2019-2020年激光加工装备产业链全景图报告
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2019-2020年 激光加工装备产业链全景图报告
2019年11月18日
激光加工装备产业链全景概览
上游
光
光纤
源
激光晶体
材
CO2
料 发光半导体
巴条
放大器
光
耦合器
学
开关
元
泵浦源
器
合束器
件
光学镜片
光栅
光缆
其 他 原 材 料
钢材 铝材 塑料 电容 电阻 其他通用零部件
中游
光纤激光器
固体激光器
激
气体激光器
光 直接半导体激光器
手机等电子品 医疗 武器
太阳能电池制造 锂电池制造 LED 集成电路
食品与包装
家电五金
厨具卫浴
电气行业
目录 Content
激光的概念、特性及发展历史 激光加工设备：广泛替代传统加工方式 激光器：激光加工设备最核心的单元 激光器的零部件：进口替代仍有较大空间 总结
激光概念和特性：20世纪四大发明之一，最快的刀、最亮的光、最准的尺
与传统的电通信相比，光通信具有容量大、距离长、保密性好、重量轻等优点。
激光两大应用方向：能量激光、信息激光
产业分布：国内四大激光产业带，已初具雏形
我国四大激光产业带：
华中地区：以武汉为代表，我国最大的激 光产业聚集区，100多家相关企业；华中 科技大学、武汉大学等知名高校为依托； 代表性企业华工科技、锐科激光、金运激 光等；
高效率 高精度 低能耗 变形小 易控制
激光打标机：高能刻痕，快速、防伪
激光打标：是利用高能量的激光束照在工件表面上，使工件表面材料气化，露出深层物质， 从而在工件表面刻出文字或图形。激光打标是非接触加工，打标速度快，运行成本低，无污 染，适用于金属、玻璃、陶瓷、木材等多种材料。在打标的瞬间，光能迅速转化为热能，工 件不会变形也不会产生应力，准确性非常高；
高能量密度：激光加工的功率密度可达107W/cm2以上，是火焰、电弧等加工方式功率密度的 数千乃至数万倍；较高的功率密度意味着激光可以对加工对象上非常微小的区域进行加工， 而不导致该微区域周围的材料受到影响，因此加工精度和加工效率都更高。
两个特征，带来多点优势
两个特征 非接触加工
高能量密度
多点优势
环渤海区域：以北京为代表的市场拥有大 量IT、通信、医疗、机械公司，激光产品 的需求旺盛，带动了激光产业蓬勃发展， 代表性企业有大恒科技、国科世纪等。
我国激光产业带的分布
目录 Content
激光的概念、特性及发展历史 激光加工设备：广泛替代传统加工方式 激光器：激光加工设备最核心的单元 激光器的零部件：进口替代仍有较大空间 总结
业应用进入高速发展阶段。
激光技术的发展历史
激光的两大方向：能量激光、信息激光
强度高、单色性好、相干性好、方向性好等特点决定了激光两大应用场景： 能量激光：激光有极高能量密度的突出优点，该特点在材料加工、武器、医疗等领域有重要
应用。 信息激光：激光单色性、方向性好，适合作为信息传递（光通信）及距离测量（光测量）。
主要替代油墨喷码、化学腐蚀、电火花加工等技术：传统技术速度慢、效率低，而且存在污 染，标志也不够清晰。激光打标技术产生之后，逐渐代替了传统的油墨打标等技术。其中嵌 入式激光打标机具有集成度高、价格低、打标质量高等优点，是打标机技术发展的未来方向。
激光打标机示意图
应用场景广泛
激光切割机：刃若秋霜，快速、精密
珠三角：广州、深圳海运发达、出口便利， 激光产业出口额占到全国激光产品出口的 三成以上，已成为继武汉之后国内第二的 激光产业聚集地，代表性企业大族激光、 正业科技、联赢激光、杰普特、光韵达等；
长三角：完善的激光产业链，有着一批高 科技术企业引领地区的激光产业发展，包 括亚威股份、天弘激光、波长光电，飞博 激光等；
激光加工装备：两个特征，多点优势，顺应精密制造的大潮流
激光加工是精密加工技术的代表，主要增长驱动力来自对传统加工方式的替代：与其他加工 方式相比，激光加工有着高效率、高精度、低能耗、材料变形小、易控制等优点，这些优点 都与激光加工的“非接触加工”和“高能量密度”两个特性关系密切：
非接触加工：激光完全依靠激光与材料相互作用产生的热量来完成，整个过程中不存在加工 刀具与材料相接触的情况，使得被加工材料不受到力的作用，残余应力比较小，由于光束的 直径可控制到很小，因此精度也较高；
