020年全球半导体激光器市场规模为67.24亿美元,较上年增长14.2%。随着全球智能化发展,智能设备、消费电子、新能源等领域对激光器的需求不断增长以及医疗、美容仪器设备等新兴应用领域的持续拓展,半导体激光器可作为光泵浦激光器的泵浦源,其市场规模将继续保持稳定增长。2021年全球半导体激光器的市场规模预计将超过80亿美元,市场增长率为超过18%。

  光纤激光器在输出功率、光束质量和亮度等方面取得了巨大进步,在材料加工领域占有绝对优势、逐步挤占气体和固体激光器的市场,成为工业激光器的首选,实现跨越式增长。2020年中国光纤激光器市场规模约为为95亿元,同比增长15%,预计2021年光纤激光器市场将继续保持15%的增速,市场规模有望突破百亿元。

  根据中国科学院数据统计,国产纳秒紫外激光器的出货量已由2014年的2,300台增长至2020年的21,000台,年均复合增长率达到44.57%,预计2021年还将进一步增长至25,500台。皮飞秒超快激光器市场中,国产皮飞秒超快激光器出货量已由2016年的150台增长至2020年的2,100台,预计2021年将进一步大幅增长至3,300台。从输出功率上来看,国产纳秒紫外激光器和皮飞秒超快激光器也从早期的3-5W提高到了目前的30-40W,逐步向世界先进水平靠拢。

  我国整体激光设备市场格局较为分散。2020年中国激光设备市场中,大族激光位居第一,市场份额占比约为13%,其次为华工科技市场份额为2.7%。国产光纤激光器正逐步实现由依赖进口向自研、替代进口到出口的转变,2020年受疫情影响,国外激光器企业在中国市场的份额有所下滑,IPG 在国内光纤激光器市场中占比达到35% ,其次是国产激光器厂商锐科激光、创鑫激光市占率居前,分别占比24%、17% ,近几年市场份额提升明显。2017-2020年间,IPG的市占率从53%下滑至35%,而锐科激光份额从12%提升至24%,激光设备的国产化替代趋势明显。

  近年来,国家不断推出相关政策推动光电子器件行业的发展,光电子器件行业作为传统光学制造业与现代信息技术相结合的产物,也受到相关政策的支持与鼓励。国务院、国家发改委、工信部等部门以及相关行业协会颁布的与光电子器件及下业发展相关的主要产业政策。


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