一、半導(dǎo)體激光器綜述
激光器是利用受激輻射方法產(chǎn)生可見(jiàn)光或不可見(jiàn)光的器件,激光器構(gòu)造復(fù)雜、技術(shù)壁壘較高,是大量光學(xué)材料和元器件組成的綜合系統(tǒng),位于激光產(chǎn)業(yè)鏈的核心中樞位置,主要由光學(xué)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和機(jī)械機(jī)構(gòu)四大部分組成,其中光學(xué)系統(tǒng)主要由泵浦源(激勵(lì)源)、增益介質(zhì)(工作物質(zhì))和諧振腔等光學(xué)器件材料組成。作為終端設(shè)備的核心光學(xué)系統(tǒng),激光器的性能可以直接決定激光設(shè)備輸出光束的質(zhì)量和功率,是下游激光設(shè)備最核心的部件。
激光器分類方式多樣,根據(jù)增益介質(zhì)的不同,激光器可以分為氣體激光器、液體激光器、固態(tài)激光器(含固體、半導(dǎo)體、光纖、混合)等。
激光器分類情況
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半導(dǎo)體激光器屬于固態(tài)激光器的一種,是以半導(dǎo)體材料作為激光介質(zhì),以電流注入二極管有源區(qū)為泵浦方式的激光二極管(以電子受激輻射產(chǎn)生光)。在各類激光器中,半導(dǎo)體激光器擁有最佳的能量轉(zhuǎn)化效率,(直接應(yīng)用的高功率半導(dǎo)體激光元器件的電光轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)到60-70%),可以作為光纖激光器、固體激光器等多種光泵浦激光器的核心泵浦源使用,并推動(dòng)光纖激光及固體激光技術(shù)的迅速發(fā)展。
不同種類工業(yè)激光器指標(biāo)對(duì)比情況
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二、半導(dǎo)體激光器產(chǎn)業(yè)鏈
半導(dǎo)體激光器產(chǎn)業(yè)鏈可以分為上、中、下游三個(gè)部分。上游主要為技術(shù)含量較高的半導(dǎo)體激光器外延材料生長(zhǎng)和芯片制備;中游是不同形式的半導(dǎo)體激光器件封裝;下游是利用半導(dǎo)體激光器制備的各種激光應(yīng)用模組和激光設(shè)備。
半導(dǎo)體激光器產(chǎn)業(yè)鏈
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從下游終端應(yīng)用來(lái)看,半導(dǎo)體激光器憑借體積小、重量輕(常用產(chǎn)品體積僅僅為立方厘米量級(jí))、效率高、壽命長(zhǎng)、可靠性高(單片狀,具有牢固的機(jī)械結(jié)構(gòu);高功率亦可實(shí)現(xiàn)上萬(wàn)小時(shí))、工業(yè)化程度高、成本低(同一片半導(dǎo)體晶圓上實(shí)現(xiàn)大量激光二極管芯片的集成)等優(yōu)勢(shì),半導(dǎo)體激光器被廣泛直接應(yīng)用于材料加工、醫(yī)療、光通信、傳感、國(guó)防等領(lǐng)域。
半導(dǎo)體激光器下游應(yīng)用領(lǐng)域分布情況(單位:%)
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三、半導(dǎo)體激光器行業(yè)現(xiàn)狀分析
近年來(lái),全球半導(dǎo)體激光器市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步提升。據(jù)Laser Focus World數(shù)據(jù),2021年全球半導(dǎo)體激光器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到79.46億美元,同比增長(zhǎng)18.17%。預(yù)計(jì)2022年市場(chǎng)規(guī)模約為87.0億美元。
2016-2022年全球半導(dǎo)體激光器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模及增速
資料來(lái)源:Laser Focus World,華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理
就細(xì)分市場(chǎng)高功率半導(dǎo)體激光器市場(chǎng)而言,隨著高功率半導(dǎo)體激光器的不斷發(fā)展,其作為直接光源應(yīng)用的光束質(zhì)量得到提升,在軍事領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。根據(jù)矩光科技招股書(shū)數(shù)據(jù),2019-2025年全球高功率半導(dǎo)體激光元器件市場(chǎng)規(guī)模將從16.40億美元快速增長(zhǎng)到28.21億美元。
2019-2025年全球高功率半導(dǎo)體激光器市場(chǎng)規(guī)模(億元)
資料來(lái)源:矩光科技招股書(shū),華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理
四、半導(dǎo)體激光器行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局
