2017年我国光制造行业发展现状分析【图】

光制造 2017-10-19 05:49

光从组成物质的原子中发射出来，原子获得能量后处于不稳定状态（也就是激发状态），它会以光子的形式把能量发射出去。激光是一种纯色、准直、高亮、同向、能量密度极高的光子队列，常常被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。激光的应用很广泛，主要有激光打标、激光焊接、激光切割、光纤通信、激光光谱、激光测距等等。

激光发展史重要节点一览

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相关报告：智研咨询发布的《2017-2023年中国光伏行业市场行情动态及发展前景研究报告》

产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大过损耗，所以装置中必不可少的组成部分有激励源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。激光器中常见的组成部分还有谐振腔，但谐振腔并非必不可少的组成部分，谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性。按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和液体激光器四大类，近来还发展了自由电子激光器。

激光器工作原理示意图

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激光器分类

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从 20 世纪 70 年代末开始，激光器明显向着两个方向发展，一类是以传递信息为目的的信息型激光器，主要使用在光纤通信方面，作为光纤通信的主要光源，主要是是半导体激光器。另一类是以提高光功率为目的的功率型激光器，也就是能量激光方向，应用在激光加工、激光武器、激光矫视、美容等以能量使用为目的的地方。

激光器按功能分类示意图

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主要类型激光器比较

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目前，全球激光器市场一派兴旺。集成化的半导体激光器迅速增长；高功率的超短超强飞秒激光器可用于激光核聚变实验和高能量密度物理研究，在商用上也有巨大的潜力；飞秒激光器可用于光纤通信可扩展通信宽带。近年来，中远红外激光器、极紫外激光器等也得到了发展，现已有近千种工作介质，可产生的激光波长包括从真空紫外到远红外，光谱范围越来越宽。激光器的出光效率也越来越高，新型 YAG 激光器的斜度效率在泵浦功率>20W 时约为 81%。

近年来激光器的发展向着下图中左下角和右上角延伸

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据统计 2016 年激光主要两大应用是通信和工业加工，分别占总收入的 34%和 30%，预计 2017 年全球工业激光器的销售额将增长至接近 35 亿美元，将比 2016 年销售额 31.57 亿美元增长约 8.36％。很大程度上受到激光微加工领域收入增长所带来的积极影响，光纤激光器在 2015 年实现了十亿美元的水平，并且在 2016 年延续了强劲的双位数增长。但同时低功率产品价格下跌，因市场经济原因造成的用于钣金切割的高功率 CO2激光器的订单量略有下滑。

2016年激光器不同行业应用的收入占比情况

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2013-2017工业激光器市场的销售收入情况（单位：百万美元）

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激光设备主要由光学系统、机械系统和数控系统组成，按照不同功率分类，一般将平均功率在 100W 以下的激光器称为低功率激光器，100-1000W 为中功率激光器，1000W 以上的称为高功率激光器。小功率激光器主要应用于电子、陶瓷、玻璃、五金、纺织、汽车零部件等轻工业制造，而高功率激光器一般运用于钣金加工、大型机械制造、石油化工、航空航天等重型设备的制造。

激光器及激光设备分类及关联示意图

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激光设备产业链

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激光具有的宝贵特性决定了激光设备在加工领域存在巨大优势。主要包括：

无接触加工，可调光束能量及其移动速度，可以实现多种加工的目的；

可加工高硬度、高脆性、及高熔点的材料；

不存在刀具磨损及削切力问题；

局部加工，对非激光照射部位没有影响或影响极小；

通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工；

由于激光束易于作各方向变换，极易与数控系统配合，对复杂工件进行加工，因此是一种极为灵活的加工方法；

使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益好。

激光设备分类图示

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从激光加工设备应用来看，切割、打标、焊接是重要的三种加工方式。据统计，2016 年全球整个激光市场收入规模约为 104 亿美元，其中激光加工设备收入规模为 31.7 亿美元。激光加工设备 66%的收入是来自于切割、打标和焊接这三种加工方式。

近年来，激光打标市场的销售逐年递增，这是因为打标几乎已成为类似于复印机的一种商品，产品的单价也逐年下降。金属切削和焊接是高功率激光加工收入的增长驱动因素，特别是钣金切割，2016 年全球共售出超过 7,000 套相关的激光系统和激光器，占总收入的76％以上，亚洲仍然是激光钣金切割的最大市场。加速的大功率激光焊接应用，其中包括对石油管道的超高功率的光纤激光焊接，持续推动了高功率激光加工市场的发展。

2012-2017全球激光系统集成设备收入情况（单位：十亿美元）