工业激光报告
近期科创板陆续接受企业申报，电子行业是科创板块的重要方向。本报告将重点关注激光器行业。
激光器是下游激光加工设备的重要组成部分，广泛应用于材料加工等领域，根据StrategiesUnlimited发布的数据，2018年全球激光器市场规模达137.5亿美元。
展望未来工业领域，在高功率切割与焊接领域，激光加工将凭借优良性能与边际改善的成本进一步替代传统加工，实现份额提升，同时拥抱下游市场红利;其他领域如中小功率微加工、打标和增材制造也将有所成长。
▌激光器概述:种类多，空间广，重点关注光纤激光器
什么是激光器?如何划分不同种类的激光器?
激光器是能够发射激光的装置，是下游激光加工设备的重要组成部分。激光器的基本组成主要包括三个部分:激光泵浦源、增益介质和谐振腔。
其中泵浦源为激光器的光源，增益介质指可将光放大的工作物质，谐振腔为泵浦光源和增益介质之间的回路。
在工作状态下，泵浦源提供能量，增益介质吸收能量实现受激辐射过程将光“放大”，然后激光光束经谐振腔振荡选模后输出。
激光器分类方法众多，可按增益介质、泵浦方式、输出波长、运转方式、功率大小等划分品类。
按增益介质的种类分类，激光器可分为液体激光器、气体激光器、半导体激光器和固体激光器等等;按泵浦方式分类可分为电泵浦、化学泵浦、光泵浦、气动泵浦;按输出波长分类，激光器可分为红外激光器、可见光激光器、紫外激光器等等;根据运转方式的分类，激光器则可分为连续激光器和脉冲激光器。
根据功率大小的分类，激光器可分为低功率激光器、中功率激光器和高功率激光器。
其中，光纤激光器是众多激光器中最为重要的一种，其定义是指使用掺稀土类的光纤作为增益介质的激光器。
虽然从定义上看其是固体激光器的一种，但由于介质的形状很不同并且具备着众多优异的性能，因此一般与其他固体激光器如Nd:YAG等固体激光器分开考虑。
具体而言，不同的分类方式存在一定的重合区间。
如工作功率为10W的脉冲光纤激光器指的是增益介质为光纤，运转方式为脉冲的小功率激光器。
激光器市场规模大，下游空间广，光纤激光器在工业领域中应用广泛
激光器行业市场规模大，近年来呈现快速增长势头。根据StrategiesUnlimited发布的数据，2018年全球激光器市场规模约为137.5亿美元，2009至2018年年复合增长率为11.14%。
同时激光的应用领域十分广阔，激光器的下游领域主要为材料加工与光刻、通信与光存储、科研与军事、医疗与美容、仪器与传感器、娱乐显示与打印。
其中，根据LaserFocusWorld统计，材料加工相关的激光器收入2018年占比44.8%，是激光器第一大应用领域，通信与光学存储是激光器第二大应用领域，2018年占比27.8%。
在材料加工领域，光纤激光器应用范围广。
小功率光纤激光器主要用于激光打标/雕刻，与钻孔、划线等微细加工;中功率光纤激光器主要用于金属材料的切割、焊接，钻孔、划线、表面处理等金属精细加工，增材制造/3D打印等;高功率光纤激光器主要用于金属材料的切割、焊接以及增材制造/3D打印。
其中，高功率加工为光纤激光器最大的市场。根据IndustrialLaserSolutions的分类，光纤激光器的用途可以分为打标、微材料加工(除了打标外所有功率小于1000W的应用)、宏观材料加工(所有功率大于1000W的应用)三大类。
近年来光纤激光器在三类市场的规模均有所增长，但其中宏观材料加工增长较快，份额也最大，至2017年，用于宏观材料加工、微材料加工和打标应用的光纤激光器市场规模分别占据全球光纤激光器总规模的62%、22%和16%。
激光器在材料加工领域的应用情况概述
在材料加工领域，工业激光器按功能分类，主要可分为切割、焊接、打标、半导体、精加工等细分领域。其中，切割(2017年占比35%)、金属焊接(16%)和打标(15%)是最重要的三个细分领域。
按功率大小分类，激光器市场可分为高功率的宏观材料加工市场，以及中小功率的微加工和打标市场，其中高功率激光器的市场规模最大。
按照IndustrialLaserSolutions的分类，在整个工业激光器中，打标、微加工(除了打标外所有功率小于1000W的应用)和宏观材料加工(所有功率大于1000W的应用)市场2017年分别达到了6.45亿美元、13.65亿美元和23.04亿美元，占比分别为15%、32%和53%。
其中微加工领域可进一步细分为半导体/显示器(2017年占微加工比例43%)、精细金属加工(27%)、非金属加工(18%)、太阳能/其它(7%)、增材制造(5%);宏观材料加工领域可进一步细分为金属切割(2017年占宏观材料加工比例66%)、焊接/钎焊(31%)、增材制造/熔覆(4%)。
