中国激光产业调研报告

激光产业调研报告 2012 产业技术分析中心 2012 年 2 月 目 录 一、激光产业概况.1 二、全球激光产业调研.4 （1）全球激光器主要市场 4 （2）全球激光主要企业 7 三、中国激光产业调研.9 （1）中国激光加工产业主要市场 9 （2）中国激光医疗产业主要市场 .10 （3）中国激光产业大型企业 .11 （4）中国激光器主要研发机构 .11 四、武汉激光企业调研13 五、激光技术和激光器在华专利情况15 （1）国内激光技术相关专利情况 .15 （2）国内激光器相关专利情况 .17 （3）武汉激光技术和激光器相关专利权人情况 .18 一、激光产业概况 随着激光技术的不断发展，激光应用已经渗透到科研、产业的各个方面，在汽车制造、航空航天、钢铁、金属加工、冶金、 太阳能以及医疗设备等领域都起到重要作用。激光产业在我国发展了五十多年，已经与多个学科形成了不同类型技术应用，比 如光电技术，激光医疗与生物光子学、激光加工技术、激光检测与计量技术、激光全息技术、激光光谱分析技术、非线性光学、 超快激光学、激光化学、量子光学、激光雷达、激光制导、激光分离同位素、激光可控核聚变、激光武器等。 从激光产业的产业链分布（如表 1 所示）可以看出。激光器及其配件在激光产业的整个产业链中占有非常重要的地位，属 于技术和专业性都很强的产业。 表 1 激光产业的产业链 从激光应用领域来看（如表 2 所示），激光通信、激光存储和激光显示主要应用在信息领域。激光加工（包括激光切割、激 光焊接、激光打标、激光钻孔等）和激光医疗则在医学和工业上应用广泛。 上游元部件 激光器及配套设备 下游应用 激光晶体 激光气体 激光灯 激光电源 激光加工镀膜 激光器元部件 软件 固体激光器 数控设备 半导体激光器 计算机 光纤激光器 设备及包装 气体激光器 机电产品 液体激光器 仪器仪表 其他激光器 激光模块 激光二极管 光通信 激光照排与印刷 光存储 激光测量 激光加工 激光显示 激光医疗 激光武器 1 表 2 激光产业的应用领域 领域 应用种类 具体情况 优势 医学 激光诊断 可穿透到组织较深的地方进行诊断 可直接反应组织病况 激光治疗 激光手术治疗、弱激光生物刺激作用的非手术治 疗和光动力治疗 激光手术治疗切口小，光动力疗法对健康组织基本没 有损害或损害较小，毒副反应少 激光美容 激光手术应用于美容 在美容方面应用范围广，应用效果好 生命科学研究 激光育种等 提高农作物产量、优化家禽与家畜品质 工业 激光切割 采用激光束照射到钢板表面时释放的能量来使 不锈钢熔化并蒸发 切割质量好、速度快；清洁、安全、无污染 激光快速成形 将 CAD、CAM、CNC、激光、精密伺服驱动和 新材料等先进技术集成的制造技术。 原型的复制性、互换性高；制造工艺与制造原型的几 何形状无关；加工周期短、成本低 激光测距 以激光器作为光源进行测距。 提高测距精度，显著减少重量和功耗，可进行天文方 面的超远距离测距 激光焊接 以激光束为能源，冲击在焊件接头上。 降低焊接热量，提高焊接精密度，操作方便 激光打标 利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使 表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而 留下永久性标记 标记范围广，不损坏被标记物品；速度快，成本低廉 激光表面处理 使用激光束进行加热，使工件表面迅速熔化一定 深度的薄层 大幅度提高表面硬度、耐磨性、耐蚀性和抗疲劳的能 力 激光打孔 利用高功率激光在各种材料上打孔 打孔速度快，效率高，经济效益好 激光微加工 在微电子学、微机械学以及微光学上对元器件进 行局部加工 无接触、非真空条件、深入体内、作用区域小于衍射 极限 国防 激光武器 利用沿一定方向发射的激光束攻击目标的定向 能武器 快速、灵活、精确和抗电磁干扰等优异性能 激光侦测 能迅速而精确地测定目标距离、位置等 提高武器的射击精度以及首发命中率 激光制导 利用激光获得制导信息或传输制导指令使导弹 激光制导武器命中精度极高 2 按一定导引规律飞向目标 科研 光谱学应用 应用于原子和分子的能级结构的研究中。 