激光是一种纯色、准直、高亮、同向、能量密度高的光子队列，享有“最快的刀”、 “最准的尺”、“最亮的光”等美誉。激光技术起源于 20 世纪 60 年代，与原子能、半导 体、计算机并称 20 世纪新四大发明之一。其广泛应用于材料加工与光刻领域、通信与光存储领域、科研与军事领域、医疗与美容领域、仪器与传感器领域及娱乐、显示与打 印领域，其中材料加工与光刻领域、通信与光存储领域占比最大，分别占整体规模的 45% 和 28%。在材料加工领域，激光技术的应用主要有三种形式，分别是激光打标、激光切割、 激光焊接。
激光打标是利用高能量密度的激光聚焦于材料表面，使表层材料汽化或发生颜色变 化的反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。激光打标能够打出各种文字，符号和 图案，精密程度能够从毫米到微米量级，可用作防伪标识。激光打标的特点是非接触加工，工件不产生任何机械应力，适用于金属、塑料、玻璃、陶瓷、木材等材料的标记。
激光切割是利用激光聚焦后产生的高功率密度能量来完成的。由激光器产生的特定 能量密度的光束，通过光路传导及反射并经过聚焦透镜组聚焦在生产物体的外表上，形成高能量密度光斑，以瞬时高温融化或气化被加工材料。与传统的板材生产相比，激光切割具有环保无污染，精度良率高，速度快，生产成本低等明显优势。
激光焊接是激光行业的另一主要应用。焊接过程属热传导型，表面热量通过热传导 向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。最后液态熔池重新冷却凝固，形成焊接区域，实现材料的焊接效 果。
激光器是由增益介质、泵浦源、光学谐振腔组成。增益介质是光子产生的源泉，通过吸收泵浦源产生的能量，使得增益介质从基态跃迁到激发态。由于激发态为不稳定状态，此时，增益介质将释放能量回归到的基态的稳态。在这个释能的过程中，增益介质 产生出光子，且这些光子在能量、波长、方向上具有高度一致性，它们在光学谐振腔不 断反射，往复运动，最终通过半反射镜射出激光器，形成激光束。
目前，激光器较为常见的分类有四种，即按增益介质、工作方式、激光波长、脉冲宽度来区分。 按照增益介质划分，激光器可以分为气体激光器、液体激光器和固体激光器，特定增益介质决定了激光波长、输出功率和应用领域。气体中具有代表性的是 CO2 气体激光 器，固体中具有代表性的包括红宝石激光器、半导体激光器和光纤激光器、YAG 激光 器等。 按工作方式划分，激光器可分为连续激光器和脉冲激光器。连续激光器可以在较长一段时间内连续输出，工作稳定、热效应高。脉冲激光器以脉冲形式输出，主要特点是 峰值功率高、热效应小。按输出波长划分，激光器可分为红外激光器、可见光激光器、紫外激光器等。不同 结构的物质可吸收的光波长范围不同。 按脉冲宽度划分，激光器可分为毫秒激光器、纳秒激光器、皮秒激光器、飞秒激光 器等。其中飞秒激光是一种以脉冲形式运转的激光，持续时间非常短，只有几个飞秒（1 飞秒=10-15 秒）。其次，飞秒激光具有非常高的瞬时功率，可达到百万亿瓦，而且飞秒激 光能聚焦到比头发的直径还要小的空间区域，使电磁场的强度比原子核对其周围电子的 作用力还要高数倍。激光的起源可以追溯到 1916 年爱因斯坦发布的《关于辐射的量子理论》一文。爱 因斯坦首次提出受激辐射理论，为日后激光的发展提供了理论基础。1960 年美国科学 家梅曼利用高强闪光灯来刺激红宝石，由此产生了世界上的第一束激光。经过几年的论 证与实验，同质结 GaAs 半导体激光器于 1962 问世。1969 年 9 月，LeningradIoffe 研究 所发布了双异质半导体激光器的理论成果。