原子能级跃迁示意图
受激辐射过程示意图
激光的特点
激光技术的历史：年轻的技术，下游应用广泛开花结果
1970s年代方步入商用，目前在快速发展阶段： 爱因斯坦在1917年最先提出受激辐射； 1960年世界第一台红宝石固体激光器出现； 1970s激光器进入商用时代。 经过对激光束与物质相互作用机理的探索，激光的应用领域也不断扩张，20世纪90年代后行
器
准分子激光器
染料激光器
机
加工台
械
机械臂
系
机柜
统
机械手
数
伺服电机
控
控制器
系
I/O设备
统
控制软件
电源
其 他
散热系统 传感器 分析仪
防护镜
下游
切割机
焊接设备
成 套 激 光 设 备
打标机 内雕机 钻孔机 熔覆设备 激光手术系统 裂片机
ຫໍສະໝຸດ Baidu
激光清洗设备
3D打印设备
应用领域
汽车
机械制造
航空航天
轨道交通
下 游 应 用 场 景
激光切割：是将激光束聚焦成很小的光斑，在照射点处使材料瞬间达到汽化温度，形成孔洞， 随着激光束与工件相对运动，达到切割材料的效果。
兼顾精度和效率：中高功率的激光切割机可以切割钢材等金属材料，低功率激光切割机可对 木材、PCB、FPC、布料、玻璃等材料进行切割，甚至可以穿过透光物质对密闭空间内的材料 进行精准切割，在汽车制造、3C制造等领域应用广泛。激光切割的切缝窄、切割速度快、热 影响区小，切割面质量好、不会产生机械应力，是名副其实的优良加工技术。
激光被称为20世纪四大发明之一：激光不是自然界中存在的光，而是人类基于量子论发明 出来的光。将激光与自然光区别开来的，一是激光的特点，二是激光产生的过程：
激光被称为“最快的刀、最亮的光、最准的尺”：激光与自然光相比，具有强度高、单色 性好、相干性好、方向性好等特点。
激光是原子受激辐射的产物：原子受到泵浦源能量的激励可跃迁到高能量状态，此时当其 遇到一个外来的特定频率的光子时，会释放出一个完全相同的光子，这两个光子又会使更多 的原子发生跃迁并产生相同的光子，这个过程称为受激辐射，所产生的光称为“激光”。受 激辐射发出的光子和外来光子的频率、位相、传播方向以及偏振状态完全相同，因此激光具 有强度高、单色性好、相干性好、方向性好等特点。
2019年11月18日
激光加工装备产业链全景概览
上游
光
光纤
源
激光晶体
材
CO2
料 发光半导体
巴条
放大器
光
耦合器
学
开关
元
泵浦源
器
合束器
件
光学镜片
光栅
光缆
其 他 原 材 料
钢材 铝材 塑料 电容 电阻 其他通用零部件
中游
光纤激光器
固体激光器
激
气体激光器
光 直接半导体激光器
手机等电子品 医疗 武器
太阳能电池制造 锂电池制造 LED 集成电路
食品与包装
家电五金
厨具卫浴
电气行业
目录 Content
激光的概念、特性及发展历史 激光加工设备：广泛替代传统加工方式 激光器：激光加工设备最核心的单元 激光器的零部件：进口替代仍有较大空间 总结
激光概念和特性：20世纪四大发明之一，最快的刀、最亮的光、最准的尺
与传统的电通信相比，光通信具有容量大、距离长、保密性好、重量轻等优点。
激光两大应用方向：能量激光、信息激光
产业分布：国内四大激光产业带，已初具雏形
我国四大激光产业带：
华中地区：以武汉为代表，我国最大的激 光产业聚集区，100多家相关企业；华中 科技大学、武汉大学等知名高校为依托； 代表性企业华工科技、锐科激光、金运激 光等；
高效率 高精度 低能耗 变形小 易控制
激光打标机：高能刻痕，快速、防伪
激光打标：是利用高能量的激光束照在工件表面上，使工件表面材料气化，露出深层物质， 从而在工件表面刻出文字或图形。激光打标是非接触加工，打标速度快，运行成本低，无污 染，适用于金属、玻璃、陶瓷、木材等多种材料。在打标的瞬间，光能迅速转化为热能，工 件不会变形也不会产生应力，准确性非常高；
高能量密度：激光加工的功率密度可达107W/cm2以上，是火焰、电弧等加工方式功率密度的 数千乃至数万倍；较高的功率密度意味着激光可以对加工对象上非常微小的区域进行加工， 而不导致该微区域周围的材料受到影响，因此加工精度和加工效率都更高。
两个特征，带来多点优势
两个特征 非接触加工
高能量密度
多点优势