可验证或者发现重大科学理论 基础应用 生物、化学等领域的应用 可为科学实验提供特定的实验环境 商业 条码判读 利用激光读取条码信息 提高判读准确率 激光打印 以激光作光源，利用其高分辨力成像，应用于印 刷和自动办公设备的技术。 提高打印质量，降低成本 信息 光通信 利用激光来有效地传送信息 通信容量大、保密性强、结构轻便 激光显示 以红、绿、蓝(RGB)三基色激光为光源的显示技 术 色域空间大、色彩丰富、色饱和度高；光源寿命长； 生产装备投资规模小；环保节能 光存储 将激光高度聚焦到有机薄膜上形成小孔记录信 息 存储密度高、数量大；寿命长；读写是非接触式；信 息价位低；与电脑联机能力强 3 二、全球激光产业调研 （1）全球激光器主要市场 全球激光器（包括配套设备）市场主要可划分为三大区域：美国（包括北美）占 55%，欧洲占 22%，日本及太平洋地区占 23%。2009 年以来，全球接近 85%的激光器销售主要集中在光通信与光存储、激光材料加工与激光医疗与诊断这三大阵营（如 图 1 所示）。如图 2 所示，2009 年激光器市场的实际销售额为 53.2 亿美元，比 2008 年 70.1 亿美元的总销售额下降了 24.1%，退 回到了 2003 年的销售水平。2010 年激光器市场出现较大幅度反弹，反弹幅度超过 10%。 图 1 2009 年全球激光器应用领域的市场比重 图 2 全球激光器市场 20062010 年销售额 4 激光加工市场现状 激光加工产业主要包括：用于金属加工（如焊接、切割、钻孔、热处理）的激光器、用于半导体和微电子制造（光刻、监 测、控制、缺陷分析与修复、钻孔但不包括打标）的激光器、用于塑料、金属、硅等材料打标的激光器、用于其他材料加工应 用，如快速成型、台式机生产、微加工、浮雕全息图、光栅制造等的激光器、用于光刻的准分子激光器等。 如图 1 所示，2009 年激光加工市场受金融危机拖累明显。2010 年，由于重型制造业（如汽车行业）持续疲软，激光加工市 场复苏步伐缓慢。2010 年以来的大部分销售增长得益于光刻准分子激光器等细分市场的强劲复苏。 图 3 全球激光加工市场 20062010 年销售额 图 4 全球激光治疗与诊断市场 20062010 年销售额 激光医疗与诊断市场现状 激光医疗与诊断产业主要包括：用于眼科（包含屈光手术和激光光凝治疗）或普通外科手术和治疗的激光器、用于美容治 疗的激光器、用于眼科或普通外科诊断分析的激光器等。 5 2009 年眼科、外科和美容激光器的销售额受到巨大影响。来自医疗激光器七大主要制造商 Biolase、Candela、Cutera、Cynosure、 Iridex、Palomar 和 Syneron 的总销售额从 2008 年中期就开始下滑，2009 年前三季度比 2008 年同期下滑了 40%。该产业部分市 场和美容治疗（如祛皱、脱毛和视力矫正）密切相关，并且与消费经济挂钩。用于个人脱毛产品的二极管激光器因市场比重较 小而无法拉动整个激光医疗市场的增长。 光通信与光存储市场现状 光通信与光存储产业主要包括：用于电信、数据通信和光存储的所有二极管激光器，泵浦激光器和用于收发器和光放大的 激光器等。 图 5 全球光通信与光存储市场 20062010 年销售额 图 6 全球仪器与传感器市场 20062010 年销售额 2009 年激光器在光通信领域的销售额约占全球激光市场的 28%，激光器销量下降比预期严重。不论是因为信贷紧缩还是出 于谨慎，2009 年网络供应商大部分时间都在削减资本支出，提升网络利用率；同时，他们也在不断加大无线网络的投入。网络 6 供应商也受到其主要客户金融行业对网络设备缩减开支的影响。2009 年后半段，一部分网络供应商逐渐加大设备升级销售 力度，2010 年的全年市场销售额已比 2009 年增长 25%，基本恢复到 2008 年的水平（如图 5 所示）。这也是光通信市场成为复 苏最强劲的市场之一。 2009 年后期网络流量增加造成网络资源分享更加便捷，从而一定程度影响了 DVD 光盘市场，光存储市场正面临缓慢下滑。 蓝光 DVD 销售额的上升仍无法抵消其他领域销售额的下降。 