12月8日凌晨2時，中國將“嫦娥四號”探測器送上太空的成功舉措再度引起全球矚目。與以往不同的是，此次應(yīng)用的激光測距、激光三維成像技術(shù)更加準確探測月球的狀況，為科研人員提供大量可靠性驗證和有效的數(shù)據(jù)。

激光技術(shù)是20世紀現(xiàn)代四項重大發(fā)明之一，也是影響全球未來發(fā)展的重大關(guān)鍵技術(shù)，21世紀廣泛應(yīng)用于民用和軍用領(lǐng)域，相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)已逐漸成為多國政府重點扶持并由科研院所和企業(yè)共同主導的國家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。民用方面，在機械加工、汽車制造、飛天航空、電子制造、醫(yī)療美容等產(chǎn)業(yè)廣泛應(yīng)用；軍用方面，隨著激光技術(shù)的發(fā)展及研發(fā)應(yīng)用不斷成熟，激光定向能武器成為各國重點支持和發(fā)展的新概念武器，而光纖激光器綜合性能優(yōu)異，兼具高光束質(zhì)量和高功率、散熱性好，結(jié)構(gòu)簡單可規(guī)模化生產(chǎn)等諸多優(yōu)勢，已成為新一代先進武器的首選光源之一，并成為激光市場主流選擇并有望繼續(xù)高增長。

光纖激光器技術(shù)淺析

光纖激光器屬于高精密度機器，需要在特殊的環(huán)境下通過精密的制造工藝完成。常見的光纖激光器主要由光學系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和機械結(jié)構(gòu)四個部分組成，其中，光學系統(tǒng)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，并在電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的驅(qū)動和監(jiān)控下實現(xiàn)激光輸出。光纖激光器工藝設(shè)計和流程管理需在長期生產(chǎn)過程中摸索和積累，并經(jīng)管理環(huán)節(jié)長期磨合才能達到預期的效果。

圖1 典型光纖激光器光學系統(tǒng)（來源：銳科激光招股說明書）

光纖激光器作為新一代的工業(yè)激光器，已廣泛應(yīng)用于激光雕刻、激光打標、激光切割、激光焊接、激光醫(yī)療及增材制造等領(lǐng)域，并在等高端裝備制造領(lǐng)域需求旺盛。近年來，隨著激光加工替代傳統(tǒng)制造工藝進程的不斷加快，下游行業(yè)對于光纖激光器的需求不斷上升，增材制造產(chǎn)業(yè)的不斷擴張也加速推動了光纖激光器的發(fā)展。

利好政策持續(xù)推進 光纖激光器國產(chǎn)替代增長顯著

為支持光纖激光器行業(yè)發(fā)展，近十多年來，國務(wù)院、國家發(fā)改委、工信部、科技部等部門陸續(xù)頒布了一系列支持政策：

2018年4月，工信部發(fā)布的《智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試管理規(guī)范》提出，加快激光雷達核心零部件企業(yè)加快科技創(chuàng)新。

2017年12月，工信部聯(lián)合12部委共同發(fā)布的《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2017-2020年）》確定，提升激光/電子束高效選區(qū)熔化、大型整體構(gòu)件激光及電子束送粉/送絲熔化沉積、液態(tài)金屬噴墨打印等增材制造裝備質(zhì)量性能及可靠性。提升高光束質(zhì)量激光器及光束整形系統(tǒng)、高品質(zhì)電子槍及高速掃描系統(tǒng)，大功率激光掃描振鏡……等器件質(zhì)量性能。

2017年11月，工信部發(fā)布的《高端智能再制造行動計劃（2018-2020年）》提出，鼓勵應(yīng)用激光、電子束等高技術(shù)含量的再制造技術(shù)，面向大型機電裝備開展專業(yè)化、個性化再制造技術(shù)服務(wù)，培育一批服務(wù)型高端智能再制造企業(yè)。

2017年5月，科技部聯(lián)合多部委共同發(fā)布的《“十三五”國家基礎(chǔ)研究專項規(guī)劃》提出，在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級方面，圍繞網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、3D打印和激光制造、智能機器人、重點基礎(chǔ)材料與先進電子材料研究等，解決產(chǎn)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)問題，為培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)提供科學支撐。

2017年4月，科技部發(fā)布的《“十三五”先進制造技術(shù)領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》要求，研究激光器動力學，掌握激光晶體/光學晶體、半導體激光芯片等激光器關(guān)鍵功能部件的國產(chǎn)化。針對高端制造用激光器的迫切需求，開展工業(yè)化光纖/半導體大功率激光器制造技術(shù)、工業(yè)化超快（飛秒、皮秒）激光器制造技術(shù)、工業(yè)化短（紫外、深紫外）波長激光器制造技術(shù)等方面的研究，開展激光器標準建設(shè)，實現(xiàn)高性能激光器及核心關(guān)鍵部件的國產(chǎn)化與產(chǎn)業(yè)化。

