楚雄激光器项目项目预算报告.docx
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1、际竞争格局全球激光工业强国的激光产业起步较早,并且注重应用技术的开发,发展速度较快,带动其汽车、电子、机械、航空、钢铁等行业实现产业升级。先进的激光技术和广阔的应用市场使得相关激光企业保持较强的竞争实力,目前国际上大型激光企业主要有美国相干、美国IPG、德国通快、美国光谱物理等,在业内享有较高知名度。2、国内竞争格局近年来,在国家实施制造业产业转型升级的战略推动下,我国激光产业得到了快速发展,形成了华中地区、珠三角地区、长三角地区和环渤海四大产业集群。华中地区激光产业以武汉为中心,激光加工应用发达,激光产业配套齐全,激光产、学、研体系完备;珠三角地区产业链完善,为激光重要应用市场,出口便利,激
2、光产业出口额占比高;长三角区域产业分布于上海、南京、苏州、常州等地,激光设备和生产技术具有优势;环渤海区域的激光产业技术研发实力较强,以北京为代表的市场聚集了大批IT、通信企业,激光产品需求旺盛。(四)影响发展的主要因素1、有利因素(1)产业政策扶持当前,部分主要发达国家和经济实体均制定了国家级激光产业发展计划,对光子学和激光给予了全方位支持,如美国2012年发布的“光学和光子学:美国不可或缺的关键技术”报告,对未来一段时间内激光科技的发展做出判断和预测,并给出具体发展的建议;德国制定了三个激光技术发展五年计划,对德国激光产业发展起到指导性作用;此外英国的“阿维尔计划”、日本的“激光五年计划”
3、、俄罗斯“重大创新平台计划”等均从国家层面对激光科技做了战略部署。高端制造是我国制造业的薄弱环节,尤其在精密加工领域,与世界先进水平存在一定差距。为加快产业结构调整,提升我国制造业竞争力,国家出台了中国制造2025、“十三五”国家科技创新规划、“十三五”国家战略性新兴产业发展规划、中长期科学和技术发展规划纲要(20062020年)等多项政策,从国家战略层面加大对精密制造、智能制造等领域的扶持力度。激光技术是支撑微纳制造技术升级的基础工具和有效手段,将受益于我国制造业转型升级带来的巨大市场需求。(2)下游激光应用领域进一步扩大激光加工技术作为现代制造业的先进技术之一,具有传统加工方式所不具有的高
4、精密、高效率、低能耗、低成本等优点,在加工材料的材质、形状、尺寸和加工环境等方面有较大的自由度,能较好地解决不同材料的加工、成型和精炼等技术问题。随着激光器技术和激光微加工应用技术不断发展,激光加工技术能够在更多领域替代传统机械加工。目前,以德国、美国、日本为代表的发达国家在电子、汽车、机械、航空、钢铁等行业已经基本完成了激光加工技术对传统技术的替代。我国激光应用虽然发展较快,但渗透率仍然相对较低。我国已进入后工业时代,制造业正经历从中低端制造向高端制造转型升级的过程,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,加速对传统加工技术的替代,最终推动我国制造业迈进“光制造”
5、时代。下游应用领域的拓展为激光器产业的发展提供了较大的市场空间。(3)配套产业的发展助推激光器产业快速发展激光器件是激光产业发展的关键所在,激光器的发展依赖于泵浦源、激光晶体、高端光学器件等激光器件的发展水平。我国在激光晶体、光学器件等领域具备较强的科研实力,并且较早实现了产业化,发展较为成熟,完整、成熟的产业配套有利于激光器产业快速发展。此外,我国激光应用市场广阔,激光设备制造产业发展成熟,应用开发技术居于世界前列,相关公共服务平台配套较完备。下游应用产业的繁荣为激光器产业的健康发展提供了市场保障。2、不利因素(1)行业竞争加剧近年来,全球激光加工技术对传统加工工艺的替代日趋明显,国内激光加
6、工市场规模不断扩大,带动了上游激光企业的数量大幅增加。受制于技术水平,前期激光器在国内竞争主要是国内企业间中低功率激光器竞争和国际企业间大功率高端激光器竞争。未来国内激光企业必然走向国际市场,在积极推进我国激光产业国产化进程的同时,积极参与国际竞争,树立我国激光产品在国际领域良好的形象。此外,国内外主要激光器厂商纷纷开始向微加工领域拓展,虽然微加工市场规模不断扩大,竞争对手的涉足将提升该市场的竞争程度。(2)宏观经济形势波动回顾激光行业发展进程,产业规模整体呈周期性波动向上趋势。以美国IPG、美国相干、大族激光、华工科技为代表的国内外龙头公司季度营收上行趋势明显;另一方面,季度同比数据显示全球
