激光下游應用領域在廣度和深度方面均日益拓展，逐步滲透到國民經濟的多個領域。
激光與生物學、醫學治療及診斷、制藥科學相結合，在激光治療、激光手術、激光診斷等方面已逐步滲透到日常生活中。
激光美容作為醫美的重要手段之一，逐漸被大眾接受甚至依賴，并成為各大醫院皮膚科治療方式之一。
在裝備制造領域，高功率激光設備在航空、航天、汽車、高鐵、船舶等高端裝備制造領域的切割、焊接、測量、打標等環節發揮著越來越重要的作用。
在精細微加工方面，超短脈沖激光在光伏、液晶顯示、半導體、LED、OLED等領域的鉆孔、刻線、劃槽、表面紋理化、表面改性、修整、清洗等環節發揮了不可替代的作用。
激光行業環境分析
自2006年起，激光行業被國家列為國家長期重點支持發展產業，隨后國家陸續出臺一系列相關政策規劃支持行業發展。此外，國家持續大力推動智能制造行業的發展，不斷發布政策規劃和行業標準有效促進行業發展和技術提升。
受益于行業的快速發展，細分工業自動化領域受關注度持續增加。疫情后，工業自動化生產優勢明顯，加快制造業自動化轉型。疊加國內人口老齡化問題深化、人工成本不斷提高，工業自動化生產相關產品需求不斷增加。
隨著機器替代人的進程不斷加速，工業機器人需求量持續增加，將推動工業激光行業的發展。工業機器人結合激光技術形成新的工業加工工藝，不僅提高良品率和減少誤差，而且能24小時無休止運作，縮短生產周期擴大產能，為企業起到降本提效作用。激光工業加工應用領域包括金屬加工、船舶和農機等機械產品制造等，技術不斷創新，助力拓展激光應用領域，為激光行業提供新的發展動力。
滲透率相對低，不斷拓展下游應用領域
激光產業鏈中，上游主要以光學材料、光學元件和器材為主，也包括設備相關的機械、數控、電源和其他輔助配件；中游是以激光器為主的核心部件；下游為激光切割、激光焊接、激光打標等激光設備，這些設備的應用領域主要以工業加工制造為主。
下游應用領域廣泛，包括汽車、通信、醫療、軍事、3C、機械、科學研究等。激光設備成本中，人工及制造成本占總成本的約10%，原材料占總成本的約90%。其中，中游核心部件激光器成本占比約30%-50%。目前，我國激光行業形成以北京、江蘇、湖北、上海和廣東等經濟發達省市為主體的華中地區、環渤海、長江三角洲和珠江三角洲四大激光產業群。
在上游技術與設備領域，部分關鍵原材料如半導體激光芯片等依賴進口，產業鏈配套有待完善，國內市場的進口替代需求較為旺盛。國內自主研發生產高端激光器，特別是光纖激光器的企業數量依然較少，應用于3C電子、精密機械制造等高端產品的工業激光器供不應求。此外，在大功率激光器方面，國外進口產品在現階段仍占據大部分市場，隨著國產千瓦級大功率激光器加快進入市場、國產產品的性價比持續提升，激光器產品的本土化優勢越發明顯。
近年我國激光器領域技術研發水平有較快的提升，商業化發展迅速。國內激光器產品以中低端市場為主，雖然國內已涌現一批具備與全球激光巨頭競爭的企業，但由于高端市場對技術要求較高，國內企業仍有一段距離追趕。目前，中國激光產業下游制造業滲透率約為30%，相比其他制造大國仍然較低。美國（42%）、日本（44%）、德國（46%）激光在下游制造業的滲透率均高出我國10pct以上。我國作為世界制造第一大國，未來激光在制造業的應用將不斷提升，激光產業前景廣闊。
下游應用行業不斷擴展，國內激光加工競爭格局分散
我國激光加工設備行業起步較晚，但近年來發展迅猛。激光設備行業屬于高端技術制造業，長期受到國家產業政策的重點鼓勵和大力支持。國家各政策規劃均強調重點支持激光產業的發展，為產業持續發展提供了廣闊的空間和良好的機遇。2021年中國激光設備產量約為20.19萬臺，同比增長32.92%。
中國市場規模方面，2013-2020年激光設備市場規模呈上升趨勢，年復合增長率為19.83%。2020年市場規模約為692億元，同比增長5.17%。預計2021年市場規模約為740億元，同比增長6.94%。
