我国激光器核心元器件进口转国产，助力名族自信

　　激光器是利用受激辐射方法产生可见光或不可见光的一种器件，构造复杂，技术壁垒较高，是大量光学材料和元器件组成的综合系统，居于整个激光产业链的核心中枢位置，主要由光学系统、电源系统、控制系统和机械机构四个部分组成，其中光学系统主要由泵浦源(激励源)、增益介质(工作物质)和谐振腔等光学器件材料组成。

　　作为终端设备的核心光学系统，激光器的性能往往直接决定激光设备输出光束的质量和功率，是下游激光设备最核心的部件。

　　激光器分类

　　激光器可以按照增益介质、输出波长、运转方式、泵浦方式进行分类，具体情况如下图所示。

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　　按增益介质分类

　　根据增益介质的不同，激光器可以分为固态(含固体、半导体、光纤、混合)、液体激光器、气体激光器等。

　　由于稳定性好、功率较高、维护成本低，固态激光器的应用占绝对优势。固态激光器中，半导体激光器具有效率高、体积小、寿命长、低能耗等优点，一方面可以直接应用于激光加工、医疗、通讯、传感、显示、监控及国防应用的核心光源和支撑，已经成为现代激光技术发展的重要基础，具有战略性的发展意义。另一方面，半导体激光器还可以作为固体激光器和光纤激光器等其他激光器的核心泵浦光源，极大地推动了整个激光领域的技术进步。世界各主要发达国家均将其列入国家级发展计划，给予大力支持，并得到快速发展。

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　　按泵浦方式分类

　　激光器按泵浦方式可分为电泵浦、光泵浦、化学泵浦激光器等。电泵浦激光器指以电流方式激励的激光器，气体激光器多以气体放电方式进行激励，而半导体激光器多采用电流注入方式进行激励。

　　光泵浦激光器指以光泵方式激励的激光器，几乎所有固体激光器、液体激光器均属于光泵浦激光器，而半导体激光器被作为光泵浦激光器的核心泵浦光源。

　　化学泵浦激光器指利用化学反应释放的能量对工作物质进行激励的激光器。

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　　按运转方式分类

　　激光器按运转方式主要可以分为连续激光器和脉冲激光器。连续激光器中各能级的粒子数及腔内辐射场均具有稳定分布，其工作特点是工作物质的激励和相应的激光输出可以在一段较长的时间范围内以连续方式持续进行。

　　连续激光器可以在较长一段时间内连续输出激光，但热效应较明显。脉冲激光器指激光功率维持在一定值时所持续的时间，以不连续方式输出激光，主要特点是热效应小，可控性好。

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　　按输出波长分类

　　激光器按照波长可分为红外光激光器、可见光激光器、紫外激光器、深紫外激光器等。不同结构的物质可吸收的光波长范围不同，因此需要各种不同波长的激光器用于不同材料的精细加工或者不同应用场景。红外激光器与紫外激光器是运用最广泛的两种激光器，红外激光器主要应用于“热加工”，将材料表面的物质加热并使其汽化(蒸发)，以除去材料;在薄膜非金属材料加工，半导体晶圆切割，有机玻璃切割、钻孔、打标等领域，高能量的紫外光子直接破坏非金属材料表面的分子键，使分子脱离物体，这种方式不会产生高热量反应，因此通常被称为“冷加工”，紫外激光器在微加工领域具有不可替代的优势。

　　由于紫外光子能量大，难以通过外激励源激励产生一定高功率的连续紫外激光，故紫外激光一般是应用晶体材料非线性效应变频方法产生，因此目前广泛应用工业领域的紫外激光器主要是固体紫外激光器。

　　我国激光器发展现状

　　当前，激光工业在全球发展迅猛，现在已广泛应用于激光智能制造装备、生物医学美容、激光显示、激光雷达、高速光通信、人工智能、机器视觉与传感、3D识别、激光印刷、科研等领域。

　　根据最新数据，2019年，全球激光器销售收入达147.3亿美元，较上年增长7.05%。预计2020年，该市场规模将达到162亿美元，增速接近10%。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，全球激光器的市场规模将继续保持稳定增长。如表1所示。

　　随着激光技术的逐步成熟和产业化，一方面，国产激光设备的质量、技术与服务在竞争中慢慢提高，国产激光产品的崛起正在逐步取代进口的激光产品;另一方面，激光技术的应用比许多传统制造技术更具成本效益，使激光应用得以迅速普及。

　　从激光器产品来看，低功率激光器几乎完全实现国产替代，中功率激光器国产化率提高迅速，高功率尤其万瓦级激光器国产化率较低，核心元器件进口替代正当时。

　　激光加工设备发展情况

　　随着中国经济的发展与国家战略的深入实施，制造业对自动化、智能化生产模式的需求日益增长，中国激光产业也逐渐进入高速发展期。受益于各类金属及非金属部件加工的旺盛需求，激光加工设备市场迎来持续稳定的增长。