仪器与传感器市场现状 仪器与传感器产业包括生物医学仪器、分析仪器（如光谱）、晶圆和掩膜检测、光学测量、水平测量仪、光学鼠标、激光探 测和测距、条码阅读器及其他传感器等。 基于激光器的仪器市场主要针对生命科学领域（如液式细胞计、显微、荧光光谱），其销售额的下滑比其他市场小得多；从 2008 年到 2010 年该市场全球销售额都超过 9000 万美元，基本处于稳定状态。不过用于生物医学和分析仪器的激光器的销售额， 仅占全球激光器总销售额的 4%，因此对提高全球激光器总销售额的帮助不大。 （2）全球激光主要企业 从激光技术研发实力来看，日本和美国的企业在光电子技术方面位居前两位，在激光医疗及激光检测方面则是美国稳居首 位，而在激光材料加工设备方面则是德国排名第一。 7 表 3 全球激光器主要企业 企业名称 简介 美 国 相干（Coherent）公司 世界第一大激光器及相关光电子产品生产商，产品服务于科研、医疗、工业加工等多个行业。 恩耐（Nlight ）公司 世界领先的半导体激光器和光纤解决方案的提供商，在半导体激光器芯片和光纤耦合封装方面具有很 强的优势。 IPG 激光 全球最大的光纤激光制造商，其生产的高效光纤激光器、光纤放大器以及拉曼激光的技术均走在世界 的前端。 理波（Newport） 全球领先的光子学先进技术产品和系统的解决方案提供者，提供高质量的超快激光器、大能量脉冲激 光器、连续可调谐、超窄线宽激光器以及工业激光器。 II-VI 国际领先的激光元器件制造商，其专注于红外和 CO2 激光光学元件和材料。 科以人(LUMENIS)医疗激光公司 创立于 1966 年，是全球最大的激光制造厂，一直是医用激光领域的先驱。 美国激光技术公司 1985 年成立以来，在激光测量技术领域一直处于领先地位。 美国 Laser Operations LLC 公司 激光器产品的集成生产制造商，高功率半导体激光器的领导厂商，产品广泛应用于国防、工业、消费 电子及医疗领域。 德 国 通快（Trumpf）激光 1923 年成立至今，在工业用激光及激光系统领域是技术及市场的全球领导者。 罗芬（Rofin）激光 世界上最大的工业激光器研发、制造厂商，是全球工业材料加工用激光器及激光加工系统的领导者。R 主要研发、生产代表世界最高水平的各种类型工业固体激光器、气体激光器、半导体激光器、光纤激 光器、激光打标系统、激光雕刻系统、精密激光加工系统等设备。 帝纳斯半导体激光公司 半导体激光器技术的领导者和规模最大的高功率半导体激光器公司。 PRECITEC 公司 专注于激光切割头、激光加工头。 HIGHYAG 激光技术公司 一直致力于大功率的激光传输和加工方案的开发，产品包括模块化的激光焊接和切割加工头；激光传 输光纤及分光系统。 InnoLas 公司 产品包括各类系统，激光微加工设备，还有科研脉冲灯甭 Nd:纳秒激光器。 日 本 三菱重工 集团旗下公司与日本业创造研究所联合制造大功率一氧化碳激光器。 川崎重工 与日本业创造研究所联合制造高功率的碘激光器。 三洋、索尼、日立 主要生产激光光头。 8 三、中国激光产业调研 （1）中国激光加工产业主要市场 激光加工产业在国内市场广泛。中国是制造业大国，国内加工设备将逐步升级，激光设备行业的发展将更为迅速。特别是 汽车、半导体和电子制造产业的发展使中国的激光市场极具潜力。 国内已出现多家从事研制、生产和经营激光器和激光加工设备的研发机构和企业。至今已有 5 个国家级激光技术研究中心， 10 多个产品研发机构。已有 100 多家从事激光加工的制造企业，其中一些是由激光技术应用研究所建立的，另外一些是新兴的 私人拥有的民营激光公司，主要分布在武汉、上海、江苏、北京、西安等省市。这些公司已成为国内激光加工市场的主力，他 们制造的工业激光器、元器件和激光加工系统（激光标记、划线、微调、切割、焊接、表面处理、微加工、直接成型）约占国 内总市场 90%以上份额。 与国际上激光加工系统相比，我国的激光加工系统差距甚大，仅占全球销售额的 2%左右。主要表现为：高档激光加工系统 很少，甚至没有；主力激光器不过关；微细激光加工装备缺口较大等。