2016年10月，科技部發(fā)布的《2017年度增材制造重點專項項目申報指南》要求，針對激光制造/增材制造裝備需求，開發(fā)傳輸組件、功率合束器等大功率光纖激光關(guān)鍵器件；開展光束質(zhì)量控制、非線性抑制、光譜控制、多路光纖激光功率合成等關(guān)鍵技術(shù)研究；研究高功率泵浦、散熱、輸出功率穩(wěn)定性及光致暗化等關(guān)鍵技術(shù)；發(fā)展工業(yè)化大功率光纖激光器系統(tǒng)集成和模塊化組裝技術(shù)。

2016年7月，國務(wù)院發(fā)布《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》提出，要加快研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大功率光纖激光器。

2016年2月，科技部發(fā)布的《國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃》明確將“激光器的研制”列入國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃。

2015年5月，國務(wù)院提出《中國制造2025》將智能制造作為主攻方向，推進制造過程智能化，在重點領(lǐng)域重點試點建設(shè)智能工廠/數(shù)字化車間，加快人機智能交互、工業(yè)機器人、智能物流管理、增材制造等技術(shù)和裝備在生產(chǎn)過程中的應(yīng)用。

2014年2月，科技部發(fā)布的《“十二五”科技支撐計劃》要求將“工業(yè)激光器及其成套設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用示范”項目納入“十二五”國家科技支撐計劃項目。

2011年7月，工信部、社科院聯(lián)合發(fā)布了《中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)政策報告》，報告提出，“十二五”時期，我國工業(yè)發(fā)展的主題將由“調(diào)整和振興”向“轉(zhuǎn)型與升級”轉(zhuǎn)變。工業(yè)發(fā)展方向呈現(xiàn)重化工業(yè)進一步深化、先進制造業(yè)加速發(fā)展、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)快速培育、信息化和工業(yè)化深度融合的顯著特征。

2011年6月，國家發(fā)改委聯(lián)合多部委發(fā)布的《當前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點領(lǐng)域指南（2011年度）》，將激光加工技術(shù)及設(shè)備列入先進制造領(lǐng)域，進行優(yōu)先發(fā)展、重點發(fā)展。

2010年10月，國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，規(guī)劃提到“掌握戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)”，提出發(fā)展激光應(yīng)用及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

2009年10月，科技部《國家火炬計劃優(yōu)先發(fā)展技術(shù)領(lǐng)域》將“激光器”和特種光纖等列入國家火炬計劃優(yōu)先發(fā)展技術(shù)。

2006年2月，國務(wù)院發(fā)起的《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》提出，將激光列為重點發(fā)展的高新技術(shù)和關(guān)鍵支撐技術(shù)，明確光纖激光器及激光應(yīng)用產(chǎn)業(yè)屬于國家重點支持項目。

在利好政策的引領(lǐng)和大力推動下，近年來我國激光器國產(chǎn)化程度得到了顯著提升。展望未來，預計在產(chǎn)業(yè)政策持續(xù)推動下，國內(nèi)激光器技術(shù)將逐漸接近國外一流水平，并憑借著更為出色的性價比替代進口光纖激光器。

光纖激光器行業(yè)市場發(fā)展概況

近年來，光纖激光器憑借優(yōu)異的綜合性能受到眾多下游客戶青睞，具體來看，光纖激光器具備光束質(zhì)量好、輸出功率高、散熱性好、穩(wěn)定性優(yōu)異、重量體積小、結(jié)構(gòu)簡單易于工業(yè)化生產(chǎn)等諸多優(yōu)勢。

憑借出色的綜合性能，光纖激光器迅速在工業(yè)激光器市場得到了放量，再加上傳統(tǒng)替代和新興應(yīng)用場景的不斷開發(fā)，光纖激光器在全球的市場占比提升加快，2017年已經(jīng)占據(jù)了工業(yè)激光器市場半壁江山。據(jù)OFweek行業(yè)研究統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，從全球范圍來看，2013年光纖激光器的工業(yè)市場份額占比約為1/3，但到2017年其市場份額已達到47%以上，2014-2017市場占有率平均每年增長3.4個百分點。2017年，全球工業(yè)激光器銷售額較2016年超26%，其中，光纖激光器同比增長約34%。

國內(nèi)市場方面，近年來，光纖激光器在工業(yè)應(yīng)用加大，早期國外光纖激光器占絕大多數(shù)份額，2015年僅IPG一家國外光纖激光器企業(yè)在中國市場份額高達73%，國產(chǎn)化率僅27%；但隨著國內(nèi)激光技術(shù)的提升，到了2017年，國外光纖激光器企業(yè)市場份額下降到60%左右，國產(chǎn)化率提高到約40%，通過加緊研發(fā)技術(shù)追趕，國產(chǎn)光纖激光器市場份額有望進一步擴大。