　　2020年工业、信息、商业、医学和科研领域的激光设备(含进口)市场销售总收入为692亿元，较2019年同比增长了5.2个百分点。虽然新冠疫情以及世界经济的复苏还存在很大的不确定性影响，但是中国经济持续向好的大趋势不会改变。预计2021年中国激光设备市场整体销售收入为770亿元，将会持续稳定增长。

　　随着“中国制造2025”的提出，我国将加速先进制造技术及自动化技术的应用，实现国家产业技术的又一次升级换代，激光技术也将进一步实现对传统制造技术的替代。未来，传统加工技术替代市场将为激光加工产业的发展提供较大的市场空间，中国已成长为激光加工设备的全球最大单体市场。

　　我国激光行业的未来发展趋势

　　与欧美发达国家相比，我国激光技术起步并不晚，但是在激光技术应用及高端核心技术方面却仍存在着不小的差距，尤其上游半导体激光芯片等核心元器件仍依赖进口。以美国、德国、日本等为代表的发达国家在部分大型工业领域已经基本完成了对传统制造技术的替换，步入“光制造”时代;我国激光应用虽发展迅速，但应用渗透率仍相对较低。作为产业升级的核心技术，激光行业将继续作为国家重点支持领域，并不断扩大应用范围，最终推动我国制造业向“光制造”时代迈进。

　　半导体激光芯片等核心部件逐步实现国产化

　　近年来，我国光纤激光器行业处于快速成长阶段，国产化程度逐年上升。从市场渗透率来看，低功率光纤激光器市场中，2019年国产激光器市场份额高达99.01%;中功率光纤激光器市场中，国产激光器渗透率近年来维持在50%以上的水平;高功率光纤激光器的国产化进程也在逐步推进，从2013年到2019年间实现“从无到有”，并达到了55.56%的渗透率，预计2020年高功率光纤激光器的国产渗透率为57.58%。

　　但高功率半导体激光芯片等核心元器件仍依赖进口，以半导体激光芯片为核心的激光器上游元器件正在逐步实现国产替代，一方面提升国产激光器上游元器件的市场规模，另一方面，随着上游核心元器件的国产化，可提高国内激光器厂商参与国际竞争的能力。

　　激光应用领域渗透速度加快、范围变广

　　随着上游核心光电子元器件逐步实现国产化，激光器应用成本逐步下降，激光器将更深地渗透到众多行业。一方面，对中国而言，激光加工也契合中国制造业重点升级的十大应用领域，预计未来激光加工的应用领域将进一步拓展，市场规模进一步扩大。另一方面，随着无人驾驶、高级辅助驾驶系统、服务型机器人、3D传感等技术的不断普及发展，将更多的应用于汽车、人工智能、消费电子、人脸识别、光通信及国防科研等众多领域。而半导体激光器作为上述激光应用的核心器件或部件，也将获得快速发展空间。

　　更高功率、更好光束质量、更短波长及更快频率方向发展

　　在工业激光器领域，光纤激光器在输出功率、光束质量和亮度等方面自问世以来取得了巨大进步。但更高的功率可提高加工速度，优化加工质量，拓展加工领域至重工业制造，在汽车制造、航空航天制造、能源、机械制造、冶金、轨道交通建设、科研等领域应用于切割、焊接、表面处理等，光纤激光器对功率的指标要求不断提高。相应器件厂商需要不断地提高核心器件性能(如大功率的半导体激光芯片和增益光纤)，光纤激光器功率的提高还需要先进的合束和功率合成等激光调制技术，这都将给大功率半导体激光芯片厂商带来新的要求和挑战。

　　另外，更短波长、更多波长、更快(超快)激光器的发展也是一个重要方向，主要应用于集成电路芯片、显示、消费电子、航空航天等精密微加工，以及生命科学、医疗、传感等领域，对半导体激光芯片也提出了新的要求。

　　用于高功率激光器的光电子元器件需求进一步增长

　　高功率光纤激光器的研发和产业化是产业链协同进步的结果，需要泵浦源、隔离器、合束器等核心光电子元器件的支撑，用于高功率光纤激光器的光电子元器件作为其研发和生产的基础和关键部件，高功率光纤激光器市场不断扩大也带动了上游高功率半导体激光芯片等核心元器件的市场需求。

　　同时，随着国产光纤激光器技术水平的不断提升，实现进口替代已成为必然趋势，在全球的激光器市场份额也将不断提高，这也为本土实力突出的光电子元器件厂商带来巨大的机遇