隨著激光行業的技術不斷提升，激光設備下游應用行業使用率逐漸提升。全球能源危機和環境污染問題日益突出，節能、環保有關行業的發展被高度重視，發展新能源汽車已經在全球范圍內形成共識，各大國際整車企業也陸續發布新能源汽車戰略。其中鋰離子動力電池憑借其高能量密度、輸出功率大、工作溫度范圍寬、環境友好等優點，成為動力電池的主流技術路線。隨著鋰離子電池生產技術的進步和成本降低，鋰離子電池的應用將進一步加深。
自2011年以來，我國新能源汽車產值呈現快速增長趨勢。在國家政策大力支持及新能源汽車推廣應用進程加快的帶動下，中國車用動力電池需求大幅增長。動力電池應用市場的蓬勃發展將拉動激光裝備市場的增長。根據我國《2021-2035年新能源車產業規劃》，到2025年我國新能源汽車新車銷量占比將達到約25%。目前，新能源車滲透率約為19%，未來新能源汽車滲透率將逐步上升，從而推動動力電池需求增長。同時，以激光技術為代表的先進制造技術在不斷推動汽車制造業的更新換代，先進激光加工技術與汽車生產的結合已是大勢所趨。激光技術的應用將有效降低汽車的生產成本，提高汽車生產效率，為現代汽車制造業帶來可觀的經濟效益。此外，隨著滲透率的提升，客戶對新能源汽車及動力電池的安全性能要求將提高，對激光設備的效率、技術水平要求也將提高。
在消費電子方面，隨著社會經濟的發展，消費電子范圍逐漸擴大。近十年，中國逐漸成為世界消費電子制造中心，全球大約70%以上的電子產品均由中國進行制造和裝配，國內消費電子制造業實現了跨越式發展。OLED材料行業在國內受到了政府的大力支持，政府出臺多個政策文件中涉及對OLED材料行業的扶持。隨著國內技術水平提升，產業鏈發展進程加速，國內廠商開始積極布局OLED領域。國內OLED生產線、OLED面板供給端的壟斷市場格局將被打破。2020年OLED國產化率的市場占有率有望提升至20%。國內面板市場仍處于增長期，OLED面板企業崛起將為上游國產激光加工設備帶來持續增量。
激光加工設備機械設備制造行業使用率仍在不斷提高，主要是高技術產業及高端制造業是我國工業轉型的發展方向。伴隨著我國科技投入不斷增加，我國高端技術產業進入快速發展時期。目前，激光加工設備廣泛應用于生產設備和高端裝備制造的切割、焊接和標記的工序上，對于保證設備生產質量、提高生產精度和降低生產風險具有重要作用。
未來隨著下游應用領域不斷擴展，下游需求增加，激光設備產量將不斷增長。2020年，全球激光設備使用率最高的領域為工業加工，占比39.28%，通信與信息、科研與軍事分別占比24.35%、14.04%，分別排名第二、第三位，前三應用領域占比77.67%。儀器儀表與傳感器、醫療美容、娛樂、顯示與打印共占比22.33%。與全球市場相似，2020年工業市場是國內激光設備最大下游應用領域，占比62.40%；信息市場占比22.00%排名第二，科研、醫學和其他市場共占比15.60%。
激光裝備主要由光學系統、機械系統和數控系統組成，按功能劃分主要包括焊接機、打標機、切割機和用于各類特殊材料加工的行業專用設備。激光裝備用于激光切割、激光焊接、激光打標增材制造、半導體顯示、激光檢測等領域的激光器設備統稱為工業激光器設備。激光加工是利用高強度的激光束，經光學系統聚焦后，通過激光束與加工工件的相對運動來實現對工件的加工，實現對材料進行打孔、切割、焊接、熔覆等的一門加工技術。相對于傳統加工工藝，激光加工具有適用對象廣、材料變形小、加工精度高、低能耗、污染小、非接觸式加工、自動化加工等優點，目前已成為一種新型制造技術和手段。
