专家视角 | 中国激光产业现状与未来发展趋势

十年来，中国制造业增加值从2012年的16.98万亿元增加到2021年的31.4万亿元，中国俨然成为全球第一制造大国。在此过程中，以激光为引领的高端制造技术无疑成为我国实现制造强国的重要支撑与手段。

近两年来，中国激光行业的国产化替代进程不断加快，且替代质量显著提升。无论高功率激光装备、光源（光纤激光器、超快激光器等）、光学器件和控制系统（芯片、控制软件和配件）、晶体材料等，国产占有率都在稳步提升，带动高新技术企业发展成长为支柱产业。

又如，极端制造是人类探索宇宙、改造世界、造福人类不可或缺的手段，集中表现为极高能量密度制造、极小尺度制造、极复杂巨系统制造、极高精度制造、近无缺陷制造等特点，涉及机械、材料、光学、物理、化学、力学、数学等多学科领域，集前瞻性、先导性和探索性的基础理论与工程技术于一体。

鉴于此，要持续探索和发展极端条件下的制造技术------激光先进制造技术，其中包括硬脆材料零件的制造；高熔点、高硬度材料零件的制造；微小结构尺寸零件的制造以及其它更多特殊领域等使用“光”制造手段进行嫁接的技术。

21世纪“光”技术势必将成为影响整个科学技术领域和高新科技产业最为重要的关键技术。随着“中国制造2025”战略规划不断推进，包括新一代信息技术、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械和农业机械装备在内的10个重点领域获得了更多的发展助剂，从而也为激光技术的应用和发展提供了更大的动能。同时，中国各省市均大力支持发展“激光制造与增材制造”并出台了多项国家及区域重点发展政策。

2022年，中国激光产业尽管受到国内外经济大环境调整以及严重的疫情冲击带来的波动，致使激光行业的利润有所影响，但我国激光业界同仁在精准防疫抗疫的同时，紧紧围绕“构建以内循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局”重大强国战略，不断整合产业链，攻克关键技术，推进核心部件的国产化，探索激光的工业化应用，构建激光产业集群，优化激光产业发展的空间，扩大激光产业的规模，创新能力和服务能力进一步提升。光源技术实现了重大进展；激光装备水平由先前的跟跑逐渐在部分领域实现领跑；创新应用层出不穷；资本市场对中国激光产业投注的关注度持续升温，从而又诞生了一批上市企业。

当前，尽管中国激光行业已经取得了许多令世人瞩目的成就，但与欧美发达国家相比，依旧面临了不少严峻的挑战和瓶颈亟待攻克。在双碳目标的战略驱动下，全球产业链重构意味着全价值链的转型，急需进一步推动激光制造装备业迈向更高端，孕育更多原始创新和颠覆性技术，并且基础研究、应用技术研究和工程化技术开发应当更为有机紧密的结合起来。

首先，环保风暴使得浙江、山东、天津等重要制造业省份部分企业停业整顿，增长放缓，需求降低。其次，受到中美贸易摩擦影响，较多外向型企业和与之配套的加工型企业订单不饱和。再次，由于关键核心元器件国产化、激光装备的门槛降低，行业涌入的新生力量爆发式增长，行业竞争进一步加剧。

尽管核心的激光零部件逐步了国产化、但距完全替代还需一段时间，部分高端技术仍掌握在欧美国家。此外，众多企业的硬件解决方案具备较高的同质性，以低利润拼杀市场，很大程度上扼杀了创新能力。同时，设备的安全防护标准得不到执行，部分企业为了降低成本赢得市场，牺牲了安全性。未来，应当不断整合、积累和沉淀行业知识，将信息化技术、智能控制技术等融入装备中，加强数字化研发设计能力和生产流程的标准化，提高设备互联互通，数据互联等能力。

由于企业运营成本的增加，竞争加剧，使激光行业的整体销量上升的同时了引发了利润迅速下降。同时，行业的波段运行周期凸显，行业高速增长的趋势会逐步放缓。

展望未来中国激光产业的发展趋势，基本上还是呈现两极分化的方向。一方面是高功率趋势持续深化，激光设备的普及应用将会释放巨大需求。以激光为引领的光子制造技术在高端装备、航天航空、汽车、新基建、海洋装备、新能源/新材料、轨道交通、石油化工、光电显示、微电子制造、医疗医美、生命科学等行业的空间不可估量。

