激光器誕生于1960年,目前光纖技術是前沿課題。
1917年愛因斯坦提出“光與物質相互作用”技術理論,指出存在“受激輻射的光放大”現(xiàn)象。1960年美國科學家梅曼宣布世界上第一臺激光器誕生,從此激光開始引入實用領域。
1962年半導體二極管激光器被前蘇聯(lián)科學家尼古拉-巴索夫發(fā)明,此后逐漸成為目前小型商用激光器的支柱。1970年后康寧公司開發(fā)出低衰減光纖,光纖激光器逐步進入商用化。
激光器主要可分為氣體激光器、固體激光器、半導體激光器和染料激光器四大類,主要應用于工業(yè)、醫(yī)療、電新等領域。光纖激光器作為目前最為活躍的光源器件,是研究的熱點技術之一。
光纖激光器于1970年后進入商用化,稀土摻雜雙包層石英光纖是關鍵技術之一。摻雜光纖的發(fā)展起源于光纖激光器的研究,1963-1964年光纖激光器和放大器概念被提出,受限于功率損耗直到1970年康寧公司開發(fā)出衰減小于20dB/km的光纖才使得光纖激光器逐步商用化;
上個世紀80年代末出現(xiàn)稀土摻雜雙包層石英光纖技術,成為了高功率光纖激光研究的關鍵技術之一;為解決傳統(tǒng)單模缺陷,大模場面積雙包層有源光纖成為目前有源光纖研制的熱點。
目前,稀土摻雜雙包層晶體光纖(PCF)的出現(xiàn)突破了稀土摻雜雙包層石英光纖工藝極限,為光纖研究帶來了新的可能和機遇。
光纖激光性能優(yōu)勢明顯,在工業(yè)激光器的市場份額呈增長趨勢。
相對于其他激光器,光纖激光器具有輸出激光光束質量好、能量密度高、電光效率高、使用方便、可加工材料范圍廣等特點,廣泛應用于雕刻/打標、切割/鉆孔、熔覆/焊接、表面處理等加工處理環(huán)節(jié)。
根據IndustrialLaserSolutions的數(shù)據顯示,2017年光纖激光器行業(yè)市場規(guī)模超過20億美元,在全球工業(yè)激光器市場中占比達到42.7%。
由于光纖激光、直接半導體激光和碟片激光等新型激光技術的出現(xiàn)及普及,近兩年來CO2激光器的應用市場不斷萎縮,市場占比在逐年減小,2017年,CO2激光器在全球工業(yè)激光器市場中占比20.2%。半導體激光器和固體激光器市場占比分別為19.5%、18%。
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北美的光纖激光器技術領先,歐洲的技術緊隨其后。
根據2018激光產業(yè)發(fā)展報告顯示,Trumpf公司等光纖激光器生產商設立在歐洲,Trumpf的2017年營收36.2億美元,同比增長11.30%,領跑所有激光產業(yè)龍頭公司。
美國是第一個將光纖激光器用于制造業(yè)和進行高功率激光應用的國家,全球知名的大型光纖激光器生產商,如IPG、Coherent、nLight等公司總部都設立在美國,Coherent和IPG2017年營收分別為17.2億美元和14.09億美元,分別同比增長101%和40.02%。
激光器市場集中度逐漸提升,IPG、相干與通快處于行業(yè)領先地位。
激光器市場集中度緩慢提升,龍頭公司市場支配能力強,根據OFWeek激光網及Bloomberg、Wind的數(shù)據整理,2017年IPG、Coheren(t相干)和Trump(f通快)公司市占率合計約為41.84%,IPG、Coherent(相干)、Trumpf(通快)、II-VI和銳科激光合計市占率約為46.32%。
IPG憑借在光纖激光器中的技術優(yōu)勢保持市場領先地位,在高功率光纖激光器產品中具有較大競爭優(yōu)勢。
Coherent公司產品覆蓋廣,2016年收購Rofin后進入高功率光纖激光器領域,目前主要產品涉及二氧化碳激光器、光纖激光器和半導體激光器等主流激光器產品。