7、激光产业规模历经2009下半年至2010上半年、2017上半年至2018上半年两次较大幅度提升后,目前受宏观经济形势波动、终端产品创新周期、贸易争端等多因素叠加影响,行业发展略有放缓。预计未来随着5G商用的全面推进,新的应用场景不断显现,激光产业有望迎来快速发展。二、宏观政策分析(一)中国制造2025高质量发展是一场关系发展全局的深刻变革,是一场思想观念的深刻变革。面对发展的新阶段、新形势、新变化,如果思维方式还停留在过去的老套路上,不仅难有出路,还会坐失良机。理念是行动的先导。推动高质量发展,与时俱进、奋发有为,扎实推动经济发展质量变革、效率变革、动力变革,进而推动经济社会发展再上新台阶。(
8、二)工业绿色发展规划积极推动工业低碳转型发展是大力推进生态文明建设的重要内容。生态文明是工业化进程发展到一定阶段的产物,是人类社会与自然生态系统和谐共处、良性互动、持续发展的一种文明形态。十八大报告提出要大力推进生态文明建设,中共中央国务院关于加快推进生态文明建设的意见明确把“低碳发展”作为生态文明建设的基本途径,把“积极应对气候变化”作为生态文明建设的重要内容。工业是我国温室气体排放的主要领域,积极推动工业低碳转型发展,是大力推进生态文明建设的重要内容。推进绿色发展、建设美丽城市作为一项社会系统工程,不可能一蹴而就,需要我们着力健全保障机制,以此推动形成绿色发展人人有责、人人共享的良好社会风
9、尚。我们相信,只要全市上下坚定信心,抓铁有痕,久久为功,打造长江上游绿色发展示范市的目标就一定能实现,美丽城市的壮丽画卷就一定能成为现实,我们的生活也一定会越来越美好。(三)xxx十三五发展规划在中国当前重点推动战略性新兴产业发展,主要是在劳动力成本等持续上升、追赶型增长方式面临外部约束等背景下的必然政策选择,体现了内生增长的内涵。经典的内生增长理论认为,国家或地区经济可不依赖外力推动而通过自身内在因素实现持续健康增长,内生的技术进步和创新是推动经济持续增长的决定要素,其中技术创新是经济增长的源泉,而劳动分工程度和专业化人力资本的积累水平决定技术创新水平高低。技术进步带来消费需求结构和产业结构
10、分化,由技术研发机制、市场培育机制、制度激励机制共同作用直接推动产业发展。战略性新兴产业内生性增长体现为需求、知识、制度等内生变量的增长。同时,基于中国当前的市场潜力、以及人力资源等方面的雄厚积累,推动战略新兴产业的发展,是有现实条件支持的。另外,适应转型需求的战略新兴产业,往往对整个产业的转型具有一定的先行、引领、引导作用。技术的重大突破导致技术分化,形成不同发展方向的技术,继而依靠技术选择形成市场信赖的技术群和企业群。产业创新技术的先行性、主导性和突破性,使产业具有政策导向作用,预示着未来经济发展重心能够代表未来科技、产业发展的方向,成为产业发展的主流,在未来较长时期内对经济和产业发展具有
11、较强的引领和带动作用。未来5年,是全球新一轮科技革命和产业变革从蓄势待发到群体迸发的关键时期。信息革命进程持续快速演进,物联网、云计算、大数据、人工智能等技术广泛渗透于经济社会各个领域,信息经济繁荣程度成为国家实力的重要标志。增材制造(3D打印)、机器人与智能制造、超材料与纳米材料等领域技术不断取得重大突破,推动传统工业体系分化变革,将重塑制造业国际分工格局。基因组学及其关联技术迅猛发展,精准医学、生物合成、工业化育种等新模式加快演进推广,生物新经济有望引领人类生产生活迈入新天地。应对全球气候变化助推绿色低碳发展大潮,清洁生产技术应用规模持续拓展,新能源革命正在改变现有国际资源能源版图。数字技
12、术与文化创意、设计服务深度融合,数字创意产业逐渐成为促进优质产品和服务有效供给的智力密集型产业,创意经济作为一种新的发展模式正在兴起。以上领域的加速成长,必然需要资本的推波助澜,从而诞生众多的投资机遇。综合以上两方面的分析,2017年是中国经济的一个重要分水岭,中国经济的换挡已经临近完成,新生力量将会在未来几年重新把中国经济拉上一个新的台阶。站在一个新的起点上,此时的投资机遇将是历史性的,值得把握。(四)xx高质量发展规划中央经济工作会议明确提出,中国特色社会主义进入了新时代,我国经济发展也进入了新时代,基本特征就是我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段。这一重要论断为我们做好经济工作指明