1970 年初，贝尔实验室成功降低了双异质 半导体激光器的临界电流密度，实现了室温条件下的连续受激激发。激光器技术的完善发展促进了激光的实际应用。1971 年，激光进入艺术世界，用于舞台光影效果，以及激光全息摄像。英国籍匈牙利裔物理学家 DennisGabor 凭借对全息 摄像的研究获得诺贝尔奖。1975 年，IBM 投放第一台商用激光打印机。1982 年，日本 先锋公司用夏普公司制造半导体激光器。1991 年，激光首次用于人体治疗近视；海湾战 争中首次使用激光制导导弹。1995 年，机载激光雷达技术开始商业化及产业化。21 世 纪以来，CO2 激光器及 YAG 激光器形成系列化产品并具备产业化条件；激光标记、激 光切割、激光焊接、激光热处理、激光打孔已广泛用于电子工业、汽车工业、机械制造业、钢铁冶金、石油化工、轻工等。随着智能制造设备行业的不断发展，消费电子、新能源、PCB 电路板等加工设备需 求持续增长。从行业收入规模来看，全球激光器市场呈持续增长态势。根据 2019 年中 国激光产业发展报告的数据，2013-2019 年，全球激光器市场规模预计从89.7 亿美元增加至 146 亿美元，年均复合增速为 8.46%。
与此同时，全球激光自动化设备市场也快速增长，根据 OptechConsulting 的统计数据，全球激光材料加工设备市场规模从 2012 年的 102 亿美元增长至 2018 年的 145 亿 美元，年复合增长率为 6.04%，预计到 2020 年将达到 169 亿美元。
2018 年，CPA 技术（啁啾脉冲放大技术）获得诺贝尔奖。CPA 技术的提出，解决 了超快激光由于强度依赖克尔效应而导致的自聚焦及元件损伤问题，突破超快激光发展 的瓶颈，使超快激光的研发和应用进入了一个新的阶段。而今，超快激光以其独特的超 短持续时间和超强峰值功率正在打破以往传统的激光加工技术，开创了材料超精细、低 损伤和空间 3D 加工和处理的新领域，该技术已在精密加工、消费电子、医学美容、航 空航天、光伏能源等多个领域得到非常广泛应用。
近年来，激光精细化程度不断推进。苏黎世利联邦理工学院研究人员已经成功地将 X 射线激光器的脉冲持续时间缩短到 43as（1as=10^-18s）。该激光脉冲可以用以停止分子 中某一位置的电荷移动从而破坏化学键，以改变化学反应的过程。
近年来随着制造业的不断发展，加工方式和加工形式也发生了很大的变化，不仅加 工的效率得到了提高，产品的质量也有了一个质的飞跃。激光技术作为现在的高新技术， 在现在的制造业中发挥了重要的作用，广泛应用于现在的汽车制造、消费类电子、五金、 船舶、医疗、包装等行业，有力地推动了这些行业的快速发展和转型。同时契合了现在 众多工业应用领域的发展需要。现在的激光加工正在沿着智能化和自动化的方向发展，是集机械、电子、控制、计 算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的智能激光装备，是激光制造发展的 必然产物。随着智能化和自动化水平不断提高，激光加工不仅提高了生产的质量，同时 也解除了工人的繁复劳动，能够很好的适应现代制造业的规模化批量生产要求。相比传 统的加工方式，使用自动化和智能化水平较高的激光设备可产生巨大的成本效益，具有 占地空间较少、有利于生产布局优化、节约生产空间和成本等特点，在很多情况下，自 动化水平和智能化程度较高的激光设备，可以减少一项或多项高成本的制造工序，进而 提高生产效率。 1960 至 1970 年，全球激光技术不断突破，不同类型激光器先后研发成功；我国紧 跟全球最新激光技术成果，差距较小。在这一阶段，我国以王大珩、王之江等专家领导 的科研团队在 1961 年研制出我国第一台红宝石激光器，并紧接着相继突破氦氖气体激 光器、半导体激光器、脉冲 Ar 激光器、CO2 激光器及 YAG 激光器等，均紧跟全球研发 进展，奠定了我国激光技术产业化基础理论。 