產(chǎn)業(yè)上游：比重小 空間大

產(chǎn)業(yè)上游主要為激光材料及配套元器件。

主要包括：激光晶體、激光氣體、激光燈、激光電源、激光加工鍍膜、激光器元部件、激光配套軟件等。

代表公司有：福晶科技、光庫科技、高德紅外、華光光電、東駿激光、Oclaro等。

產(chǎn)品中游：攻關(guān)難 利潤高

產(chǎn)業(yè)中游主要為各種激光器及其配套設(shè)備。

主要包括：固體激光器、半導(dǎo)體激光器、光纖激光器、氣體激光器、液體激光器、其他激光器、激光器二極管、數(shù)控設(shè)備、計(jì)算機(jī)、設(shè)備及包裝、機(jī)電產(chǎn)品、儀器儀表、激光模塊等。

代表公司有：IPG、Coherent、LUMENTUM、銳科激光、II-VI、n-Light、大恒科技等。

產(chǎn)業(yè)下游：技術(shù)應(yīng)用群雄并起 企業(yè)數(shù)量最多

產(chǎn)業(yè)下游距離生活最近，主要為激光應(yīng)用產(chǎn)品、消費(fèi)產(chǎn)品及儀器設(shè)備等。

主要包括：激光加工、光通信、光存儲、激光醫(yī)療、激光標(biāo)記、激光照排和印刷、激光測量、激光顯示、激光武器。位于產(chǎn)業(yè)下游的企業(yè)數(shù)量最多。

代表公司有：聯(lián)贏激光、ESIO、圣石激光、大族激光、光博士、華工科技、邦德激光、德中技術(shù)、天弘激光、Coherent、亞威股份、光韻達(dá)、正業(yè)科技、金運(yùn)激光等。

中國的激光產(chǎn)業(yè)在地域上呈現(xiàn)出很強(qiáng)的集聚性，目前已經(jīng)形成華中，珠三角，長三角，環(huán)渤海四大激光產(chǎn)業(yè)帶。

武漢光谷是國內(nèi)一大極具規(guī)模的光電產(chǎn)業(yè)集群中心，集聚了國內(nèi)超過200家知名激光企業(yè)，包括華工科技、銳科激光、金運(yùn)激光、高德紅外等激光領(lǐng)域知名企業(yè)。

武漢光谷是名副其實(shí)的中國激光谷，擁有完整激光產(chǎn)業(yè)鏈，集中了國內(nèi)激光領(lǐng)域眾多專家和技術(shù)人才，武漢光谷擁有專業(yè)化、規(guī)模化的產(chǎn)學(xué)研國家級基地，在激光相關(guān)技術(shù)上占據(jù)國內(nèi)領(lǐng)先地位。

珠三角地區(qū)是中國激光行業(yè)的另一大集聚中心，相關(guān)產(chǎn)業(yè)主要分布深圳、廣州、東莞、佛山這幾大城市，珠三角激光產(chǎn)業(yè)群的重心在深圳。深圳擁有大族激光、光韻達(dá)、聯(lián)贏激光、創(chuàng)鑫激光、杰普特光電等眾多業(yè)內(nèi)知名企業(yè)，涉及的激光應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。

在市場化運(yùn)作方面，深圳有著華中區(qū)域難以匹敵的優(yōu)勢，2014年深圳的激光產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已經(jīng)超過武漢，成為了激光產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值第一城市，珠三角地區(qū)的激光產(chǎn)業(yè)出口額占到全國激光產(chǎn)品出口的三成以上。

長三角區(qū)域是我國激光產(chǎn)業(yè)主要聚集帶之一，激光產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)完善，長三角激光產(chǎn)業(yè)主要分布在上海、南京、溫州、蘇州、寧波等地，擁有眾多激光元器件、激光器以及激光應(yīng)用設(shè)備制造廠家。

