一、我國激光產業蓬勃發展，逐漸實現上游光器件國產替代
歐美在激光產業具有先發優勢，我國逐漸實現國產替代
激光的發明可以追溯到20世紀早期，很快便被廣泛應用于各個領域，并深刻地影響了科學、技術、經濟和社會的發展及變革，是20世紀與原子能、半導體、 計算機齊名的四項重大發明之一，推動現代光子物理學科的兩大分支能量光子學和信息光子學的蓬勃發展。歐美地區作為激光技術、激光設備的起源與發 展重要區域，具有先發優勢和領先地位。其激光產品應用的技術先進程度、滲透優勢更為明顯，在機械、汽車、航空、鋼鐵、造船、電子等大型制造產業 中，基本完成了激光加工工藝對傳統加工工藝的替代更新，進入“光加工”時代，同時涌現出一批知名的激光領域企業。在我國政策指引與基礎共性研究 取得長足進步的背景下，我國激光產業的質量、技術與服務在競爭中慢慢提高，逐步實現由依賴進口向自主研發、替代進口到出口的轉變。
長期政策支持+普及率提升，我國激光產業市場規模攀升
激光技術是我國制造業轉型升級的關鍵支撐技術之一，長期以來受到國家產業政策的重點鼓勵和大力支持。《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006- 2020 年）》、《當前優先發展的高技術產業化重點領域指南》、《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》、《“十三五”國家科技創新規劃》、 《2017 年度增材制造重點專項項目申報指南》等國家政策、發展規劃和項目指南均強調重點支持激光產業的發展，為產業持續快速發展提供了廣闊的產業 政策空間和良好機遇。
激光技術普及率提升，我國激光設備、激光器市場增速遠高于全球平均水平。激光技術的應用比許多傳統制造技術更具成本優勢，使激光設備在我國得以迅 速普及，疊加國產激光產品的崛起正在逐步取代進口的激光產品，我國激光設備和激光器蓬勃發展。我國激光設備2022年市場規模預計將達920億元， 2023年后至2026年將維持20%左右的同比增速。根據Laser Focus World數據，2017-2021年，全球激光器市場規模從138億美元增長至 185 億美元，復 合年均增速約為7.6%；同期我國激光器市場規模從70億美元增長至127億美元，復合年均增速約為16.2%，遠高于全球增速。
上游光芯片、光器件準入門檻高，是激光產業的基石
激光產業鏈上游是利用半導體原材料、高端裝備以及相關的生產輔料制造激光芯片、光電器件等，是激光產業的基石，準入門檻較高。產業 鏈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，包括直接半導體激光器、二氧化碳激 光器、固體激光器、光纖激光器等；下游行業主要指各類激光器的應用領域，包括工業加工裝備、激光雷達、光通信、醫療美容等應用行業。
A股光電子器件上市公司一覽
光芯片：國內光芯片標的稀缺，現階段以高端芯片國產替代為目標。海外光芯片公司擁有先發優勢，普遍具有從光芯片、光收發組件、光模 塊全產業鏈覆蓋能力，建立起較高的行業壁壘。而我國與國外產業領先水平存在一定差距離，尤其是高速率光芯片嚴重依賴進口。以激光器 芯片為例，我國能夠規模量產 10G 及以下中低速率激光器芯片，但 25G 激光器芯片僅少部分廠商實現批量發貨，25G 以上速率激光器芯片 大部分廠商仍在研發或小規模試產階段。 光器件：市場整體呈現充分競爭格局，各類器件種類繁多，生產廠商眾多，行業的市場化程度高。
激光器決定光束質量和功率，是激光產業核心部件
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。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，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，其中光學系統主要包括 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。