1970 年之后，激光技术转向实用阶段，而随着适用范围更广、综合性能更优的光纤 激光器技术发展，我国与国际先进技术水平的差距逐渐拉大。2007 年之前，尽管国内高 校、研究所等单位在光纤激光器领域开展了大量的研究工作并取得了诸多成就，但国内 光纤激光器的产业化和产品化仍然较空白，在本土企业突破激光器核心技术前，激光器 技术长期被国外企业垄断，直接导致激光器设备价格昂贵，限制了激光应用的拓展。激光器行业属于高端技术制造业，长期以来受到国家产业政策的重点鼓励和大力支 持。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》、《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》、《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》、《“十三五” 国家科技创新规划》、《2017 年度增材制造重点专项项目申报指南》等国家政策、发展 规划和项目指南均强调重点支持激光产业的发展，为产业持续快速发展提供了广阔的产 业政策空间和良好机遇。 2018 年，中国激光设备市场保持平稳增长的趋势。工业、信息、商业、医学及科研 等领域的激光设备市场销售额达 605 亿元，同比增长 22.22%，相较于 2014 年的 260 亿 元，年均复合增速达到 23.51%。未来激光行业整体向好的发展趋势未改变，预计 2019 年中国激光设备市场销售收入增速维持在 16%-25%间。
随着“中国制造 2025”的提出，我国将加速先进制造技术及自动化技术的应用，实 现国家产业技术的又一次升级换代，激光技术也将进一步实现对传统制造技术的替代。未来，传统加工技术替代市场将为激光加工产业的发展提供较大的市场空间，中国已成 长为激光加工设备的重要市场。
与欧美发达国家相比，我国激光技术起步并不晚，但是在激光技术应用及高端核心 技术方面却仍存在着不小的差距，以德国、美国、日本等为代表的发达国家在部分大型 工业领域已经基本完成了对传统制造技术的替换，步入“光制造”时代；我国激光应用 虽发展迅速，但应用渗透率仍相对较低。作为产业升级的核心技术，激光加工应用领域 将继续作为国家重点支持领域，并不断扩大应用范围，最终推动我国制造业向“光制造” 时代迈进。从目前发展情况来看，我国激光加工设备行业发展呈现以下几个发展趋势：核心部件逐步实现国产化。光纤激光器为激光加工设备的核心部件。近年来，我国光纤激光器行业处于快速成长阶段，国产化程度逐年上升。从市场渗透率来看，低功率 光纤激光器市场中，2018 年国产激光器市场份额高达 98.21%；中功率光纤激光器市场 中，国产激光器渗透率近年来维持在 50%以上的水平；高功率光纤激光器的国产化进程 也在逐步推进，从 2013 年到 2018 年间实现“从无到有”，并达到了 34.48%的渗透率， 预计 2019 年高功率光纤激光器的国产渗透率为 55.56%。
中国激光加工设备走出国门。国内激光行业已形成芯片、晶体、关键元器件、激光 器、激光系统、应用开发等完整成熟的产业链分布，国内激光企业也具备配套全球高端 客户的能力。2018 年我国用激光、其他光或光子束处理材料的加工机床的出口呈现大幅度增长，出口金额 7.39 亿美元，同比增长 37.36%。
激光加工设备向“平民化”与“高端化”发展。价格降低推动激光加工设备应用的 “平民化”，同时也推动激光切割设备替代传统金属切削机床。另一方面，激光能够匹 配高端制造对工艺革新的要求，激光器价格降低也推动激光加工设备进入精密 PCB 打 标、精密激光焊接、精密激光切割等微观加工领域。