環(huán)渤海地區(qū)是繼華中、珠三角之后形成的又一激光產(chǎn)業(yè)重地。環(huán)渤海區(qū)域的激光產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)實(shí)力較強(qiáng)，以北京為代表的市場聚集了大批IT、通信行業(yè)相關(guān)企業(yè)，對激光產(chǎn)品的需求旺盛。蓬勃的市場需求，帶動了這一區(qū)域激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。總體而言，環(huán)渤海區(qū)域的激光企業(yè)主要集中在北京，天津，沈陽，大連等城市。

一、激光原理

圖：受激輻射示意簡圖

激光由激發(fā)輻射過程產(chǎn)生。LASER 是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的縮寫，受激發(fā)射（Stimulated emission）是由愛因斯坦1917 年提出，狄拉克1927 年首次實(shí)驗(yàn)證明受激發(fā)射存在。除受激輻射外另外一種光的發(fā)射過程是自發(fā)輻射。

受激輻射的原理核心是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和能級躍遷。受到激勵光子的輻射，處于低能級E1 上的粒子（工作粒子可以是分子、原子、電子、離子以及準(zhǔn)分子）躍遷至高能級E2 上，當(dāng)足夠多的粒子受到激發(fā)，則會發(fā)生粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)（處于高能級的粒子數(shù)量多于處于低能級的電子），此后躍遷至低能級E1 并輻射一個能量為E2-E1（=hv），并與激勵光子完全相同的光子。

受激輻射與自發(fā)輻射最重要的區(qū)別在于干涉性。自發(fā)發(fā)射是粒子在不受外界輻射場情況下的自發(fā)過程，自發(fā)輻射的光子傳播方向和偏振態(tài)是無規(guī)分布，而受激發(fā)射是在外界輻射場控制下的發(fā)光過程，受激產(chǎn)能的光子的頻率、相位、傳播方向和偏振態(tài)與外界輻射場完全相同。這也是激光具有方向一致、亮度極高、能量集中的本質(zhì)原因。

二、激光器的工作原理和結(jié)構(gòu)

圖：激光器光學(xué)原理示意簡圖

激光器是激光的發(fā)生裝臵，有三大功能部件：泵浦源、增益介質(zhì)、諧振腔。泵浦源為激光器提供光源，增益介質(zhì)（也稱為工作物質(zhì)）吸收泵浦源提供的能量后將光放大，諧振腔為泵浦光源與增益介質(zhì)之間的回路，振腔振蕩選模輸出激光。

?泵浦源作為能量源，作用是產(chǎn)生光子對增益介質(zhì)進(jìn)行激勵。泵浦源發(fā)出的光子將增益介質(zhì)中的粒子從基態(tài)泵浦（pump）到高能級，以實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。激勵機(jī)制包括光學(xué)激勵（光泵浦）、氣體放電激勵、化學(xué)激勵、核能激勵；目前泵浦源一般采用高功率半導(dǎo)體激光器（LD），主要作用是完成電能到光能的轉(zhuǎn)化。

?增益介質(zhì)用來實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)并放大光，同時(shí)決定輸出激光的波長。增益介質(zhì)可以采用液體、氣體和固體。增益介質(zhì)的基本要求是在受激后產(chǎn)生光子而不是光熱轉(zhuǎn)化，以及增益介質(zhì)中的粒子需處于相對孤立的狀態(tài)，才可能發(fā)生能級間的躍遷。

?諧振腔主要起到“儲存”、“提純”激光的作用。諧振腔通常由兩塊反射鏡構(gòu)成，也可以用耦合器構(gòu)成各種環(huán)形諧振腔。光子在反射鏡之間來回反射，不斷在增益介質(zhì)中引起受激輻射，產(chǎn)生高強(qiáng)度的激光。同時(shí)，諧振腔可使腔內(nèi)的光子有一致的頻率/波長、相位和運(yùn)行方向，而使得激光具有良好的方向性和相干性。