Trumpf(通快)公司是工業(yè)用激光器及激光系統(tǒng)領域的全球領導者,公司總部位于德國,該公司2008年收購世界領先的光纖激光器廠商英國SPI公司。
IPG公司覆蓋范圍最全面,中國本土企業(yè)在產品線上仍有差距。
IPG公司光纖激光器產品覆蓋范圍最全面且產品系列多樣化,包含脈沖激光器(皮秒&飛秒激光器、納秒激光器)、準連續(xù)激光器和連續(xù)激光器等。
Coherent相干公司在合并Rofin公司后產品系列拓寬,HlighLightFL/DL系列產品線覆蓋低中高功率連續(xù)激光器與納秒激光器。nLight恩耐公司主要光纖激光器產品系列為CFL,可提供500W至8000W輸出功率。
中國本土企業(yè)銳科激光與創(chuàng)鑫激光產品主要涉及納秒激光器、準連續(xù)激光器和連續(xù)激光器,多模組最大輸出功率可達12kW。
國外公司完成全面垂直整合,高毛利率為龍頭特征。國外激光器龍頭IPG、相干(Coherent)實施全面的垂直整合策略,設計制造所有關鍵部件能夠實現(xiàn)產品低成本和性能高穩(wěn)定性,從而獲得穩(wěn)定高毛利率。
國內激光器廠商已掌握大部分元件制造技術,但光纖介質、高功率激光芯片和高功率光纖光柵核心元器件仍依賴進口。目前國內激光器龍頭公司銳科激光毛利率水平較高,核心元器件若進一步國產化可以為國內廠商業(yè)績提供充足支撐。
2016年后全球激光產業(yè)格局調整頻繁,重要并購重組主要由大企業(yè)主導。
主要激光器廠商進行重組并購活動更多地是實現(xiàn)業(yè)務層面上的補充和拓展,2016年3月相干收購羅芬公司進軍高功率光纖激光領域,2017年包括美國Teradiode,、大通激光、瑞士Onefive,、英國Powerlase等從事激光器的公司均被收購。
通過重組活動,大企業(yè)正逐步完善業(yè)務布局增強競爭力,爭奪更多的市場份額。與此同時激光行業(yè)新應用不斷出現(xiàn),中小企業(yè)從細分市場中獲得生存空間。
▌國內光纖激光器行業(yè):核心技術差距仍在,國產化進程加速
中國激光產業(yè)進入快速發(fā)展期,2018年激光器及激光設備市場銷售額有望突破600億元。
受益于消費電子、新能源、PCB電路板等加工設備的需求旺盛,在經過2016年增速放緩后,激光成套加工設備市場迎來全面快速增長。
根據《2018中國激光產業(yè)發(fā)展報告》的統(tǒng)計與分析,2017年全行業(yè)的銷售收入增長超過25%,幾家龍頭企業(yè)的收入增幅突破40%。2017年中國工業(yè)激光器及激光設備市場銷售總收入達到495億元,同比增長28.6%,2018年銷售額有望突破600億元。
國內光纖激光器企業(yè)起步較晚,銳科激光在國產廠商中市場份額領先,創(chuàng)鑫激光緊隨其后。
2007年開始,以銳科激光為代表的國內企業(yè)逐步實現(xiàn)了從低功率到高功率的光纖激光器的產業(yè)化,但主要銷售產品集中在價格和附加值較低的中低功率領域,高功率光纖激光器產品仍以國外公司產品為主。
目前,光纖激光器主要生產企業(yè)有銳科激光,創(chuàng)鑫激光,杰普特光電等。銳科激光及創(chuàng)鑫激光相對規(guī)模較大,根據中國激光雜志社的數(shù)據顯示,2016年銳科和創(chuàng)鑫分別占據市場份額的12.10%與10.30%,為國內廠商相對龍頭。杰普特憑借MOPA激光器鞏固了自己的行業(yè)地位,聯(lián)品激光與中科光匯發(fā)展迅速。
根據中國光博會的報道,中科光匯在連續(xù)激光器方面已有6KW的產品。其它品牌包括上海飛博、武漢安揚、國神光電、46所、東方銳鐳、歐泰激光等都有一定發(fā)展。