激光加工因激光束能量集中、穩定，適用于硬度大、熔點高等傳統工藝方法較難加工的材料。按照不同的用途，激光加工可分為激光切割、激光打標、激光雕刻和激光焊接等不同工藝。激光加工已被廣泛應用于材料加工、通訊、研發、軍事、醫療等領域，激光加工能力一定程度上體現了國家上述領域的生產加工能力、裝備水平和核心競爭力。歐美等發達國家最先開始將激光器用于加工制造，并在較長時間內占據了較大的市場份額。受益于全球經濟的持續復蘇和國家戰略的深入，全球制造業向發展中國家轉移，亞太地區激光行業市場份額迅速增長。發展中國家在制造業升級過程中，逐步使用激光設備代替傳統設備，是全球激光加工行業市場增長最主要的驅動力之一。
2015-2019年中國激光加工設備市場規模年復合增長率為17.51%，2019年市場規模約為658億元，同比增長8.76%；預計2020年市場規模有小幅度下降，約為645億元，同比下降1.98%。2020年國內激光加工行業競爭格局比較分散，CR5為20.30%。大族激光占據市場份額13.00%，排名第一；華工科技、海目星、帝爾激光、亞威股份分別占據市場份額3.30%、1.80%、1.50%、0.70%。
2020年，激光切割為全球激光加工最主要的工業加工應用領域，占比40.62%。激光焊接、打標、精密金屬加工分別占比13.52%、12.60%、8.76%；同樣，中國激光加工以切割、焊接、打標為主要應用分布，分別占比約為41%、13%、13%。
激光切割
激光切割是利用經聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達到燃點，同時借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質，從而實現將工件割開。在汽車制造領域，激光切割的空間曲線切割技術已獲得廣泛應用。此外，激光切割技術在航天航空領域主要用于特種航空材料的切割，加工的航空航天零部件有發動機火焰筒、鈦合金薄壁機匣、飛機框架等。激光切割成形技術在非金屬材料領域也有著廣泛的應用。激光切割不僅可以切割硬度高、脆性大的材料，也能切割加工柔性材料，如布料、紙張、塑料板、橡膠等。使用激光進行服裝剪裁，可節約衣料10%-12%，提高3倍以上效率。
激光切割可分為激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧氣切割和激光劃片與控制斷裂四類。
激光汽化切割是利用高能量密度的激光束加熱工件，使溫度迅速上升，在非常短的時間內達到材料的沸點，材料開始汽化形成蒸氣，在蒸氣噴出的同時在材料上形成切口。材料的汽化熱一般很大，所以激光汽化切割時需要很大的功率和功率密度。激光汽化切割多用于極薄金屬材料和非金屬材料（如紙、布、木材、塑料和橡皮等）的切割。激光熔化切割是用激光加熱使金屬材料熔化，然后通過與光束同軸的噴嘴噴吹非氧化性氣體，依靠氣體的強大壓力使液態金屬排出形成切口。激光熔化切割不需令金屬完全汽化，所需能量僅為汽化切割的十分之一。激光熔化切割主要用于不易氧化的材料或活性金屬的切割。
激光氧氣切割原理類似于氧乙炔切割，是用激光作為預熱熱源，用氧氣等活性氣體作為切割氣體。噴吹出的氣體一方面與切割金屬作用，發生氧化反應，放出大量的氧化熱；另一方面把熔融的氧化物和熔化物從反應區吹出，在金屬中形成切口。由于切割過程中的氧化反應產生了大量的熱，所以激光氧氣切割所需要的能量為熔化切割的二分之一，切割速度遠遠大于激光汽化切割和熔化切割。激光氧氣切割主要用于碳鋼、鈦鋼以及熱處理鋼等易氧化的金屬材料。
激光劃片是利用高能量密度激光在脆性材料的表面進行掃描，使材料受熱蒸發出一條小槽，在施加一定的壓力，脆性材料會沿小槽處裂開。激光劃片用的激光器一般為Q開關激光器和CO2激光器?？刂茢嗔咽抢眉す饪滩蹠r所產生的陡峭溫度分布，在脆性材料中產生局部熱應力，使材料沿小槽斷開。