激光器可按照增益介質、泵浦方式等多種標準進行分類
激光器存在多種分類方式，較為常見的分類依據有增益介質、運轉方式、輸出波長、泵浦方式等。按增益介質劃分，氣體激光器中具有代表性的 是CO?氣體激光器，固體激光器中具有代表性的是寶石激光器、YAG激光器、光纖激光器及半導體激光器等。
材料加工與光刻是激光最大應用市場，科研與軍事市場增長潛力最大
材料加工與光刻一直是激光最大應用市場，科研與軍事市場增長潛力最大。根據Strategies Unlimited，2020年全球激光產業市場規模約 為167.6億美元，2021年市場規模有望繼續取得17%左右的增長達到196億美元。2020年材料加工與光刻市場、通信與光存儲市場、科研 與軍事市場、醫療與美容市場、儀器與傳感器市場及娛樂、顯示與打印市場占比分別為39.8%、25.5%、14.8%、7.7%、8.7%、3.6%， 2021年預計分別增長17%、10%、32%、14%、18%及18%。
二、激光上游賦能千行百業，算力時代網絡底座基石
工業：工業激光器2026E達88億美元，光纖激光器占比過半
工業激光器作為材料加工領域應用的主要激光器，預計2026年市場規模將穩步提升至88億美元。在以亞太地區為代表的全球先進制造業快速發展背景下， 激光應用領域不斷拓展，應用程度持續加深，高端工業領域對激光設備的需求激增。億渡數據預計2021年工業占我國激光設備下游應用63%，未來仍將是 助推激光產業發展的重要驅動力。作為激光加工設備的核心部件，工業激光器元器件行業將面臨良好的發展機遇。Laser Focus World預測2020年全球工 業激光器市場規模為51.6億美元，而Industry Perspective預計2021年至2026年年均復合增長率為11.3%，2026年整體市場規模可達88.08億美元。
從應用領域來看，工業激光器主要用于金屬切割、焊接和打標，合計占比超過65%；此外，精密金屬加工、顯示、半導體也是工業激光器的重點應用行業。 從激光器分類上看，市場份額最大的是光纖激光器，2018年至2020年的銷售占比均超過50%。其中2020年全球光纖激光器銷售額占比為52.7%；固體激 光器銷售額占比16.7%；氣體激光器銷售占比15.6%；直接半導體/準分子激光器的銷售占比15.04%。
激光武器：“快準狠”使“激光武器化”成為必然
高能激光武器利用高功率激光的熱效應、光電效應和熱力耦合等效應直接使目標失效甚至毀傷，具有快速響應、打擊精準、效費比高、作 戰隱蔽不易追溯等優點，可以在諸如要地防御、導彈攔截、衛星對抗和蜂群對抗等現代局部作戰場景中發揮獨特作用，逐漸成為可適應未 來信息化高技術戰爭的主戰武器之一。根據《Lasers：Global Markets to 2024》，預計到 2024 年，全球定向能激光源和軍事激光市場 將從 2019 年的 89 億美元增長到 146 億美元，2019-2024 的年復合增長率為 10.41%。
光通信：數據量爆發、“光進銅退”趨勢下，光通信蓬勃發展
隨著云計算、大數據、物聯網、人工智能等信息技術的快速發展及加速應用，全球數據流量激增。傳統產業及大眾生活形式的數字化轉變加速，移動支付、 移動出行、遠程控制、高清視頻直播、移動餐飲外賣、虛擬現實等的普及，驅動數據流量和數據交匯量迎來爆發式增長。根據IDC的數據，全球數據流量由 2015 年的 8.59ZB增長至 2019 年的 41ZB，預測 2025 年會增長至 175ZB，2015-2025 年均復合增長率達到 35.18%。
