激光20世紀四項重大發(fā)明之一。1960年T.H.梅曼博士發(fā)明世界上第一臺紅寶石激光器揭開了激光登錄歷史舞臺的序幕，所謂激光（Laser）是指通過受激輻射擴大的光，激光器則是利用受激輻射原理使光在某些受激發(fā)的物質中放大或振蕩發(fā)射的器件。激光與原子能、半導體、計算機共同被視為20世紀的現(xiàn)代四項重大發(fā)明，稱為"最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”，其主要優(yōu)點如方向性強、單色性好、高亮度和高時空相干性，一度引起了科學家們特別是軍事家們廣泛關注，目前已廣泛應用于各大民用和軍用領域，對人類社會進步和發(fā)展起重要作用。
激光技術作為一種新的科學技術有著廣闊的應用前景?？焖?、精準是其最大的優(yōu)勢，激光不僅能夠在精密儀器上打標，還可以對堅硬材質進行快速的切割，對高熔點材質進行焊接。激光機在現(xiàn)代的工業(yè)事業(yè)上功不可沒，并有望成為未來產(chǎn)業(yè)變革核心推動力量。
激光行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈結構
激光器工作原理
激光器指激光的發(fā)生裝置，各種激光器的基本工作原理基本類似，以固體激光器為例，其主要由泵浦系統(tǒng)、增益介質、聚光系統(tǒng)、光學諧振腔及冷卻與濾光系統(tǒng)等五個部分組成：由泵浦系統(tǒng)輻射的光能，經(jīng)過聚焦腔，使在固體增益介質中的激活粒子能夠有效的吸收光能，讓增益介質中形成粒子數(shù)反轉，通過諧振腔，從而輸出激光。
泵浦系統(tǒng)：提供能量使增益物質中上下能級間的粒子數(shù)翻轉。
增益物質：產(chǎn)生受激輻射的物質：激光晶體、半導體、二氧化碳、液體、半導體等等。
聚光系統(tǒng)：將泵浦源與增益物質有效的耦合并決定激光物質上泵浦光密度的分布，從而影響到輸出光束的均勻性、發(fā)散度和光學畸變。
光學諧振腔：由全反射鏡和部分反射鏡組成，提供光學正反饋維持激光持續(xù)振蕩以形成受激發(fā)射，同時限制振蕩光束的方向和頻率以保證輸出激光的高單色性和高定向性。
冷卻和濾光系統(tǒng)：對激光工作物質、泵浦系統(tǒng)和聚光腔進行冷卻，保證激光器的正常使用和保護。
激光器分類及應用
激光產(chǎn)業(yè)鏈的上游為激光晶體材料、特種光纖、光學鏡片、機械和數(shù)控組件，下游為打標、切割、焊接等，而激光器的分類一般是從發(fā)射功率、增益介質、工作模式、脈沖寬度和波段等維度劃分如下：
按照發(fā)射功率的不同，激光器可分為高功率激光器（平均功率大于1000w）、中功率（平均功率在100w-1000w）、低功率激光器（平均功率100w以下）；
按照增益介質的不同，激光器可分為液體激光器、氣體激光器、半導體激光器和固體激光器等（光纖激光器屬于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）；
按照運轉方式不同，激光器可分為連續(xù)激光器、脈沖激光器、可調諧激光器；
按照脈沖激光器的脈沖寬度不同，激光器又可以分為毫秒、微秒、納秒、皮秒、飛秒激光器；
按顯示波段范圍不同，激光器可分為遠、中、近紅外、可見和近紫外激光器。
不同激光器性能差異較大，從增益介質看，光纖和半導體激光器是趨勢。從激光器應用范圍看，根據(jù)增益介質看，固體激光器、光纖激光器（實際為固體激光器一種，單獨拿出來作為區(qū)別）、半導體激光器應用最廣泛：
固體激光器：如YAG晶體固態(tài)激光器，性價比最優(yōu)，主要在工業(yè)等中低端金屬等加工中價格優(yōu)勢明顯，但被光纖等取代趨勢；
光纖激光器：用特種玻璃光纖作為增益介質的激光器，光束能量密度高，轉換效率較高，不需水冷，但造價較高；
半導體激光器：一般采用電激勵，直接實現(xiàn)電光轉換，轉換效率最高，在光通信、精密加工等應用為趨勢；
氣體激光器：工業(yè)領域中低端應用，被光纖取代趨勢；非金屬和生物領域優(yōu)勢明顯；
液體激光器：主要用于有機染料做增益介質，主要應用科學研究、醫(yī)學等細分領域；
自由電子激光器：可將高能電子束的動能直接轉換成相干輻射能，目前正在探索中。
激光技術應用廣泛，短期成本制約長期技術凸顯。激光被稱為“最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”主要是具有高亮度、高方向性、高單色性和高相干性的特性，因此激光在應用到下游領域中，如下圖表中在打標、切割、焊接、微加工、劃片、刻蝕、光刻等與傳統(tǒng)工藝相比具有效率高、速度快、精度高等優(yōu)勢，目前只是由于成本原因（如高功率激光成本高于中低30-50%）未得到充分普及。隨著下游電子終端智能創(chuàng)新（如OLED/LED）、半導體摩爾進化(芯片14nm往0.5nm進化)、汽車輕量化（脆性材料等需求）等對技術要求趨高下，激光加工取代假以時日。
激光行業(yè)應用領域
應用以工業(yè)應用為主，全球激光器市場規(guī)模近800億元
