12月8日凌晨2時(shí)，中國將“嫦娥四號(hào)”探測器送上太空的成功舉措再度引起全球矚目。與以往不同的是，此次應(yīng)用的激光測距、激光三維成像技術(shù)更加準(zhǔn)確探測月球的狀況，為科研人員提供大量可靠性驗(yàn)證和有效的數(shù)據(jù)。

激光技術(shù)是20世紀(jì)現(xiàn)代四項(xiàng)重大發(fā)明之一，也是影響全球未來發(fā)展的重大關(guān)鍵技術(shù)，21世紀(jì)廣泛應(yīng)用于民用和軍用領(lǐng)域，相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)已逐漸成為多國政府重點(diǎn)扶持并由科研院所和企業(yè)共同主導(dǎo)的國家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。民用方面，在機(jī)械加工、汽車制造、飛天航空、電子制造、醫(yī)療美容等產(chǎn)業(yè)廣泛應(yīng)用；軍用方面，隨著激光技術(shù)的發(fā)展及研發(fā)應(yīng)用不斷成熟，激光定向能武器成為各國重點(diǎn)支持和發(fā)展的新概念武器，而光纖激光器綜合性能優(yōu)異，兼具高光束質(zhì)量和高功率、散熱性好，結(jié)構(gòu)簡單可規(guī)?；a(chǎn)等諸多優(yōu)勢，已成為新一代先進(jìn)武器的首選光源之一，并成為激光市場主流選擇并有望繼續(xù)高增長。

光纖激光器技術(shù)淺析

光纖激光器屬于高精密度機(jī)器，需要在特殊的環(huán)境下通過精密的制造工藝完成。常見的光纖激光器主要由光學(xué)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)四個(gè)部分組成，其中，光學(xué)系統(tǒng)由泵浦源、增益光纖、光纖光柵、信號(hào)/泵浦合束器及激光傳輸光纜等光學(xué)器件材料通過熔接形成全光纖激光器，并在電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)和監(jiān)控下實(shí)現(xiàn)激光輸出。光纖激光器工藝設(shè)計(jì)和流程管理需在長期生產(chǎn)過程中摸索和積累，并經(jīng)管理環(huán)節(jié)長期磨合才能達(dá)到預(yù)期的效果。

圖1 典型光纖激光器光學(xué)系統(tǒng)

光纖激光器作為新一代的工業(yè)激光器，已廣泛應(yīng)用于激光雕刻、激光打標(biāo)、激光切割、激光焊接、激光醫(yī)療及增材制造等領(lǐng)域，并在等高端裝備制造領(lǐng)域需求旺盛。近年來，隨著激光加工替代傳統(tǒng)制造工藝進(jìn)程的不斷加快，下游行業(yè)對(duì)于光纖激光器的需求不斷上升，增材制造產(chǎn)業(yè)的不斷擴(kuò)張也加速推動(dòng)了光纖激光器的發(fā)展。

利好政策持續(xù)推進(jìn) 光纖激光器國產(chǎn)替代增長顯著

為支持光纖激光器行業(yè)發(fā)展，近十多年來，國務(wù)院、國家發(fā)改委、工信部、科技部等部門陸續(xù)頒布了一系列支持政策：

2018年4月，工信部發(fā)布的《智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試管理規(guī)范》提出，加快激光雷達(dá)核心零部件企業(yè)加快科技創(chuàng)新。

2017年12月，工信部聯(lián)合12部委共同發(fā)布的《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2017-2020年）》確定，提升激光/電子束高效選區(qū)熔化、大型整體構(gòu)件激光及電子束送粉/送絲熔化沉積、液態(tài)金屬噴墨打印等增材制造裝備質(zhì)量性能及可靠性。提升高光束質(zhì)量激光器及光束整形系統(tǒng)、高品質(zhì)電子槍及高速掃描系統(tǒng)，大功率激光掃描振鏡……等器件質(zhì)量性能。

2017年11月，工信部發(fā)布的《高端智能再制造行動(dòng)計(jì)劃（2018-2020年）》提出，鼓勵(lì)應(yīng)用激光、電子束等高技術(shù)含量的再制造技術(shù)，面向大型機(jī)電裝備開展專業(yè)化、個(gè)性化再制造技術(shù)服務(wù)，培育一批服務(wù)型高端智能再制造企業(yè)。

2017年5月，科技部聯(lián)合多部委共同發(fā)布的《“十三五”國家基礎(chǔ)研究專項(xiàng)規(guī)劃》提出，在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)方面，圍繞網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、3D打印和激光制造、智能機(jī)器人、重點(diǎn)基礎(chǔ)材料與先進(jìn)電子材料研究等，解決產(chǎn)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)問題，為培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)提供科學(xué)支撐。