另外一方面是在高端制造业转型升级背景下，以微加工为代表的高端加工技术突飞猛进。激光精密加工和微细加工作为未来发展重点，其在电子、半导体、通讯、光存储、微机械制造、生物、环境等行业进一步推广和使用，将为传统加工方式创造前所未有的可能性。

“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出增强制造业竞争优势，推动制造业高质量发展。中国力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。2045年能源先行实现碳中和，才能让建筑、交通、工业等其他产业，充分用“绿电”去实现碳中和。

2022年6月，习近平总书记亲临武汉了解湖北省光电子信息产业发展及核心技术攻关情况。他指出，光电子信息产业是应用广泛的战略高技术产业，也是中国有条件率先实现突破的高技术产业，随着产业持续发展壮大，突破“卡脖子”关键核心技术刻不容缓。武汉·中国光谷是中国激光和光电子技术的发源地和重要产业基地之一，当前已引领激光产业全面进入提质增效的新阶段，这无疑给“光”制造行业注入了振奋人心的能量和动力，为全国科技工作和科技创新进一步指明了方向。

光源方面，激光器的发展趋势整体归纳为：脉冲更短，波长更短、功率更高。目前，主导市场几类工业激光器包括光纤耦合的高亮度、高光束质量、高功率的半导体激光器（千瓦）；高功率光纤激光器（最高已可达5万瓦）；以超快脉冲皮秒和飞秒激光器为代表的超快激光器（万瓦、焦耳级），以及其他特殊波段的激光器。

未来五年内，市场增长最快的将是万瓦级的高功率光纤激光器。光纤激光器在5-10年依然是工业应用主流激光器，其在功能性及应用普遍性上具有坚实的地位。同时，超快激光器也定将迎来更多发展新动能。无论是针对传统产业的转型升级，亦或是新兴产业版块的培育，超快激光器都将发挥越来越重要的作用。这一领域的研发重点包括延伸更多新应用，提升超快激光器的输出功率和能量，不断改善光束工艺和质量，飞秒和皮秒激光光束的光纤传输，紫外和深紫外的频率转换；开发高功率和高能量的组件，过程监控和控制，以及进一步攻克光纤种子源、晶体光纤、泵浦源、保偏光纤、放大技术等领域的技术瓶颈。

图1. 超快激光全球市场规模

就光源领域看，今后亟需进一步提升激光器的稳定性、光束质量、运转寿命；减小激光器体积重量和生产成本，以及实现激光器半自动化和规模化生产。同时，需要加大开发各种激光合束技术（紫外激光、绿光、蓝光等）。此外，要加快研发更多高端型激光器，使它们能够在大型多维复杂曲面激光切割、中厚板的切割焊接需求、微纳尺度的制造和高反射材料加工等广泛的应用场景中都能大显身手。

“光智造”时代已急速驶来！随着激光光源的持续突破，与数控机床、自动化设备、智能化技术进一步融合发展，激光智能装备在信息化、智能化、个性化、网络化、柔性化等方面正阔步前行。

未来，激光装备领域的突破方向则是要围绕效率、寿命、稳定性、成本等关键字不断发力。此外，要加紧攻关研发复杂构件的多维切割设备（加工铝合金、铜合金等）；复杂结构的焊接设备：铜合金、铝合金、钛合金（同种异种材料焊接）；激光切割、焊接一体装备，特别要关注复合焊接方法（不同光源的复合、加工方法的复合），以及焊接过程的监控体系与装备。

根据新能源汽车产业发展规划（2021—2035年），提出到2025年，新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右。从产业链看，能量密度更高、更安全、充电更快、成本更低始终是新能源产业发展的核心目标。交通领域未来主要实现零碳的手段就是“电气化”，未必所有交通工具全部是电动车，像公共交通、重卡、航空、轮船很可能未来使用的是氢能，但是电动车是未来交通运输零碳化的主力。

激光作为一种先进的“光”制造工具，具有热影响区小、能量密度高、焊接速度快、加工精度高、灵活、可靠稳定、焊材损耗小、自动化、安全程度高等优势，被广泛应用在锂电生产流程的前、中、后段。同时，在“双碳”背景下，加快发展新能源是我国能源绿色低碳转型的必然选择。而激光加工作为一种灵活便捷的加工方法，彰显优异的经济和社会效益，且绿色环保，无疑也是实现绿色低碳循环经济的理想解决方案。据相关数据统计，激光技术在动力电池制程中发挥核心作用，如果以激光设备占整线价值量投资比例为30%计算，2025 年激光锂电设备的需求规模约为430亿元，市场空间巨大。