相比于其他工業加工切割方式，激光切割的特點是由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快與質量高。大部分激光切割機由數控程序進行控制操作或結合機器人作為切割機器人使用。激光切割作為一種精密的加工方法，幾乎可以切割所有的材料，包括薄金屬板的二維切割或三維切割。
隨著行業的快速發展，國產激光切割機技術的突破性提升，預計激光切割發展將朝著高功率、更高精度以及大幅面的方向前進。此外，國家大力推進智能制造的發展，傳統制造逐漸向智能高端制造轉型，激光切割與智能制造更深入的結合也將是未來發展趨勢，也將是推動激光切割行業發展的動力。
激光焊接
激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技術應用的重要方面之一。激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導向內部擴散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復頻率等參數，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其獨特的優點，已成功應用于微、小型零件的精密焊接中。
激光焊接可分為熱傳導焊接、深熔焊、復合焊接、釬焊、激光傳導焊接，根據不同的原理應用在不同的加工場景。用于焊接的激光器主要有兩種,分別為CO2激光器和Nd.YAG激光器，兩種激光器中的激光都為肉眼不可見紅外光。Nd.YAG激光產生的光束主要是近紅外光（波長為1.06Lm），熱導體對此種波長的光吸收率較高。使用標準的光鏡就能使近紅外波段的光束聚焦為直徑0.25mm。CO2激光的光束為遠紅外光（波長為10.6Lm），需把光鏡的光束聚焦成直徑為0.75mm—0.1mm。Nd.YAG激光功率一般能達到4000-6000W，最大功率能達到10000W；CO2激光功率能達到20000W或以上。
大功率的CO2激光通過小孔效應來解決高反射率的問題，當光斑照射的材料表面熔化時形成小孔，在幾微秒的時間內反射率迅速下降。當CO2激光以10kW以上大功率焊接時，使用氬氣作為保護氣體將經常誘發很強的等離子體，使熔深變淺。使用氦氣作為保護氣體時則無誘發等離子體，因此氦氣成為了CO2激光進行大功率焊接時使用的保護氣體。目前，CO2激光器的發展重點仍集中于設備開發研制，主要方向是如何提高光束質量及其聚焦性能。而用于激發高功率Nd.YAG晶體的二極管激光組合的應用是另一項重要的技術發展課題，需提高激光束的質量令激光加工更有效。采用直接二極管陣列激發輸出波長在近紅外區域的激光，平均功率可達到1kW，光電轉換效率接近50%。二極管具有更長的使用壽命，有利于降低激光設備的維護成本。
中國的激光焊接處于世界較為領先水平，具備較高技術和能力，投入多個國產航空科研項目的原型和產品制造中。中國焊接專家獲得了焊接領域最高學術獎布魯克獎，我國激光焊接水平得到了世界的肯定。激光焊接具有精確度高、效率高、加工材質類型多樣等優勢，應用領域廣泛。相比傳統焊接技術，激光焊接在工業加工滲透率仍然較低，但在動力電池、汽車、消費電子等領域使用率較高。
光纖激光器為主流，國產替代不斷提高
激光器是激光的發生裝置，由增益介質、泵浦源、光學諧振腔組成。激光器增益介質是光子產生的源泉，通過吸收泵浦源產生的能量，使得增益介質從基態躍遷到激發態。由于激發態為不穩定狀態，此時，增益介質將釋放能量回歸到的基態的穩態。在這個釋能的過程中，增益介質產生出光子，且這些光子在能量、波長、方向上具有高度一致性，它們在光學諧振腔不斷反射，往復運動，最終通過半反射鏡射出激光器，形成激光束。
激光器種類較多，較為常見的分類有四種，根據增益介質、輸出功率、輸出波長、工作方式和脈沖寬度不同可有多種分類方式。