激光加工设备应用渗透加快、变广。随着应用成本的下降，激光加工将更深地渗透 到以汽车、3C 等为代表的众多行业。对中国而言，激光加工也契合中国制造业重点升级的十大应用领域，预计未来激光加工设备的应用场景将进一步拓展。 工业自动化在我国的发展大致可分为三个阶段。首先是上世纪 50 至 70 年代末，这 一时期是工业自动化在我国的起步阶段。当时，我国刚完成了“三大改造”，并且实施 了第一个“五年计划”，依旧处于社会主义初级探索阶段，工业的发展以人力为主，工 业化道路发展缓慢，但是一些单机自动化加工设备开始出现，我国的工业自动化萌芽显现。上世纪 80 至 90 年代中期，随着改革开放，国外资本进入中国市场，也带来了全新 的技术与设备。在这一时期，我国的工业自动化得到了充分的发展，各种技术也开始不 断成熟。硬件数控系统、数控机床以及用于钻、镗、铣等加工的自动生产线的出现标志 着我国工业自动化日趋成熟。 上世纪 90 年代末以来，市场环境的变化，使“多品种”、“中小批量生产”问题愈 发严重，要求自动化技术向其广度和深度发展，使其与各类相关技术高度综合，发挥整 体最佳效能。CIM 是一种实现集成的相应技术，把分散独立的单元自动化技术集成为一 个优化的整体，已作为一种方法逐步为人们所接受。同时，并行工程作为一种经营哲理 和工作模式，开始应用于自动化技术领域，并将进一步促进单元自动化技术的集成。我国工业自动化应用市场受益于中国智能制造 2025 战略、国内制造业的产业升级， 以及“一带一路”等国家政策的持续驱动，2019 年中国工业自动化控制市场规模预计达 到 2,053 亿元，同比增长达到 14.2%。在工业自动化应用市场，成套智能自动化生产线 作为传统自动化产线的升级版和智能工厂示范工程的核心组成部分，开始在 3C、新能 源汽车、新材料等市场得到推广应用，加速发展的势头逐步显现。
劳动力成本逐年上升，自动化设备的经济替代效应逐渐显现，伴随着人口红利的消失，我国的体力劳动者适龄人口数量呈现持续减少的趋势，与此对应的是，我国的制造 业平均工资持续快速增长，2009 年至 2014 年的年复合增长率为 13.9%；与之相反，自动化设备的价格却在逐年下降。随着自动化设备的高效性、稳定性、精准性逐渐被认可，自动化设备经济性愈发明 显，对体力劳动者的替代作用日渐显现。自动化设备的经济替代效应拐点已经出现，并 在 2013 年、2014 年行业呈现出了爆发式的增长态势。预计到 2025 年，我国制造业重 点领域将全面实现智能化，其中关键岗位将由自动化设备替代。随着劳动力成本持续上 升，而自动化设备的价格下降、性能提升、应用领域逐渐扩大，自动化设备行业仍将保 持高速增长的势头。 2）二次开发给具有研发实力的企业提供了市场发展空间下游企业自动化设备的定制化需求较高。由于自动化设备涉及诸多下游行业，各行 业的实际情况千差万别，对自动化设备的实际需求也各不相同，甚至同一行业客户因各 自工艺的不同导致其对自动化设备的要求也会存在较大差异。因此，同样的标准化设备 无法有效满足不同企业的实际需求，系统集成商必须根据企业的实际情况经过定制化改 造才能满足企业柔性生产的需要。 目前，由于绝大部分高端产品主要被国际厂商所掌握，只有极少数的国内自动化系统集成企业掌握自动化控制系统的核心技术，为客户提供满足其要求的自动化成套设备及整体解决方案。未来，随着越来越多的制造业企业纷纷步入自动化的行列，掌握自动 化设备控制系统、并能够针对下游客户需求对控制系统进行二次开发、为其提供定制化自动化成套设备及整体解决方案的企业将获得更广阔的发展空间。激光加工设备可应用于各种非金属材料加工和金属材料精密加工领域，目前，已经 在电子芯片制造以及金属精密加工等行业得到广泛应用。激光技术的出现及应用，改变 了这些行业低效率、低附加值、低技术含量的传统加工生产模式，给这些行业带来巨大 的活力。