展望未来，我们认为在工业领域，以高功率光纤激光器为代表的激光器市场将进一步迎来快速成长，具体而言:
在切割领域，尤其是高功率切割领域，随着光纤激光器的切割功率和厚度的不断提升，将抢占传统切割如等离子切割的市场份额。
在高功率焊接领域，激光焊接将凭借其优良特性进一步替代传统焊接如氩弧焊市场，在汽车领域应用的渗透率进一步向国外趋近，同时叠加下游新能源汽车带动的动力电池等市场的发展，焊接市场将成为继切割市场之后的下一个成长市场。
在其他领域，中小功率微加工和打标领域的各类激光器将持续受益于整体市场的稳步增长。增材制造将成为激光器的下一个潜在增长点。
切割领域:高功率激光器将占据其他传统切割方式的市场份额
在切割领域，目前常用的切割技术有激光切割、火焰切割、等离子切割、水切割、线切割等。对比不同的切割方式，可以看出激光切割相比其他的几种切割方式，具备更加优良的性质、较好的切割效果和较高的生产效率。
因此激光加工也在钣金加工、金属加工、广告制作、厨具、汽车、灯具、锯片、升降电梯、金属工艺品、纺织机械、粮食机械、眼镜制作、航空航天、医疗器械、仪器仪表等行业拥有非常广泛的应用。特别是在钣金加工行业中深受青睐。
而制约激光切割替代传统切割发展的因素则在于成本和切割厚度，但这两个因素随着技术的发展已经取得边际改善。
以光纤激光器为例，其成本近年来随着技术的进步和国产厂商的发展价格不断下行，同时功率也在不断提升，目前8000W的光纤激光器可以切割25mm的碳钢和30mm的不锈钢，12KW的光纤激光器则可以切35mm的碳钢和50mm的不锈钢。
我们认为，在效果优良与成本厚度等问题的边际改善驱动下，激光切割的下一步将往更高厚度的板材延伸，实现对等离子切割方式的逐步替代，迎来成长空间。
根据OFweek统计，中国激光切割设备占全国工业激光加工设备市场规模的46%，2017年中国激光切割设备市场规模也达到203亿元，同比增长23%，但其中中小功率的成长较快，高功率激光器的增速仍然较低，随着高功率激光器进一步实现对传统切割的替代，我们认为市场规模在未来将进一步提升。
焊接领域:激光焊接实现进一步对传统焊接的替代
激光焊接相比氩弧焊等传统焊接拥有许多显著的优势。总体而言，激光焊接技术相比电弧焊等传统焊接方式而言，具备以下优势:
精度高:激光焊接的深度与宽度之比更高(高功率情况下可达5:1，最高可达10:1)，定位更加精确，实现微型焊接。
强度高:激光束易聚焦，焊接区域能够迅速升温和冷却，因而热影响区小，焊接的强度更高。
速度快:激光焊接切割的速度和效率要高于传统焊接方式。
灵活性:激光焊接可以用于许多材料，如碳钢、高强钢、不锈钢、钛、铝、贵金属，以及难溶材料等异种材料。
设备实用性高:激光焊接设备更加简单并能在特殊条件下进行焊接。
目前焊接的工艺方式有许多种，其中最主要的是以氩弧焊为代表的电弧焊，这类焊接设备的优势在于固定设备投资等成本较低，同时工人的学习成本也较低。但激光焊接随着成本不断下行，将凭借其性价比抢占氩弧焊等传统焊接的市场份额。
同时，汽车、轮船、飞机、高铁等高精制造领域都有焊接技术的应用，国外激光焊接渗透率较高，随着国内激光焊接进一步向国外趋近，叠加下游新能源汽车带动的动力电池等市场的发展，焊接市场将成为继切割市场之后的下一个成长市场。
其他领域:市场空间继续稳步成长
增材制造领域:激光器下一个潜在增长点
增材制造，俗称3D打印，是通过添加材料直接从三维数学模型获得三维物理模型的所有制造技术的总称。
与传统的原材料切削后加工组装的模式完全不同，3D打印是以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统并以一定的方式将材料逐层堆积，从而制造出零件或产品原型，是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法，具备直接、快速、绿色、灵活等优点，目前主要集中在家电及电子消费品、模具检测、医疗及牙科正畸、文化创意及文物修复、汽车及其他交通工具、航空航天等领域。
其中，激光在增材制造中的应用主要有激光选区熔化(LMF)和激光熔覆(LMD)两种，光纤激光器和紫外激光器等激光器得到广泛应用。
经过几年的市场热炒之后，无论投资者还是厂家对于增材制造都回归理性，但3D打印市场规模仍在放量成长。
根据《2018中国激光产业发展报告》，2017年中国3D打印设备市场规模约20.58亿美元，同比增长69%以上。