环渤海区域：以北京为代表的市场拥有大 量IT、通信、医疗、机械公司，激光产品 的需求旺盛，带动了激光产业蓬勃发展， 代表性企业有大恒科技、国科世纪等。
我国激光产业带的分布
目录 Content
激光的概念、特性及发展历史 激光加工设备：广泛替代传统加工方式 激光器：激光加工设备最核心的单元 激光器的零部件：进口替代仍有较大空间 总结
业应用进入高速发展阶段。
激光技术的发展历史
激光的两大方向：能量激光、信息激光
强度高、单色性好、相干性好、方向性好等特点决定了激光两大应用场景： 能量激光：激光有极高能量密度的突出优点，该特点在材料加工、武器、医疗等领域有重要
应用。 信息激光：激光单色性、方向性好，适合作为信息传递（光通信）及距离测量（光测量）。
主要替代油墨喷码、化学腐蚀、电火花加工等技术：传统技术速度慢、效率低，而且存在污 染，标志也不够清晰。激光打标技术产生之后，逐渐代替了传统的油墨打标等技术。其中嵌 入式激光打标机具有集成度高、价格低、打标质量高等优点，是打标机技术发展的未来方向。
激光打标机示意图
应用场景广泛
激光切割机：刃若秋霜，快速、精密
珠三角：广州、深圳海运发达、出口便利， 激光产业出口额占到全国激光产品出口的 三成以上，已成为继武汉之后国内第二的 激光产业聚集地，代表性企业大族激光、 正业科技、联赢激光、杰普特、光韵达等；
长三角：完善的激光产业链，有着一批高 科技术企业引领地区的激光产业发展，包 括亚威股份、天弘激光、波长光电，飞博 激光等；
激光加工装备：两个特征，多点优势，顺应精密制造的大潮流
激光加工是精密加工技术的代表，主要增长驱动力来自对传统加工方式的替代：与其他加工 方式相比，激光加工有着高效率、高精度、低能耗、材料变形小、易控制等优点，这些优点 都与激光加工的“非接触加工”和“高能量密度”两个特性关系密切：
非接触加工：激光完全依靠激光与材料相互作用产生的热量来完成，整个过程中不存在加工 刀具与材料相接触的情况，使得被加工材料不受到力的作用，残余应力比较小，由于光束的 直径可控制到很小，因此精度也较高；
原子能级跃迁示意图
受激辐射过程示意图
激光的特点
激光技术的历史：年轻的技术，下游应用广泛开花结果
1970s年代方步入商用，目前在快速发展阶段： 爱因斯坦在1917年最先提出受激辐射； 1960年世界第一台红宝石固体激光器出现； 1970s激光器进入商用时代。 经过对激光束与物质相互作用机理的探索，激光的应用领域也不断扩张，20世纪90年代后行
器
准分子激光器
染料激光器
机
加工台
械
机械臂
系
机柜
统
机械手
数
伺服电机
控
控制器
系
I/O设备
统
控制软件
电源
其 他
散热系统 传感器 分析仪
防护镜
下游
切割机
焊接设备
成 套 激 光 设 备
打标机 内雕机 钻孔机 熔覆设备 激光手术系统 裂片机
ຫໍສະໝຸດ Baidu
激光清洗设备
3D打印设备
应用领域
汽车
机械制造
航空航天
轨道交通
下 游 应 用 场 景
激光切割：是将激光束聚焦成很小的光斑，在照射点处使材料瞬间达到汽化温度，形成孔洞， 随着激光束与工件相对运动，达到切割材料的效果。
兼顾精度和效率：中高功率的激光切割机可以切割钢材等金属材料，低功率激光切割机可对 木材、PCB、FPC、布料、玻璃等材料进行切割，甚至可以穿过透光物质对密闭空间内的材料 进行精准切割，在汽车制造、3C制造等领域应用广泛。激光切割的切缝窄、切割速度快、热 影响区小，切割面质量好、不会产生机械应力，是名副其实的优良加工技术。
激光被称为20世纪四大发明之一：激光不是自然界中存在的光，而是人类基于量子论发明 出来的光。将激光与自然光区别开来的，一是激光的特点，二是激光产生的过程：
激光被称为“最快的刀、最亮的光、最准的尺”：激光与自然光相比，具有强度高、单色 性好、相干性好、方向性好等特点。
激光是原子受激辐射的产物：原子受到泵浦源能量的激励可跃迁到高能量状态，此时当其 遇到一个外来的特定频率的光子时，会释放出一个完全相同的光子，这两个光子又会使更多 的原子发生跃迁并产生相同的光子，这个过程称为受激辐射，所产生的光称为“激光”。受 激辐射发出的光子和外来光子的频率、位相、传播方向以及偏振状态完全相同，因此激光具 有强度高、单色性好、相干性好、方向性好等特点。