此外，隨著以材料加工市場為例，光纖激光器憑借高功率高光質(zhì)特性逐漸在宏觀材料加工市場得到重用；另一方面憑借自身極高的光源質(zhì)量，其在微觀材料加工領(lǐng)域也有望逐漸放量。綜上，光纖激光器憑借自身優(yōu)異特性推動其全球市場份額進一步放大，成為名副其實的第三代激光技術(shù)。

國內(nèi)外光纖激光器巨頭對比

光纖激光器的市場具有較高的技術(shù)壁壘，海外主要光纖激光器企有IPG、Coherent、Trumpf、nLight等，其中，IPG無疑是全球光纖激光器的龍頭，近年來隨著激光技術(shù)的應(yīng)用廣泛，其營收增長飛速，從2006年收入1.43億美元，到2017年實現(xiàn)14.09億美元，復合增長率23.1%，截至2018年9月底實現(xiàn)總營收11.3億美元，同比增長7.82%；凈利潤6.33億美元，同比增長7.72%。

IPG在光纖激光器研發(fā)方面擁有頂尖的技術(shù)，IPG的垂直整合實現(xiàn)了半導體二極管、有源光纖、無源光纖和特種光學元件的自制，目前擴張到光束開關(guān)，光纖輸送電纜，某些光學加工頭，電源供應(yīng)器，印刷電路板和機械部件。IPG目前已經(jīng)完成了全球的布局，公司目前的銷售重點市場包括中國、北美、歐洲、日本市場，其光纖激光器占據(jù)約60%市場份額。IPG在中國的銷售額增速一直高于其他國家的增速以及其總的銷售增速，是其收入增長的主要來源。2015年中國市場正式超過歐洲市場，成為其全球第一大市場。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2017年其在中國的銷售額為6.21億美元，占比44.1%，2009年～2017年其在中國銷售收入復合增長率為52.7%。

國內(nèi)主要光纖激光器企業(yè)有銳科激光、創(chuàng)鑫激光、杰普特等，其中，銳科激光是國內(nèi)光纖激光器龍頭企業(yè)，全球市場份額約為7%。銳科激光2018年6月實現(xiàn)上市，2015年－2017年，銳科激光分別實現(xiàn)營業(yè)收入3.12億元、5.23億元、9.52億元，截至2018年9月底實現(xiàn)總營收10.85億元，較上年同期增長66.16%；歸屬于上市公司股東的凈利潤為3.64億元，較上年同期增長68.94%。

近年來通過不斷的技術(shù)追趕，銳科激光研制的光纖激光器產(chǎn)品從低到高不斷突破，已逐步實現(xiàn)批量化銷售。光纖激光器在工業(yè)激光器中的市場份額從2013年的33.82%增加至2017年的47.26%，占據(jù)國內(nèi)市場主導地位。與IPG相比，目前以銳科激光為首的國產(chǎn)企業(yè)在中/低功率光纖激光器已占據(jù)主導地位，國內(nèi)市場占有率從2013年的16.67%/72.22%提升至2017年的54.05%/97.11%；銳科激光的高功率產(chǎn)品在國內(nèi)企業(yè)中處于主導地位，與IPG相比正處于加速追趕替代的階段，國內(nèi)市場占有率從2013年的0.80%提升至2017年的8.70%。根據(jù)銳科激光的半年報數(shù)據(jù)，2018上半年高功率取得更大的突破，3300W半年單品銷量為去年的2倍，6000W也實現(xiàn)批量銷售。

未來中國將是全球最大的光纖激光器應(yīng)用市場，如何在市場中占據(jù)優(yōu)勢呢？鑒于光纖激光器具備較高的采購頻次和較低的產(chǎn)線自動化率兩大生意特質(zhì)，這兩大生意特質(zhì)決定了貼近客戶的快速響應(yīng)能力和更低人力成本是核心競爭力。就目前來說，IPG在技術(shù)上仍有絕對的優(yōu)勢，但其在中國沒有生產(chǎn)線，而銳科激光扎根在中國，有很大的區(qū)位優(yōu)勢。此次“嫦娥四號”的應(yīng)用充分展現(xiàn)了我國激光技術(shù)的快速提高，因此隨著國產(chǎn)光纖激光器技術(shù)的提升，國內(nèi)激光器廠商將有極大的發(fā)展空間。

文章來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系我們馬上刪除！

中科同志科技專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)大功率激光器真空焊接爐，目前已經(jīng)在國內(nèi)多家大功率激光器成功使用，無縫替代德國進口真空爐。如果大家對大功率激光器真空焊接有什么疑問，請聯(lián)系我們的技術(shù)專家。m.cqkxsl.com  技術(shù)咨詢：15911019291   13701314315