我国的一些生产企业正在积蓄力量稳步进入，市场有很 大的发展空间。 激光加工设备主要出口对象 2003 年至今，我国激光设备出口持续保持增长势头，主要出口到香港、韩国、印度等国家和地区。2007 年出口总额已超过 4.6 亿元人民币，同比增长 84%。考虑到国内激光设备在国际市场具有明显的成本优势以及产业转移与技术的进步等综合因素， 国内激光设备出口形势将持续增长。 9 激光加工设备主要出口产品结构 海外市场从国内进口的激光设备主要应用于激光切割、打标、雕刻、焊接等领域。最热门的当属激光切割机，高达 31%； 激光打标机和雕刻机持平，各占 24%；激光焊接机占据 10%，提升潜力巨大；其他激光设备占据 11%，主要应用于热处理微加 工等领域。 图 7 中国激光加工设备主要出口对象 图 8 中国激光加工设备出口产品结构 （2）中国激光医疗产业主要市场 由于近几年激光医疗技术在我国迅速普及，以及政府对医疗基础设施投入的增加，2010 年后我国激光医疗设备市场增长迅 速。最新市场调研数据显示，2010 年我国激光医疗设备市场规模为 29.1 亿元人民币，同比增长 21.3%。在仪器类型方面，除了 10 激光手术治疗设备占有超过 57%的市场份额之外，激光美容设备与激光诊断分析仪器所占市场份额比 2009 年有所增加，分别为 23.2%与 9.6%。 （3）中国激光产业大型企业 国内各大激光企业可谓各有所长。比如大族激光以生产激光打标设备出名，国内市场占有率高达 7080%；楚天激光则擅 长研发和生产激光医疗设备，国内市场占有率约 50%；团结激光则见长切割设备。 （4）中国激光器主要研发机构 表 4 表 5 国内激光产业主要上市企业 国内激光器主要研发机构 企业名称 主要产品 2010 营业收入（亿元） 2010 净利润（亿元） 大族激光 激光打标设备、激光焊接机、激光切割机、钻孔机 31.09 3.75 华工科技 激光设备，激光防伪标识，PTC 元器件，软件与系统集成业务 20.24 2.51 深圳华强 激光头及其应用产品 4.47 1.92 大恒科技 激光加工成套设备，X 辐射立体定向放射外科治疗设备，全息 光学组件，卫星定位移动物体集群管理系统 39.61 1.23 研究机构 相关实验室/工程中心（研究领域） 中国科学院上海光学精密机械研究所 强场激光物理国家重点实验室、中科院量子光学重点实验室、中科院强激光材料重点实验室、高 功率激光物理联合实验室、空间激光信息技术研究中心等 中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室、光电子器件国家工程中心、光电子研究发展中心、纳米光电子实 验室、全固态光源实验室、光电系统实验室 11 北京工业大学 激光工程研究院 清华大学 光子与电子技术研究中心、精密仪器与机械学系激光与光子技术研究室、激光技术及现代测量实 验室等 华中科技大学 激光加工国家工程研究中心、武汉光电国家实验室、激光技术国家重点实验室 中国科学院福建物质结构研究所 材料化学与物理研究室、晶体材料研究室、激光工程技术研究室、 浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理 研究所 激发态物理重点实验室、光电技术研发中心、光电部、测控部等 哈尔滨工业大学 可调谐（气体）激光技术重点实验室 中国科学院安徽光学精密机械研究所 安徽光子器件与材料省级实验室 山东大学 晶体材料国家重点实验室、激光工程技术研究中心、晶体材料与器件技术研究中心等 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 中国科学院物理研究所 光学物理重点实验室 西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室、先进光学仪器研究室等 上海交通大学 上海市激光制造与材料改性重点实验室 12 四、武汉激光企业调研 表 6 展示了在汉激光技术相关企业的初步调研结果：企业大多以激光加工、激光器代理为主。由于缺乏激光产品规模生产 技术，在汉企业多以引进激光产品的规模生产设备和技术为主，缺乏系列产品。 