同时激光在增材制造中的应用是国家大力扶持的重点，2017年11月，工信部联合发改委等12个部委发布了《增材制造产业发展行动计划(2017-2020)》，明确支持增材制造与激光制造技术，并列入“科技创新2030重大项目”支持范围;2018年5月，高技术研究发展中心将“增材制造与激光制造”列为2018年度拟立项的8个国家重点研发计划重点专项之一。
预计未来在下游市场发展与国家支持共同推动下，增材制造将成为光纤激光器等激光器市场空间的下一个潜在增长点。
微加工领域: 超快激光器带动市场成长
随着皮秒、飞秒等短脉冲激光器的发展，激光加工实现“冷加工”并进军微加工领域。
以前制约激光在细微加工方面应用的主要因素是激光对材料的热冲击很大，精度上受到影响。
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近年来发展的皮秒和飞秒激光器发出的激光与材料相互作用极其短暂，不会给周围的材料带来热影响，从而实现钻孔、划线切割、线烧蚀、表面结构化、雕刻成型等金属和非金属的精细加工。
激光打标的工作原理为使用高能量密度的激光束照射在材料表面，表层材料随之发生汽化，或者发生化学反应导致颜色变化，从而材料表面产生了永久性标记。
相比传统打标技术而言，激光打标具备明显优势。
激光打标标记速度快，加工效率大大提高;激光打标标记的图案及字样清晰、永不磨损，其线条甚至可以达到毫米到微米级别，防伪功能强大;
由于采用非接触式加工，激光打标的热影响达到了最小化，可避免加工材料产生变形问题;激光打标具备无耗材、无环境污染、以及一次成形等优势，可以有效降低生产成本和环境污染。
光纤激光器相比其他类型激光器性能优异，成本不断降低
光纤激光器采用整体化设计，泵浦源、增益介质、谐振腔、耦合输出等以光纤进行集成和连接，因此所有产生和传导激光束的元件构成了连续稳定的光波导结构。
所以光纤激光器相比起其他的激光器而言，具备可靠性高、稳定性好、结构紧凑、制造成本较低等优势，也因此被称为“第三代激光器”。
虽然光纤激光器具备更加优良的特性，但此前过高的初始投资成本制约了光纤激光器的发展，然而光纤激光器价格的不断下行，性价比逐渐提升。
以高功率市场为例，从2012-2016年，进口IPG2000W的光纤激光器的成本下降了约20%，中小功率激光器下降幅度更大，但CO2激光器价格下降不明显。
而从销售额的市场数据来看，在高功率加工应用中，光纤激光器的市场规模目前也已经超过CO2激光。
具体市场数据来看，光纤激光器因其优良的技术特性，市场份额不断提升。
根据StrategiesUnlimited的数据，近年来工业激光器的市场规模呈现快速增长态势，从2015年的28.66亿美元增长至2018年的50.58亿美元，复合增长率为20.8%。
其中，光纤激光器的增速更快，整个光纤激光器的市场规模从2015年的11.68亿美元增至2018年的26.03亿美元，复合增速达30.6%，同时光纤激光器在工业激光器中占比也从2015年的40.8%提升至2018年的51.5%，是市场份额最大的工业激光器。
分领域来看，光纤激光器在高功率加工、微加工以及打标/雕刻等领域都有较为领先的地位。
根据StrategiesUnlimited的数据，2017年光纤激光器在高功率激光加工市场中占比55%，这得益于光纤激光在高功率切割和焊接中的明显优势。
其他领域中不同的激光器有各自的细分市场，但2017年光纤激光器在微加工和打标的市场占比则分别为32%(仅次于准分子/二极管激光器)和51%(排名第一)，相比其他激光器依然取得了明显的领先优势。
激光器竞争格局概述:中小功率实现国产替代，高功率仍有替代空间
从公司规模来看，国外激光器企业体量较大，国内激光器企业仍有差距。欧洲和美国在激光领域起步较早，技术上具备领先优势，时至今日许多知名激光器企业已经发展壮大，如美国的IPG光电、Coherent(相干，收购德国罗芬)、nLight(恩耐)、II-VI(贰陆)，德国的Trumpf(通快，收购英国SPI公司)，以及丹麦的NKTPhotonics等。国内优秀的激光器企业有锐科激光、创鑫激光、杰普特等，但规模上相对较小。
近年来国产激光器发展迅速，市场份额不断提升。
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年以后在国家产业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，国内激光企业近年来也取得了快速发展，市场份额不断提高。
美国IPG在中国的市场份额从2015年的73.1%下降到2017年的52.7%，而创鑫激光、锐科激光和杰普特等国产厂商的份额则稳步提升。