各类制造企业采用激光加工设备后，不仅可以提高产品质量及劳动生产率，降低生 产成本，而且能够增加产品技术含量，改善产品外观形象，增强产品的市场竞争能力。近年来，全球电子、微电子、光电子、通讯、光机电一体化系统等行业的发展，带动了 全球激光加工设备制造行业的迅速发展，同时我国新能源汽车、半导体和电子制造产业 的发展，将使国内激光加工设备市场更具发展潜力。
随着全球能源危机和环境污染问题日益突出，节能、环保有关行业的发展被高度重 视，发展新能源汽车已经在全球范围内形成共识，各大国际整车企业也陆续发布新能源 汽车战略。其中锂离子动力电池凭借其高能量密度、输出功率大、工作温度范围宽、环 境友好等优点，成为动力电池的主流技术路线。未来，随着锂离子电池生产技术的进步 和成本降低，锂离子电池的应用将进一步加深。我国新能源汽车技术路线经历了三个发展阶段，2003 年-2005 年，国家中长期科技 发展规划确立了节能与新能源汽车战略（低能耗与新能源汽车）；2009 年-2012 年，科技部与工信部发展规划确立了“纯电驱动”技术转型战略；2014 年，发展新能源汽车受到中央领导核心的重视，确立了发展新能源汽车的汽车强国战略，开启了中国新能源汽车产业化新阶段。 中国拥有完善的锂电池产业链以及庞大的基础人才储备，使中国在锂电池、锂电池 材料和锂电池设备等产业发展方面，成为全球最具吸引力的地区，并且发展成为全球最大的锂电池材料和电池生产基地。经过十几年的发展，中国锂电池产业已经形成了金属矿产资源、锂电池材料、锂电 池生产设备、电芯制造、PACK、电动车等应用终端和锂电池回收等完整产业链，涌现 出了像 CATL、ATL、比亚迪、国轩高科、力神等锂电业务营收超过 30 亿元的具有国际 竞争力的锂离子电池制造企业。
自 2011 年以来，我国新能源汽车产值呈现快速增长趋势。据中国汽车工业协会统 计，2018 年我国新能源汽车产销量分别达到 127 万辆和 125.6 万辆，比上年同期分别增 长 59.90%和 61.65%。另外，根据中国汽车工业协会的数据，目前中国新能源乘用车渗 透率仅为 4.7%，低于瑞典的 7.2%和挪威的 40.0%，未来发展空间巨大。
在国家政策大力支持及新能源汽车推广应用进程加快的带动下，中国车用动力电池 需求大幅增长。新能源汽车电池、电机、电控三大核心零部件中，动力电池在整车成本 中所占比例高，也直接决定整车续航里程。自 2014 年以来，动力电池的装机量开始快 速上升，其中，2014 年和 2015 年的动力电池装机增长率分别达 370.89%和 343.28%。根据 GGII 预测，2020 年国内动力电池需求量有望达到 146GWh。动力电池应用市场的蓬勃发展直接带动了激光装备市场的增长。
从长期来看，新能源汽车有利于缓解石油消化压力，完善全球能源结构，预计未来 将进一步向电动化发展。根据《世界能源展望 2018》，预计到 2040 年，全球近半数轿车 都会是电动车。尤其在我国，在资源禀赋缺乏石油储量的情况下，大力发展新能源汽车 有助于减少能源外部依赖、保障国家能源安全。根据我国《2021-2035 年新能源车产业 规划》（征求意见稿），到 2025 年我国新能源汽车新车销量占比达到 25%左右。但从目 前的公开市场数据来看，全球新能源汽车渗透率不足 5%，随着主流车企如戴姆勒、大 众、宝马等纷纷开始在电动化方向下展开战略布局和投入，未来新能源汽车渗透率预计将逐步上升，从而推动动力电池需求增长。