半導(dǎo)體激光器主要市場(chǎng)參與者大多數(shù)是來(lái)自于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的行業(yè)巨頭,如美國(guó)相干公司、美國(guó)IPG光電、美國(guó)nLight和法國(guó)Lumibird等,普遍擁有二十年以上發(fā)展歷史、豐厚的技術(shù)儲(chǔ)備和人才積累,以及較為完善的產(chǎn)業(yè)鏈上中下游布局;國(guó)內(nèi)激光行業(yè)企業(yè)如銳科激光、杰普特、聯(lián)贏激光等主要提供光纖激光器或激光設(shè)備,分布于產(chǎn)業(yè)鏈中下游,較少涉足上游激光元器件領(lǐng)域。
全球半導(dǎo)體激光器行業(yè)主要生產(chǎn)企業(yè)介紹
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炬光科技半導(dǎo)體激光器業(yè)務(wù)綜合規(guī)模相對(duì)國(guó)外領(lǐng)先企業(yè)較小,但經(jīng)過(guò)十余年時(shí)間發(fā)展,公司已在高功率半導(dǎo)體激光領(lǐng)域積累了一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)地位。從公司經(jīng)營(yíng)情況來(lái)看,據(jù)年報(bào)數(shù)據(jù),2021年炬光科技實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)總收入4.76億元,凈利潤(rùn)為0.68億元。業(yè)務(wù)方面,公司半導(dǎo)體激光業(yè)務(wù)營(yíng)收1.99億元,占比41.82%。
2013-2021年炬光科技營(yíng)業(yè)總收入及凈利潤(rùn)情況
資料來(lái)源:公司公告,華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理
五、半導(dǎo)體激光器行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
1、顏值經(jīng)濟(jì)興起,激光醫(yī)美市場(chǎng)將迎來(lái)高速增長(zhǎng)。由于美容和健康意識(shí)提高,老齡化人口及居民收入增加,全球醫(yī)美市場(chǎng)規(guī)??焖贁U(kuò)張。相較于傳統(tǒng)醫(yī)美,激光醫(yī)美這一類非介入式療法或微創(chuàng)療法見(jiàn)效快,恢復(fù)時(shí)間短,激光抗衰老、緊膚、提升、祛皺、各種無(wú)創(chuàng)、微創(chuàng)光療美容等也為普通消費(fèi)者接受。未來(lái)激光醫(yī)美行業(yè)將迎來(lái)高速發(fā)展。根據(jù)Research and Markets數(shù)據(jù),全球美容激光市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從2020年的16.4億美元增長(zhǎng)到2021年的19.3億美元,同比增長(zhǎng)17.7%。該市場(chǎng)預(yù)計(jì)將在2025年達(dá)到32.8億美元,年復(fù)合增長(zhǎng)率為14.2%。
2021-2025年全球美容激光行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模及增速情況
資料來(lái)源:Research and Markets,華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理
2、半導(dǎo)體激光器是光纖激光器、固體激光器等多種光泵浦激光器的核心泵浦源。目前國(guó)內(nèi)高功率尤其萬(wàn)瓦級(jí)光纖激光器國(guó)產(chǎn)化率較低,核心元器件進(jìn)口替代正當(dāng)時(shí)。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)光纖激光器市場(chǎng)從2015年的40.7億元增長(zhǎng)至2021年的124.8億元,預(yù)計(jì)2022年我國(guó)光纖激光器市場(chǎng)將會(huì)繼續(xù)保持增長(zhǎng)達(dá)到138億元。
從細(xì)分市場(chǎng)結(jié)構(gòu)看,其中國(guó)產(chǎn)低功率光纖激光器技術(shù)成熟、成本較低,國(guó)產(chǎn)100W及以下低功率光纖激光器出貨量從2013年的1.3萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)至2019年的12萬(wàn)臺(tái),國(guó)產(chǎn)化率99.01%,已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。國(guó)產(chǎn)中功率光纖激光器自2014年問(wèn)世后憑借價(jià)格優(yōu)勢(shì)快速搶占市場(chǎng),國(guó)產(chǎn)化率迅速提高,2018年國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到56.74%。在中高功率光纖激光器市場(chǎng),得益于光纖激光器性能和效率的不斷提高,近兩年國(guó)產(chǎn)主流中高功率光纖激光器出貨量顯著提高,3kW和3.3kW合計(jì)出貨量超3000臺(tái)的,6kW國(guó)產(chǎn)光纖激光器已有超700臺(tái)的市場(chǎng)投放量。從整體看,高功率尤其萬(wàn)瓦級(jí)激光器國(guó)產(chǎn)化率仍較低,未來(lái)亟需提高。
2014-2022年中國(guó)光纖激光器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模及增速
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