應用材料和通訊兩大主戰(zhàn)場。激光器目前主要應用于通訊、材料加工、研發(fā)與軍事運用、醫(yī)療美容等領域，根據(jù)Laser MarketsResearch/ Strategies Unlimited的數(shù)據(jù)：2017年全球激光器行業(yè)應用領域中材料加工相關的激光器收入51.66億美元，占全球激光器123億美元規(guī)模收入約42%，再一次超越通訊領域成為第一大激光器應用領域（3%差距到8%差距）；研發(fā)與軍事運用相關激光器收入9.22億美元，占全球激光器收入的7%；醫(yī)療美容相關激光器收入9.20億美元，占全球激光器的7%。
材料應用中激光顯示、新能源和3D新領域需求旺盛。我們估測材料加工應用增長過快主要來自于比如在智能手機全面屏等脆性材料加工切割、鋰電池等新能源的精密焊接、醫(yī)療器械和汽車輕量化新材料等大功率焊接以及3D打印增材等新技術需求明顯增多，接下來我們從各個細分領域去剖析激光應用情況。
2010-2017年全球激光產(chǎn)業(yè)下游應用市場占比
應用一：OLED等手機從“0到1”創(chuàng)新未來三年將帶來持續(xù)需求
智能手機等3C領域一直是中小功率激光加工的主要應用。小功率設備在消費電子的應用最為廣泛，主要應用于激光打標、鉆孔、切割、焊接等。例如17年作為消費電子行業(yè)標桿的蘋果迎來創(chuàng)新大年，2.5D玻璃+金屬邊框+內部中板的大變，安卓陣營快速追趕，帶來大量激光設備需求。同時，由于蘋果對精密制造要求提升，加上國產(chǎn)高端機升級潮流，消費需求開始從基礎的功能性領域向高層次轉變，更加強調產(chǎn)品的性能、美感。廠商對手機產(chǎn)品品質要求更高——產(chǎn)品結構上，國產(chǎn)手機模仿蘋果新功能，激光需求將快速提升，供應鏈全面追加升級激光及自動化設備。
激光設備由于輸出的高能激光束可以聚焦到很小的尺寸，其激光打標、激光焊接、激光切割、激光清洗等眾多工藝在智能手機等3C中得到較好的應用：比如（1）手機LOGO、后蓋、PCB等激光打標與雕刻；（2）對手機聽筒、音量孔及內部組件等激光打微孔；（3）對手機中框內部細小零部件和USB線等的激光焊接；（4）對玻璃蓋板、FPC柔性電路板、攝像頭藍寶石保護鏡片以及Home鍵藍寶石保護鏡片的激光切割；（5）對金屬機身鍍膜殘留物的清洗和氣密性檢測等。
“全面屏+OLED+無線充電+雙攝+3D玻璃”等從“0到1”創(chuàng)新對激光帶來持續(xù)需求。手機在后智能時代創(chuàng)新不斷，其中以蘋果、三星巨頭引領的全面屏、3D玻璃、雙攝、無線充電、OLED等是目前能看到接下來幾年最大的創(chuàng)新。其中有近及遠、滲透率有低到高的創(chuàng)新為全面屏、雙攝、無線充電、OLED、3D玻璃，這幾種創(chuàng)新有所區(qū)別但又相互關聯(lián)。
應用二：工業(yè)拉動大功率激光器需求
大功率激光相比傳統(tǒng)方式優(yōu)勢明顯。
工業(yè)制造是公司大功率激光器應用的最大領域之一，主要應用于激光焊接、激光切割、激光弱化等，還可進行金屬表面的硬化，具體應用行業(yè)領域非常廣泛，其中具有代表性的是汽車制造、健身器材、軌道交通、航空航天和農(nóng)業(yè)機械、五金家電等領域。
激光焊接在汽車焊接領域有望逐步替代其它方式，目前主要的汽車焊接方法有電阻電焊、二氧化碳氣體保護焊、激光焊、氬弧焊、電阻束焊等。傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式無法滿足現(xiàn)代汽車制造對精密性和堅固性的要求，而激光焊接在加工中不接觸產(chǎn)品就能實現(xiàn)精密焊接，將成為未來重要的成型方式。隨著汽車向輕量化、高強度發(fā)展，高強度鋼板、合金鋼等材料被應用至車身材料上，憑借切割效率快、精度高等優(yōu)點，激光讓新材料在汽車中加速使用得以實現(xiàn)。隨著全球汽車市場需求的擴大，在汽車智能化進程加速推進的同時，以大功率激光加工技術為代表的先進制造技術也在不斷推動汽車制造業(yè)的更新?lián)Q代，先進激光制造技術與汽車生產(chǎn)的結合已是大勢所趨。
汽車工業(yè)的增長或將推動大功率業(yè)務需求進一步增加。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2017年我國汽車產(chǎn)銷分別完成2901.5萬輛和2887.9萬輛，同比增長3.2%和3%。汽車制造設備主要包括沖壓設備、焊裝設備、涂裝設備、總裝設備等四大工藝設備，據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息估計，焊裝設備占比達到25%，隨著汽車工業(yè)的增長，對大功率激光焊接設備的需求必然進一步增加。公司激光焊接技術相較于切割還處于起步階段（營收比：1:4），未來有望取代其他焊接技術在國內企業(yè)大量應用，市場前景廣闊。
大功率激光設備較傳統(tǒng)常見技術具有諸多優(yōu)勢。就金屬加工的切割設備來說，常見的切割方式主要包括火焰切割、等離子切割和激光切割技術，高功率的激光切割在適合材料類型、切割精度、邊緣質量方面都明顯優(yōu)于等離子切割和火焰切割，有望取代沖床成為主流切割設備。
大功率激光焊接設備將以實現(xiàn)輕量化、整體化結構件制造、精密制造、低成本高效新工藝的需求方向轉變，尤其是一體化集成復合型激光焊接設備將是未來的主流趨勢。
