成本高昂是過去限制激光顯示產業發展的因素，產業降本有望提升激光顯示在下游應用場景中的滲透率，進一步開拓潛在市場空間。我們認為，研究激光顯示產品原材料構成以及相關行業產業化、國產化的發展對激光顯示行業滲透率提升進程具有重要參考意義。激光顯示產品核心原材料包括：激光器、顯示芯片以及鏡頭，本篇報告側重于對激光器進行詳細分析，激光器是光源的核心器件，光源在激光顯示產品成本占比約40%。

1.1 激光器構造

激光器是利用受激輻射方法產生可見光或不可見光的一種器件，構造復雜，技術壁壘較高，是大量光學材料和元器件組成的綜合系統，居于整個激光產業鏈的核心中樞位置，主要由光學系統、電源系統、控制系統和機械機構四個部分組成，其中光學系統主要由泵浦源（激勵源）、增益介質（工作物質）和諧振腔等光學器件材料組成。作為終端設備的核心光學系統，激光器的性能往往直接決定激光設備輸出光束的質量和功率，是下游激光設備最核心的部件。

泵浦源（激勵源）為增益介質提供能量激勵。增益介質受激后產生光子從而生成并放大激光。諧振腔是光子特性（頻率、相位和運行方向）的調節場所，通過控制腔內光子振蕩來獲得高質量的輸出光源。

1.2 激光器類型

根據增益介質的不同，激光器可以分為固態（含固體、半導體、光纖、混合）、液體激光器、氣體激光器等。由于穩定性好、功率較高、維護成本低，固態激光器的應用占絕對優勢。固態激光器中，半導體激光器具有效率高、體積小、壽命長、低能耗等優點，已經成為現代激光技術發展的重要基礎，具有戰略性的發展意義。

顯示光子類型下，半導體激光器可分為紅、綠、藍三色激光器。固態激光器中的半導體激光器可直接使用也可作為光纖激光器和固體激光器等其他激光器的泵浦。依據不同的光子類型，下游激光器類型眾多。顯示光子分為紅、綠、藍三色激光器，主要用于激光電視、激光投影、汽車車燈等領域。

1.3 激光器產業鏈

激光器產業鏈上游由光學材料、光學器件、數控系統及電學器件構成，是激光產業的基石，準入門檻較高。代表企業：國外企業Lumentum，Ⅱ-Ⅵ，歐司朗以及國內企業福晶科技、海創光電等。中游是利用上游激光芯片及光電器件、模組、光學元件等作為泵浦源進行各類激光器的制造與銷售，包含光纖激光器及半導體激光器等。代表企業包括國外企業IPG、SPI以及國內企業創鑫激光及銳科激光等。下游指激光加工設備，終端包含汽車、石油、航空航天等應用行業。

2.1 中國激光技術起步早，停滯期后加速追趕

我國激光技術起步較早，起初與國際差距不大，在上世紀60年代，激光器研發進程與國際同步，在十余年的停滯期間與國際拉開差距，1980年后我國激光行業步入快速發展階段，中國政府將激光技術列為2006-2020年期間重點發展的前沿技術之一，而今我國中低功率的光纖激光器已完全實現國產化替代。

2.2 光纖激光器實現國產替代，半導體激光器國產化率仍處較低水平

半導體激光器占全球激光器市場規模的40-45%。Laser Focus World數據顯示，2015-2021年預計全球激光器市場規模從97億元提升到185億元，其中二極管激光器（即半導體激光器）占比在40%-45%區間，預計市場規模從42億元提升至79億元。

激光器用途廣泛，應用于娛樂、顯示與打印領域激光器銷售額達4.40億美元，占比約為3%。激光器的用途十分廣泛，目前可應用于材料加工、通訊、傳感、研發、軍事、醫療等領域。據《2020年中國激光產業發展報告》數據顯示，2019年材料加工與光刻市場/通信與光儲存市場/科研與軍事市場/醫療與美容市場/儀器與傳感器市場/娛樂、顯示與打印市場的銷售額分別為60/40/18/13/12/4億美元，占比分別為41%/27%/12%/9%/8%/3%。

政策大力支持激光行業發展，我國激光行業迎來快速發展階段，國產化進展加快。21世紀以來，我國發布多項政策大力支持激光行業發展，2009年科技部發布《國家火炬計劃優先發展技術領域》，提出要發展新型激光加工設備，包括大功率激光器、激光精密加工和蝕刻成套設備、激光切割設別等。2017年我國將高性能激光器、準分子激光退火設備、半導體激光器件、高性能全固態激光器件、光纖激光器件、固態激光材料以及稀土激光晶體等納入到戰略性新興產業重點產品。

我國激光器行業規模發展迅速，在全球激光器市場中所占比重逐步提升。2020年中國激光器市場規模達109億元，占全球激光器市場69%的份額。從激光器結構來看，國產光纖激光器行業發展迅速，已逐步實現由以來進口向自主研發、替代進口到出口的轉變。據2020年中國激光產業發展報告數據顯示，預計至2020年小功率光纖激光器可以近100%國產化，中功率/大功率光纖激光器國產化率預計為61%/58%。

中國半導體激光器產業化較晚，國產化率較低。2019年中國半導體激光器市場規模僅占全球半導體激光器行業的5%。半導體激光器除了隨著直接使用之外，也是光纖激光器的泵浦源，隨著我國光纖激光器行業的快速發展，半導體激光器將與工業激光市場共同發展，并隨著光纖激光器的爆發而迎來新的增長點，2015-2019年我國半導體激光器行業市場規模從9億元提升至20億元，期間復合增長率達23%。

3.1 激光顯示技術核心器件——三基色單色激光器

激光顯示使用三基色單色激光器（紅色、藍色、綠色激光器）或單色激光器+熒光輪進行顯示成像。顯示用激光器經歷了從氣體激光器、全固態激光器到半導體激光器的轉變。早期，顯示光源主要為氬離子激光 / 氪離子激光等氣體激光器。由于氣體激光器體積大、耗電高、壽命短且易損壞，不能使激光顯示技術實現產業化；上世紀80年代末，大功率半導體激光及全固態激光器應用于激光顯示領域，激光顯示技術向實用化邁進；進入21世紀后，半導體激光器性能提升，應用于激光顯示中具競爭力，中科院許祖彥院士曾總結過半導體激光器作為顯示光源的優勢：1）可由電流直接激勵，效率更高；2）工作物質衰減較慢，使用壽命長；3）體積小。