國內光纖激光器行業(yè)步入快速發(fā)展階段,逐步實現(xiàn)由依賴進口到進口替代到出口的轉變。
我國光纖激光器行業(yè)處于快速成長階段,據中國產業(yè)信息網,從光纖激光器國內的滲透率情況看,2016年低功率光纖激光器市場中國產設備市場份額高達85%,已占領大部分市場。
中功率光纖激光器國產化率快速提升,國產激光器滲透率從2013年的17%提升至2016年的58%。高功率光纖激光器的國產化進程也在逐步推進,從2013年到2016年間從無到有,達到了7%的滲透率。
國內龍頭廠商進入市場,倒逼海外光纖激光器廠商降價。
在光纖激光器實現(xiàn)國產化之前,我國光纖激光器基本依賴進口,價格昂貴,供貨周期長。由于國內廠商的技術研發(fā)和不斷突破,我國國產激光器的滲透率不斷上升,尤其在2016年小功率光纖激光器已達到85%的國產化率。
國產光纖激光器的成本優(yōu)勢傳導至價格優(yōu)勢,打破了海外激光器的壟斷地位,使海外光纖激光廠商被迫降價。
根據中國產業(yè)信息網的統(tǒng)計,以進口的IPG光纖激光器為例,2016年4月份,光纖激光器在國內的售價已明顯低于2012年時的售價,以一臺進口的10W脈沖激光器為例,此前每臺價格約為7~8萬元,現(xiàn)在跌至3萬元左右。
小功率激光器的降幅遠高于中大功率激光器。具體原因,是因為小功率激光器國產化率高,國內廠商進入市場倒逼海外光纖激光龍頭降價;而中高功率激光器,市場國產化率低,國內下游企業(yè)議價能力弱,價格降幅反而小于小功率激光器。
以2000W高功率激光器為例,2012-2016年市場均價由130-160萬降到100-140萬,降幅僅在20%左右。
國產光纖激光器及零部件的品質與國外同類產品相比仍存在較大差距。雖然國內一些激光廠商已研制出6KW的高功率光纖激光器,
但根據OFweek激光網,國內80%的高功率光纖激光器需要依靠進口。從光纖激光器的組件來看,抽運源封裝、抽運耦合器、激光合束器、特種光纖、激光傳輸組件已實現(xiàn)國產化,并全面應用到中、高功率批量化產品中,例如可進行抽運源封裝的西安炬光科技、從事特種光纖生產的武漢長飛光纖光纜,都是國產企業(yè)的佼佼者,但是高功率光纖光柵和高功率光閘幾乎全部依賴進口。
零部件進口使國內企業(yè)產能受制于人,并成為垂直整合的阻礙。OFweek激光網顯示,國內市場需要的高功率光閘全部來自瑞典的Optoskand公司。
我國企業(yè)的產能受制于國外企業(yè)的產能,喪失主動性。關鍵技術受制于人制約了我國國產高功率光纖激光器的發(fā)展,也使零部件成本高于垂直整合后的實現(xiàn)零部件完全自制的龍頭公司的零部件成本。
2017年銳科激光完成對武漢睿芯85%股權收購,實現(xiàn)了特種光纖的自制,但技術含量更高的泵浦源芯片仍在研制中。
持續(xù)看好具備技術壁壘并有能力實施垂直整合的光纖激光器國產龍頭企業(yè)。由于光纖激光技術發(fā)展成熟、優(yōu)勢突出,對傳統(tǒng)加工及YAG、CO2等其他類型激光器的替代效果明顯,光纖激光器未來的增長需求可觀。
當前,我國光纖激光器行業(yè)正處于快速發(fā)展階段,我們認為,龍頭企業(yè)憑借較為穩(wěn)定的產品銷售可支撐較大研發(fā)投入,以攻關高端技術形成壁壘凸顯競爭力。
若國內龍頭公司有能力實施垂直整合,憑借相比國際較低的成本優(yōu)勢,進口替代空間可觀,甚至有望搶占國際市場份額。百度搜索“樂晴智庫”獲得更多行業(yè)報告。
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