三、激光器的分類

激光器分類

激光器較為常見的分類有四種，即按增益介質(zhì)、輸出功率、工作方式和脈沖寬度區(qū)分。

?按照增益介質(zhì)（工作物質(zhì)）：激光器的增益介質(zhì)包括氣體、液體和固定，特定增益介質(zhì)決定了激光波長、輸出功率和應(yīng)用領(lǐng)域。氣體中具有代表性的是CO2 氣體激光器，固體中具有代表性的包括紅寶石激光器、半導(dǎo)體激光器和光纖激光器、YAG 激光器等。

?按照輸出功率：可以分為小功率（0-100W）、中功率（100-1KW）、高功率（1KW 以上）；但有時(shí)也將100-1.5KW 范圍內(nèi)定義為中功率。不同功率的激光器適應(yīng)的應(yīng)用場景不同。

?按工作方式：可分為連續(xù)激光器和脈沖激光器。連續(xù)激光器可以在較長一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)輸出，工作穩(wěn)定、熱效應(yīng)高。脈沖激光器以脈沖形式輸出，主要特點(diǎn)是峰值功率高、熱效應(yīng)小；根據(jù)脈沖時(shí)間長度，脈沖激光器可進(jìn)一步分為毫秒、微秒、納秒、皮秒和飛秒，一般而言，脈沖時(shí)間越短，單一脈沖能量越高、脈沖寬度越窄、加工精度越高。

?按輸出波長：可分為紅外激光器、可見光激光器、紫外激光器等。不同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)可吸收的光波長范圍不同，例如金屬對近紅外光吸收率較高。

核心觀點(diǎn)：

從增益介質(zhì)來看，光纖激光器是大勢所；

從輸出功率來看，大功率成為群雄角逐的焦點(diǎn)；

從工作方式來看，連續(xù)和脈沖各顯神通；

從激光波長來看，可調(diào)諧性決定適用廣度。

四、光纖激發(fā)器

圖：光纖激光器示意圖

光纖激光器是指利用摻稀土元素的玻璃光纖作為增益介質(zhì)的激光器。光纖激光器一般用光纖光柵作為諧振腔，半導(dǎo)體激光器作為泵浦源，泵浦光從合束器耦合進(jìn)入增益光纖，在包層內(nèi)多次反射穿過摻雜纖芯，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)并輸出激光。光纖激光器可整體化設(shè)計(jì)，可靠性高、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)緊湊、制造成本較低。

光纖激光器常被分為脈沖和連續(xù)光纖激光器。脈沖激光器整體增速低于中高功率連續(xù)激光器，且壁壘較低，國內(nèi)參與者較多，市場競爭激烈。目前國內(nèi)廠商產(chǎn)品性能較進(jìn)口產(chǎn)品相差無幾，但價(jià)格約為進(jìn)口產(chǎn)品的一半。

光纖激光器也可分為單模和多模。單模光纖激光器采用單模光纖作為增益介質(zhì)，只穩(wěn)定運(yùn)行基模激光，單激光能量集中、發(fā)散角小，在需要高能量密度的激光加工中很有優(yōu)勢，但單模激光器功率一般在2KW以下。多模光纖激光器中同時(shí)存在基模和其他高階模式的激光，因此光束發(fā)散、光斑較大、功率更高，比較適合于需要較大加熱面積的加工。

五、激光產(chǎn)業(yè)國內(nèi)重點(diǎn)公司企業(yè)

上游公司企業(yè)：

福晶科技以光學(xué)晶體、精密光學(xué)元件及激光器件的研發(fā)生產(chǎn)為主，廣泛應(yīng)用于行業(yè)中游的激光、光通訊等工業(yè)領(lǐng)域。