表 6 武汉激光技术不同领域相关企业 主要产品领域 相关企业 激光器 （多为代理） 武汉安扬激光技术有限责任公司、武汉鼎业光电科技有限公司、武汉富泰华创光电科技有限公司、武汉光谷科威晶激光技术有 限公司、武汉华奥光电科技有限公司、武汉华工团结激光技术有限公司、华工科技产业股份有限公司、武汉华工激光工程有限 责任公司、武汉华工正源光子技术有限公司、武汉华海光电子有限公司、武汉吉嘉光恒科技有限公司、武汉晶石光电技术有限 公司、武汉镭谱红外光学有限公司、武汉凌云光电科技有限责任公司、武汉欧普泰克科技有限公司、武汉思诺光电科技有限公 司、武汉新特光电技术有限公司、武汉优光科技有限责任公司、武汉昱升光器件有限公司、武汉月盈科技有限公司等 激光加工 武汉奔腾楚天激光设备有限公司、武汉楚天激光股份有限公司、武汉悟石光电科技有限公司、武汉创恒光机激光设备有限公司、 武汉大华激光科技有限公司、武汉帝尔激光科技有限公司、武汉法利莱切割系统工程有限责任公司、武汉富乐瑞激光工程有限 公司、武汉光谷机电科技有限公司、武汉光谷激光加工连锁股份有限公司、武汉华俄激光工程有限公司、武汉华工团结激光技 术有限公司、武汉华工激光工程有限责任公司、武汉华天精工激光科技有限公司、武汉华中激光产业有限公司、武汉吉事达激 光技术有限公司、武汉金镭科技有限公司、武汉科思达数控技术有限公司、武汉雷曼光电科技有限公司、武汉立德激光有限公 司、武汉市海昌瑞光电有限公司、武汉赛斐尔激光技术有限公司、武汉森托尼激光有限公司、武汉逸飞激光设备有限公司等 13 激光医疗 武汉博激世纪科技有限公司、武汉楚天激光股份有限公司、湖北蓝光科技发展有限公司、武汉磊石科技发展有限公司等 激光电源 武汉楚天激光股份有限公司、武汉九申光电技术有限公司、武汉九申光电技术有限公司、武汉三浦激光产业有限公司、武汉中 谷电源公司 全息产物 华工科技产业股份有限公司、武汉华工图像技术开发有限公司、武汉炫龙科技有限公司等 14 五、激光技术和激光器在华专利情况 （1）国内激光技术相关专利情况 通过初步检索，截止 2012 年 2 月 29 日，共检索到 45229 条与激光技术相关专利，其中发明型专利 29962 条，新型专利 13360 条，外观专利 1907 条。图 9 给出了 19922011 年我国受理和公开的激光技术相关专利数量年度分布情况。可以看出，该领域 在华专利申请数量逐年上升，表明激光技术在我国正受到重视。 图 10 给出了主要省市在激光技术相关领域专利数量。可以看出，北京、上海、广东、江苏、浙江等省份在该领域申请专利 数量较多，湖北省拥有专利 1943 件，排名第六。 15 图 9 19922011 年激光技术相关在华专利数量年度分布情况 图 10 主要省市激光技术相关在华专利数量 国内激光技术相关专利主要掌握在中国科学院、清华大学、浙江大学、华中科技大学等科研院所手中，中国科学院有多家 研究所开展相关技术布局，主要包括上海光学精密机械研究所、半导体研究所、长春光学精密机械与物理研究所、福建物质结 构研究所等。另外，福州高意通讯有限公司、深圳市大族激光科技股份有限公司等知名企业在激光技术领域也都有一定的专利 布局（如图 11 所示）。 16 图 12 19932011 年激光器相关在华专利数量年度分布情况 图 11 国内主要机构在华激光技术相关专利申请数量 （2）国内激光器相关专利情况 通过初步检索，截止 2012 年 2 月 29 日，共检索到 4226 条与激光器相关专利，约占激光技术相关领域专利数量的 10%。图 12 给出了 19932011 年我国受理和公开的激光器相关专利数量年度分布情况。可以看出，该领域在华专利申请数量年度变化 趋势与激光技术在华专利申请数量基本保持一致。 17 图 13 主要省市激光器相关在华专利数量 图 14 国内主要机构在华激光器相关专利申请数量 图 13 给出了在激光技术相关领域在华专利省市分布情况。与图 10 相比，北京、上海、广东在激光器领域排名未变，第四、 第五为福建、江苏。湖北以 202 件排名第六，在激光器研发布局上与北京、上海、广东等省市还有一定差距。 图 14 给出了国内主