2017年4月，科技部發(fā)布的《“十三五”先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》要求，研究激光器動(dòng)力學(xué)，掌握激光晶體/光學(xué)晶體、半導(dǎo)體激光芯片等激光器關(guān)鍵功能部件的國產(chǎn)化。針對(duì)高端制造用激光器的迫切需求，開展工業(yè)化光纖/半導(dǎo)體大功率激光器制造技術(shù)、工業(yè)化超快（飛秒、皮秒）激光器制造技術(shù)、工業(yè)化短（紫外、深紫外）波長激光器制造技術(shù)等方面的研究，開展激光器標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)高性能激光器及核心關(guān)鍵部件的國產(chǎn)化與產(chǎn)業(yè)化。

2016年10月，科技部發(fā)布的《2017年度增材制造重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目申報(bào)指南》要求，針對(duì)激光制造/增材制造裝備需求，開發(fā)傳輸組件、功率合束器等大功率光纖激光關(guān)鍵器件；開展光束質(zhì)量控制、非線性抑制、光譜控制、多路光纖激光功率合成等關(guān)鍵技術(shù)研究；研究高功率泵浦、散熱、輸出功率穩(wěn)定性及光致暗化等關(guān)鍵技術(shù)；發(fā)展工業(yè)化大功率光纖激光器系統(tǒng)集成和模塊化組裝技術(shù)。

2016年7月，國務(wù)院發(fā)布《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》提出，要加快研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大功率光纖激光器。

2016年2月，科技部發(fā)布的《國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃》明確將“激光器的研制”列入國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃。

2015年5月，國務(wù)院提出《中國制造2025》將智能制造作為主攻方向，推進(jìn)制造過程智能化，在重點(diǎn)領(lǐng)域重點(diǎn)試點(diǎn)建設(shè)智能工廠/數(shù)字化車間，加快人機(jī)智能交互、工業(yè)機(jī)器人、智能物流管理、增材制造等技術(shù)和裝備在生產(chǎn)過程中的應(yīng)用。

2014年2月，科技部發(fā)布的《“十二五”科技支撐計(jì)劃》要求將“工業(yè)激光器及其成套設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用示范”項(xiàng)目納入“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目。

2011年7月，工信部、社科院聯(lián)合發(fā)布了《中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)政策報(bào)告》，報(bào)告提出，“十二五”時(shí)期，我國工業(yè)發(fā)展的主題將由“調(diào)整和振興”向“轉(zhuǎn)型與升級(jí)”轉(zhuǎn)變。工業(yè)發(fā)展方向呈現(xiàn)重化工業(yè)進(jìn)一步深化、先進(jìn)制造業(yè)加速發(fā)展、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)快速培育、信息化和工業(yè)化深度融合的顯著特征。

2011年6月，國家發(fā)改委聯(lián)合多部委發(fā)布的《當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南（2011年度）》，將激光加工技術(shù)及設(shè)備列入先進(jìn)制造領(lǐng)域，進(jìn)行優(yōu)先發(fā)展、重點(diǎn)發(fā)展。

2010年10月，國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，規(guī)劃提到“掌握戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)”，提出發(fā)展激光應(yīng)用及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

2009年10月，科技部《國家火炬計(jì)劃優(yōu)先發(fā)展技術(shù)領(lǐng)域》將“激光器”和特種光纖等列入國家火炬計(jì)劃優(yōu)先發(fā)展技術(shù)。

2006年2月，國務(wù)院發(fā)起的《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》提出，將激光列為重點(diǎn)發(fā)展的高新技術(shù)和關(guān)鍵支撐技術(shù)，明確光纖激光器及激光應(yīng)用產(chǎn)業(yè)屬于國家重點(diǎn)支持項(xiàng)目。

在利好政策的引領(lǐng)和大力推動(dòng)下，近年來我國激光器國產(chǎn)化程度得到了顯著提升。展望未來，預(yù)計(jì)在產(chǎn)業(yè)政策持續(xù)推動(dòng)下，國內(nèi)激光器技術(shù)將逐漸接近國外一流水平，并憑借著更為出色的性價(jià)比替代進(jìn)口光纖激光器。

光纖激光器行業(yè)市場發(fā)展概況

近年來，光纖激光器憑借優(yōu)異的綜合性能受到眾多下游客戶青睞，具體來看，光纖激光器具備光束質(zhì)量好、輸出功率高、散熱性好、穩(wěn)定性優(yōu)異、重量體積小、結(jié)構(gòu)簡單易于工業(yè)化生產(chǎn)等諸多優(yōu)勢。