从结构上来看，中小功率激光器已经基本实现国产替代，高功率激光器仍有较大空间，将是下一个替代的方向。
据中国产业信息网统计，至2018年，中国在低功率(<100W)光纤激光器的国产化率已经达到98.2%，中功率(100W-1.5kW)的光纤激光器的国产化率也达到了52.1%。
高功率国产产品自产率较低，为34.5%，但相比2016年的6.6%已经有了极大的提升，而高功率市场在整个激光器市场中拥有较大份额，将是下一个国产替代的努力方向。
展望未来，我们认为国产激光器，尤其是国产高功率光纤激光器的份额将进一步提升，主要基于以下几点:
国家意志的推动:国家政策加速支持激光产业发展，地方政策发布并推动激光产业园建设，同时国家在光电方面，特别是激光技术的研发投入、人才培养与引入与专利积累上均实现加速态势与空间的支持力度。
国内下游市场的发展:中国是最大的制造业集聚地，也是激光产业链中最重要的地区所在。
中国市场在消费电子、汽车、船舶、航空航天以及轨道交通等市场的发展与成熟将拉动光纤激光器的成长与国产配套的步伐。
国内厂商的“性价比”优势边际凸显:一方面，以创鑫激光为代表的国内厂商激光器产品功率不断提升，同时产品系列的综合性能也在不断向国际龙头逼近，逐渐获得了客户的认可。
另一方面，核心器件自产率提升将支撑创鑫等国内激光器的获得更低的市场价格，从而获得比进口激光器更高的“性价比”。
国内下游市场的发展:为国产激光器发展提供了良好土壤
中小功率与高功率激光器在消费电子、汽车、船舶、航空航天以及轨道交通等领域有着广泛应用，而国内市场近年来发展非常迅速。
智能手机方面，华为、OPPO、vivo、小米等国内品牌已经跻身全球市场前六，市占率实现跨越式提升;汽车方面，中国汽车销量占全球市场的比重不断创新高，2017年已达29.9%;其他领域如船舶、航空航天和轨道交通等与激光相关的产品也实现了比较快的成长。
得益于中国市场的快速发展，中国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，目前也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。
而国产激光器厂商具响应客户需求能力强、交货速度快以及性价比高等优势，国产激光器
的推进步伐将在市场的作用下进一步加快。器性价比进一步凸显:功率与性能提升叠加价格较低以锐科激光为代表的国内厂商激光器功率已经能达到万瓦级别，同时产品系列的综合性能向IPG等国外龙头逼近，并逐渐获得了国内客户的认可。
光纤激光器功率与性能提升具备很高的技术壁垒，如非常纤细的特种光纤在功率过高时容易控制不当而烧坏，20000W的高功率合束器技术目前我国还未能实现商用等等。
但近年来锐科激光等国内厂商的高功率产品已经涵盖10000W级别的光纤激光器，打破了以前高功率激光器只能依靠进口的局面。虽然在光电转换效率、可靠性等指标上和IPG的产品仍然有一定的差距，但总体而言已经很接近国外知名厂商的水平，国内越来越多的客户开始认同并采用创鑫激光、杰普特等国内厂商的激光器，这也造就了国内厂商的市场份额不断提升。
另一方面，锐科和创鑫等国内激光器的产品价格相比IPG等国外知名企业而言相对较低，逐步实现核心器件自产是背后的深层原因。
光纤激光器的成本可以分为光学材料、电学材料和机械件及辅料三大类，其中泵浦源和特种光纤等原材料的占比较大。核心器件的成本很大程度上影响了光纤激光器的总成本，并直接反映在毛利率上。
而国产品牌如创鑫激光、锐科激光已经逐步实现了泵源、合束器、光纤光栅、激光输出头、剥模器、隔离器、声光调制器、模式匹配器等核心光学器件的自产能力，实现了原材料采购单价的不断下降与毛利率的提升。
未来我们认为以创鑫激光为代表的国内厂商将进一步推动核心器件自产化进程，同时国内光纤激光器市场的发展也将进一步倒逼国内上游其他原材料市场的发展，从而形成规模效应使得其他部件的采购价格也进一步降低。
从市场价格数据来看，国产光纤激光器的价格总体而言已经大幅下降，远低于进口激光器。
得益于中小功率激光器更低的市场价格，国产激光器也实现了中小功率激光器的大规模替代，高功率而言，以6000W的光纤激光器为例，IPG目前价格约为110万元，而国产品牌仅为90万左右，国产激光器相比进口激光器仍有20-30%的价格优势，我们认为未来在核心器件自产趋势推动叠加其他比较优势的支撑，国产激光器的成本优势将进一步维持，从而市场销量与份额将进一步扩大。
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