圖：福晶科技生產(chǎn)的三硼酸鋰晶體（LBO Crystal）

高德紅外主營以紅外熱成像技術(shù)為核心的探測器及機(jī)芯模組，廣泛應(yīng)用于中下游的光電系統(tǒng)及武器系統(tǒng)。

光庫科技則主攻高性能光無源器件，在光纖激光、光纖通訊、航天航空、傳感探測等重要領(lǐng)域皆有應(yīng)用。

中游公司企業(yè)：

銳科激光專門從事高功率光纖激光器及核心器件的研發(fā)和規(guī)模化生產(chǎn)，是國內(nèi)最大并具有全球影響力的光纖激光器研發(fā)和生產(chǎn)基地，率先研制出第一臺擁有自主產(chǎn)權(quán)的一萬瓦光纖激光器，為下游激光設(shè)備的制造提供動力。

圖：銳科激光生產(chǎn)的單模組連續(xù)光纖激光器

大恒科技主營光機(jī)電一體化產(chǎn)品及信息技術(shù)及辦公自動化產(chǎn)品，多款精密光機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件產(chǎn)品、超快激光器及應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)品，包括用于教學(xué)、科研的高精度產(chǎn)品、用于衛(wèi)星測距、工業(yè)精密加工、太赫茲光譜儀、光柵蝕刻的皮秒、飛秒激光器，還有用于醫(yī)療方面的光學(xué)元件及儀器等。

下游公司企業(yè)：

大族激光體量最大，覆蓋面廣，形成了以激光技術(shù)為核心，輻射激光器、智能裝備、應(yīng)用電子、半導(dǎo)體與顯示面板、新能源鋰電、機(jī)器人、LED、家電五金、汽車等行業(yè)，涵蓋了行業(yè)的中下游，具有國內(nèi)激光行業(yè)龍頭的地位。

正業(yè)科技主要將激光技術(shù)應(yīng)用在液晶模組、新能源、PCB、焊接等行業(yè)，高端裝備及自動化產(chǎn)線是業(yè)績增長的主力軍。

亞威股份以金屬成形機(jī)床起家，憑借前瞻性布局激光及智能制造，為自己的發(fā)展建造了“三駕馬車”，其激光加工裝備在市場上獲得較高評價(jià)。

光韻達(dá)以精密激光應(yīng)用技術(shù)研究為基礎(chǔ)，致力于利用“精密激光技術(shù)”＋“智能技術(shù)”取代和突破傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高集成度、小型化、個性化。主營增材制造（激光3D打印）、激光三維電路（3D－LDS）、柔性線路板激光成型、精密激光應(yīng)用等產(chǎn)品，推動行業(yè)朝精細(xì)化、精密化方向發(fā)展，提高客戶產(chǎn)品附加值。

金運(yùn)激光在激光領(lǐng)域以激光智能化設(shè)備制造為基礎(chǔ)，幫助傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)向數(shù)字化、柔性化升級，同時(shí)還涵蓋3D打印、AR／VR、3D互動顯示、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等數(shù)字領(lǐng)域。

總結(jié)

雖然，國內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)已經(jīng)具備了一定規(guī)模，市場份額也在不斷增長當(dāng)中。華中、華南、華東地區(qū)均已形成完整激光產(chǎn)業(yè)鏈，并達(dá)到一定規(guī)模。

不過也應(yīng)該清醒地認(rèn)識到，與國外激光龍頭企業(yè)們相比，國內(nèi)激光企業(yè)仍然存在一些差距，在激光技術(shù)與應(yīng)用方面，許多關(guān)鍵技術(shù)和核心元器件都對國外廠商存在依賴性，正是這方面的原因制約著國內(nèi)廠家的進(jìn)一步發(fā)展。

特別是在高功率激光器方面，仍然難以取得與國外企業(yè)平等較量的地位，在市場競爭力一些方面存在不足。不過由于國內(nèi)激光市場向好發(fā)展，加上廠家們研發(fā)實(shí)力的不斷提升，國產(chǎn)競爭力正迎頭趕上。相信在不久的將來，國內(nèi)激光行業(yè)一定會一路披荊斬棘，收獲更大市場份額。