憑借出色的綜合性能，光纖激光器迅速在工業(yè)激光器市場得到了放量，再加上傳統(tǒng)替代和新興應(yīng)用場景的不斷開發(fā)，光纖激光器在全球的市場占比提升加快，2017年已經(jīng)占據(jù)了工業(yè)激光器市場半壁江山。據(jù)OFweek行業(yè)研究統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，從全球范圍來看，2013年光纖激光器的工業(yè)市場份額占比約為1/3，但到2017年其市場份額已達(dá)到47%以上，2014-2017市場占有率平均每年增長3.4個(gè)百分點(diǎn)。2017年，全球工業(yè)激光器銷售額較2016年超26%，其中，光纖激光器同比增長約34%。

國內(nèi)市場方面，近年來，光纖激光器在工業(yè)應(yīng)用加大，早期國外光纖激光器占絕大多數(shù)份額，2015年僅IPG一家國外光纖激光器企業(yè)在中國市場份額高達(dá)73%，國產(chǎn)化率僅27%；但隨著國內(nèi)激光技術(shù)的提升，到了2017年，國外光纖激光器企業(yè)市場份額下降到60%左右，國產(chǎn)化率提高到約40%，通過加緊研發(fā)技術(shù)追趕，國產(chǎn)光纖激光器市場份額有望進(jìn)一步擴(kuò)大。

此外，隨著以材料加工市場為例，光纖激光器憑借高功率高光質(zhì)特性逐漸在宏觀材料加工市場得到重用；另一方面憑借自身極高的光源質(zhì)量，其在微觀材料加工領(lǐng)域也有望逐漸放量。綜上，光纖激光器憑借自身優(yōu)異特性推動(dòng)其全球市場份額進(jìn)一步放大，成為名副其實(shí)的第三代激光技術(shù)。

國內(nèi)外光纖激光器巨頭對(duì)比

光纖激光器的市場具有較高的技術(shù)壁壘，海外主要光纖激光器企有IPG、Coherent、Trumpf、nLight等，其中，IPG無疑是全球光纖激光器的龍頭，近年來隨著激光技術(shù)的應(yīng)用廣泛，其營收增長飛速，從2006年收入1.43億美元，到2017年實(shí)現(xiàn)14.09億美元，復(fù)合增長率23.1%，截至2018年9月底實(shí)現(xiàn)總營收11.3億美元，同比增長7.82%；凈利潤6.33億美元，同比增長7.72%。

IPG在光纖激光器研發(fā)方面擁有頂尖的技術(shù)，IPG的垂直整合實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體二極管、有源光纖、無源光纖和特種光學(xué)元件的自制，目前擴(kuò)張到光束開關(guān)，光纖輸送電纜，某些光學(xué)加工頭，電源供應(yīng)器，印刷電路板和機(jī)械部件。IPG目前已經(jīng)完成了全球的布局，公司目前的銷售重點(diǎn)市場包括中國、北美、歐洲、日本市場，其光纖激光器占據(jù)約60%市場份額。IPG在中國的銷售額增速一直高于其他國家的增速以及其總的銷售增速，是其收入增長的主要來源。2015年中國市場正式超過歐洲市場，成為其全球第一大市場。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2017年其在中國的銷售額為6.21億美元，占比44.1%，2009年～2017年其在中國銷售收入復(fù)合增長率為52.7%。

國內(nèi)主要光纖激光器企業(yè)有銳科激光、創(chuàng)鑫激光、杰普特等，其中，銳科激光是國內(nèi)光纖激光器龍頭企業(yè)，全球市場份額約為7%。銳科激光2018年6月實(shí)現(xiàn)上市，2015年－2017年，銳科激光分別實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入3.12億元、5.23億元、9.52億元，截至2018年9月底實(shí)現(xiàn)總營收10.85億元，較上年同期增長66.16%；歸屬于上市公司股東的凈利潤為3.64億元，較上年同期增長68.94%。

未來中國將是全球最大的光纖激光器應(yīng)用市場，如何在市場中占據(jù)優(yōu)勢呢？鑒于光纖激光器具備較高的采購頻次和較低的產(chǎn)線自動(dòng)化率兩大生意特質(zhì)，這兩大生意特質(zhì)決定了貼近客戶的快速響應(yīng)能力和更低人力成本是核心競爭力。就目前來說，IPG在技術(shù)上仍有絕對(duì)的優(yōu)勢，但其在中國沒有生產(chǎn)線，而銳科激光扎根在中國，有很大的區(qū)位優(yōu)勢。此次“嫦娥四號(hào)”的應(yīng)用充分展現(xiàn)了我國激光技術(shù)的快速提高，因此隨著國產(chǎn)光纖激光器技術(shù)的提升，國內(nèi)激光器廠商將有極大的發(fā)展空間。