1、按照增益介質：激光器的增益介質包括氣體、液體和固體，特定增益介質決定了激光波長、輸出功率和應用領域。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、半導體激光器和光纖激光器等。
2、按照輸出功率：分為低功率（0-100W）、中功率（100-1,000W）、高功率（1,000W以上）；不同功率的激光器適應的應用場景不同。
3、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。不同結構的物質可吸收的光波長范圍不同。
4、按工作方式：可分為連續激光器和脈沖激光器。連續激光器可以在較長一段時間內連續輸出，工作穩定、熱效應高。脈沖激光器以脈沖形式輸出，主要特點是峰值功率高、熱效應??；根據脈沖時間長度，脈沖激光器可進一步分為毫秒、微秒、納秒、皮秒和飛秒，一般而言，脈沖時間越短，單一脈沖能量越高、脈沖寬度越窄、加工精度越高。
因高效率、低維護運營成本等優勢，激光器逐漸受到激光系統集成商的青睞，在不同的下游應用領域中進行對傳統加工方式的替代，為制造業帶來轉變，并推動行業升級換代。
隨著激光器在工業加工領域的應用范圍不斷擴展，預計未來激光器行業發展趨勢將為以下五種方向：
1）脈沖光纖激光器向高平均功率、高峰值功率方向發展；2）連續光纖激光器向超高功率方向發展；3）固體激光器向高功率、超快方向發展；4）向更高亮度方向發展；5）向模塊化、智能化方向發展。
光纖激光器是指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質的激光器，屬于固體激光器的一種，但因增益介質形狀特殊且具有典型的技術和產業優勢，行業中一般將其與其他固體激光器分開進行研究。光纖激光器具有較高的光電轉換效率、結構簡單、光束質量好等特點，目前已成為激光技術發展主流方向和激光產業應用主力軍。典型的光纖激光器主要由光學系統、電源系統、控制系統和機械結構四個部分組成，其中，光學系統由泵浦源、增益光纖、光纖光柵、信號/泵浦合束器及激光傳輸光纜等光學器件材料通過熔接形成全光纖激光器，并在電源系統、控制系統的驅動和監控下實現激光輸出。同時，光纖激光器根據功率大小的不同采用不同的冷卻方式，通常情況下，功率低于200W時采用風冷結構，功率大于200W時采用循環水制冷，以保證激光器在工業環境條件下可靠穩定運行。
光纖激光器在下游制造加工領域使用率較高，主要由于光纖體積、占地面積小，可使用場合廣泛，是光纖激光器的市場占比逐漸增大的主要原因之一。光纖激光器可用光纖直接導出，其加工適應性高，能適應任意空間加工應用；此外，光纖激光器的光束質量較優，能最大化的為制造業企業起到降本提效作用。
市場格局方面，2019年全球光纖激光器市場格局相對集中，CR5占69.85%，前五企業分別為美國IPG、中國銳科激光、美國Nlight、中國創鑫激光、中國杰普特，分別占比為46.79%、10.26%、6.29%、3.61%、2.90%。國內企業光纖激光器技術及產品已達國際化水平，CR5三家企業共占全球市場份額為16.77%。國內方面，美國IPG以約38%市場份額排名第一，銳科激光、創鑫激光、美國Nlight分別市占率約為25%、17%、6%，分別排名第二至四名。相比全球市場，國內CR4占約86%，市場格局更加集中。按功率方面來看，低功率光纖激光器國產替代基本已完成，中功率光纖激光器國產化率正加速提升，中低功率市場競爭情況越發激烈，更多企業向高功率市場進軍。高功率市場主要是技術壁壘因素，高功率光纖激光器市場份額仍由國外企業占據。隨著企業研發技術的提高，對高功率光纖激光器的技術突破，國產化率進程將加快。
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