“光進銅退”已成為全球信息技術產業的發展趨勢。與傳統的使用銅線為介質的電通信相比，使用光纖為介質的光通信在傳輸速率、網絡帶寬、信號衰減、 傳播距離、數據容量、功耗、抗干擾、抗腐蝕、體積重量及通信成本方面優勢顯著，數據傳播更具可靠性、高速性、經濟性，迎合了數據流量爆發式增長 對信息傳播的高容量、高速率、高可靠性、廣距離、低成本的通信需求，因此光通信成為目前全球主流的通信方式。大規模的數據處理需求為我國光通信 行業帶來了新一輪發展機遇，根據工信部賽迪研究院和中商產業研究院數據，我國光通信產業市場規模將穩步增長至2022年的1331億元。
光通信：算力時代CPO降本增效迎發展良機
CPO降本增效，解決算力時代高速傳輸痛點。CPO是一種新型的光電子集成技 術，它將激光器、調制器、光接收器等光學器件封裝在芯片級別上，直接與芯 片內的電路相集成，借助光互連以提高通信系統的性能和功率效率。與傳統的 光模塊相比，CPO在相同數據傳輸速率下可以減少約50%的功耗，將有效解決 高速高密度互連傳輸場景下，電互連受能耗限制難以大幅提升數據傳輸能力的 問題。與此同時，相較傳統以III-V材料為基礎的光技術，CPO主要采用的硅光 技術具備成本、尺寸等優勢。
在人工智能、機器學習等大算力應用場景快速發展的背景下，CIR認為交換速 率將在2025年達到102.4Tbps時代，屆時可插拔收發器將被逐漸淘汰。預計 2027年CPO整體市場收入將達到54億美元，而其上游CPO光學組件銷售收入 有望在2025年超過13億美元，到2028年進一步增長至27億美元。
消費電子：結構光和ToF是主流的主動測量3D傳感方式
3D 視覺的主要實現方式包括3D 結構光、 ToF（光飛行時間法）和雙目視覺三種方法，使智能設備能夠根據 3D 傳感復原現實三維世界， 并實現后續的智能交互，廣泛應用于人機交互、機器視覺、人臉識別、三維建模、AR/VR、安防和輔助駕駛等多個領域。其中3D結構光和 ToF均主動發射光源測量，而雙目相機并不主動對外發射光源，僅靠兩個攝像頭獲取圖像信息計算視差，因此不需要發射器和接收器。
3D結構光：通過投射儀主動發射紅外光到被測物體表面，然后一個或多個相機拍攝被測物體采集結構光圖像，再將數據發送到計算單元， 根據三角測量原理計算獲取位置和深度信息，從而實現3D重建，具有近距離精度高、功耗小、成本低的優勢。
ToF（Time of Flight）：通過向目標發射連續的光脈沖經過目標反射，傳感器接受返回的光，并記錄飛行的時間以計算出到目標的距離， 具有測量距離較遠、適應動態場景的優勢。
雙目視覺：通過雙攝像機從不同角度同時獲得被測物的兩幅數字圖像，并基于視差原理恢復出物體的三維幾何信息，從而得出圖像上每個點 的深度信息、最終得到三維數據。由于不需要發射器和接收器，硬件成本方面存在優勢。
車載激光雷達：目前ADAS僅占下游應用2%
激光雷達主要包括激光發射、掃描系統、激光接收和信息處理四大系統。激光雷達的工作原理是向目標探測物發送激光光束探測信號，然后將目標反 射回來的回波信號與發射信號進行比較，進行適當處理后，便可獲取目標的距離、方位、角度、速度、姿態、形狀等多種參數信息，從而對目標進行 探測、跟蹤和識別。激光發射系統主要包括半導體激光器、激光器激勵源、激光調制器，是激光雷達的核心系統，而半導體激光器作為激光發射系統 的核心器件，為整個激光雷達提供激光脈沖。2021年無人駕駛出租車、ADAS激光雷達分別占汽車與工業領域激光雷達市場份額的6%/2%。根據 Yole，2021年，全球用于汽車與工業領域的激光雷達出貨量預計達30萬臺，市場規模高達21億美元，相較2020年增長了18%。其中，地形測繪仍是 激光雷達最大的應用領域，占據60%的市場份額；緊隨其后的是工業領域，占據27%的份額；無人駕駛出租車、ADAS、風能和國防等領域占據剩下 的13%。
報告節選：
（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息，請參閱報告原文。）
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