②动力电池能量密度及安全性能逐步上升，对激光加工设备提出更高要求 自 2008 年锂离子动力电池应用于电动汽车已经 10 年，实际装车产品的能量密度从 100 瓦时/公斤提升到 250 瓦时/公斤，提高了 2.5 倍。根据《节能与新能源汽车产业发展 规划（2012―2020 年）》要求，2020 年的能量密度将达到 300 瓦时/公斤。目前，国内企 业宁德时代等已经成功开发出了 300 瓦时/公斤的大容量软包型锂离子电池产品，计划 2020 年前在全球率先投放市场。向高能量密度发展是动力电池的必然趋势，但在现有 的材料体系下，能量密度的提升将导致电池的热稳定性变差，造成安全性风险，从而对 激光加工设备的技术与工艺提出了更高的要求，以保证加工过程的材料一致性。随着社会经济的发展，消费电子范围逐渐扩大，目前主要消费电子产品包括：家用 电器、数码相机、个人电脑、平板电脑、手机、电子手表、CD 播放器、便携式摄像机、 OLED 视频输出设备等。过去几年，凭借广阔的消费市场、成熟的制造能力以及廉价的 生产要素，中国成为世界消费电子制造中心，全球大约 70%以上的电子产品均由中国进 行制造和装配，国内消费电子制造业实现了跨越式发展。消费电子行业目前竞争激烈，为了满足消费者的需求，提升对品牌的依赖，消费电 子制造企业不断推出有新技术或新工艺的新产品。新产品的不断推出，使产品更新周期 缩小，运用在新产品上的新技术和新工艺会产生相应的设备需求。 根据国家统计局统计，2018 年消费电子制造业的固定资产投资完成额为 15,058 亿 元，同比增加 16.60%，消费电子制造业的发展势头稍有回落，但依然强劲。2010-2018 年，消费电子制造业固定资产投资复合增长率为 18.44%。
OLED 材料行业在国内受到了政府的大力支持，国务院、发改委、科技部、工信部 等政府机构所出台的多个政策文件中涉及了对于 OLED 材料行业的鼓励或扶持性政策 条文。随着国内技术水平提升，产业链发展进程加速，国内厂商开始积极布局 OLED 领 域。国产面板厂商京东方、华星光电、天马集团、和辉光电、维信诺等也纷纷投入巨资建设新一代 OLED 生产线。国内 OLED 生产线、OLED 面板供给端的垄断市场格局将 被打破。据 IHSMarkit 预测，2020 年，国产厂商的 OLED 市场占有率将提升至 20%。国内面板市场仍处于增长期，OLED 面板厂崛起将为上游国产激光加工设备带来持续增 量。
随着国内手机制造产业的迅速扩张，国内的手机零部件制造业也顺势持续增长，包 括摄像头、电池、屏幕等核心部件都逐渐由国内企业置换。近年来，经过了将近 10 年 黄金时期的野蛮生长，智能手机市场逐渐趋于饱和，全球出货量在 2016 年达到巅峰 14.7 亿部后开始出现下滑，2018 年出货量同比下滑 3.7%。目前，中国手机市场虽然依旧面 临下降态势，但下降幅度已逐渐趋缓。受手机产业影响，手机零部件产业虽然短期内增速放缓，但长期来看仍有较大增长 空间。未来，5G 技术的逐渐成熟将会为手机市场带来较大的增量空间，手机零件产业 也将受益。在 5G 网络即将全面布局、移动互联网、物联网、云计算等应用篷勃发展且 产品不断推陈出新的影响下，预计未来全球智能手机市场将恢复并保持新一轮的增长， 产品更新换代速度加快。根据爱立信预测，2024 年 5G 用户数将达到 19 亿，由此带来 巨量的换机需求将刺激手机和零部件行业进入新一轮的增长期。钣金加工通常指的是对 6mm 以下指的金属薄板的一种综合冷加工工艺，包括剪、 冲、切、复合、折、焊接、铆接、拼接、成型（如汽车车身）等。钣金具有重量轻、强度高、导电（能够用于电磁屏蔽）、成本低、大规模量产性能好等特点，在汽车工业、 轨道交通、家具、机械设备等领域得到了广泛应用。