13、了方向。我们要以新时代中国特色社会主义经济思想为指导,坚定不移推进高质量发展,切实做好明年经济工作。实体经济是一国经济的立身之本,是财富创造的根本源泉,是国家强盛的重要支柱。要大力发展实体经济,筑牢现代化经济体系的坚实基础,抓住新一轮科技革命和产业变革机遇,更好适应把握引领经济发展新常态,加快新旧动能接续转换,打造国际竞争新优势。振兴实体经济,事关我国经济社会发展全局。我国是个大国,必须发展实体经济,不断推进工业现代化、提高制造业水平,不能“脱实向虚”。我们是靠实体经济发展起来的,还要依靠实体经济走向未来。任何时候,实体经济都是我国发展的根基;没有这个根基,我国经济非但走不远,而且难以在国际竞
14、争中取胜。为此,建设现代化经济体系,必须把实体经济放到更加突出的位置抓实、抓好。坚持整体推进与重点突破相结合。整体把握工业转型升级大局,统筹协调传统产业与战略新兴产业齐头并进、综合发展。从龙头企业、重要环节进行突破,树立传统产业转型升级应用示范标杆,激发转型升级动力,促进全市传统产业优势互补、错位发展。三、鼓励中小企业发展民间投资是我国制造业发展的主要力量,约占制造业投资的85%以上,党中央、国务院一直高度重视民间投资的健康发展。为贯彻党的十九大精神,落实国务院对促进民间投资的一系列工作部署,工业和信息化部与发展改革委、科技部、财政部等15个相关部门和单位联合印发了关于发挥民间投资作用推进实施
15、制造强国战略的指导意见,围绕中国制造2025,明确了促进民营制造业企业健康发展的指导思想、主要任务和保障措施,旨在释放民间投资活力,引导民营制造业企业转型升级,加快制造强国建设。四、宏观经济形势分析把握参与全球经济治理体系变革的新机遇,在国际经济秩序和规则面临调整的重要时期,中国可以发挥更大更积极的作用。中华民族的发展从来都是在攻坚克难、爬坡过坎中实现的。要辩证看待国际环境和国内条件的变化,增强忧患意识,抓住并用好我国发展的重要战略机遇期,保持战略定力,坚定不移办好自己的事,敢于迎难而上,善于化危为机,变压力为加快推动经济高质量发展的动力。第二章 行业发展概况一、行业概况1、激光器工作原理激光
16、是二十世纪继核能、半导体、计算机后又一重大发明,并凭借其良好的单色性、方向性、亮度等特质被广泛应用于工业制造、生物医疗、军事等领域,被誉为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。激光器是激光的发生装置,主要由泵浦源、增益介质、谐振腔等组成。泵浦源为激光器的激发源,谐振腔为泵浦光源与增益介质之间的回路,增益介质指可将光放大的工作物质。在工作状态下增益介质通过吸收泵浦源提供的能量,经谐振腔振荡选模输出激光。泵浦源:为实现和维持增益介质产生粒子数反转提供能量的装置。增益介质:激光器的核心,是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质,主要可分为固态(含固体、光纤和半导体)、气体、液体等。
17、谐振腔:控制光束的传播方向,提高激光单色性和相干性,缩短工作物质长度,调节产生激光的模式,选择共振腔轴线方向的光,借助两端的具有选择性反射功能的反光镜形成往返运动,实现“光放大”。2、激光器分类与调制技术(1)激光器分类激光器可以按照增益介质、输出波长、运转方式、泵浦方式进行分类。按增益介质分类按照增益介质的不同,激光器可分为固体(含全固态、光纤、混合、半导体)、气体、液体激光器等。产品目前涉及全固态(DPSS)、MOPA光纤(偏振)及固体-光纤混合模式等主流激光器。目前发现可做增益介质的物质有近千种,常见的有掺钕钇铝石榴石(又称YAG)、红宝石、钕玻璃、光纤、二氧化碳等。每类增益介质激光器具
18、有自身的比较优势,应用领域有所侧重,相互间完全替代可能性较小。按输出波长分类激光器按照波长可分为红外光激光器、可见光激光器、紫外激光器、深紫外激光器等。不同结构的物质可吸收的光波长范围不同,因此需要各波长的激光器应用于不同材料的精细加工。红外激光器与紫外激光器是运用最广泛的两种激光器:红外激光器主要应用于“热加工”,将材料表面的物质加热并使其汽化(蒸发),以除去材料;在薄膜非金属材料加工,半导体晶圆切割,有机玻璃切割、钻孔、打标等领域,高能量的紫外光子直接破坏非金属材料表面的分子键,使分子脱离物体,这种方式不会产生高热量反应,因此通常被称为“冷加工”,紫外激光机在微加工领域具有不可替代的优势。
19、由于紫外光子能量大,难以通过外激励源激励产生一定高功率的连续紫外激光,故连续紫外激光一般是应用晶体材料非线性效应变频方法产生,因此目前广泛应用工业领域的紫外激光器主要是固体紫外激光器。按运转方式分类激光运转方式是激光器的技术核心,主要可以分为连续激光器和脉冲激光器。连续激光器中各能级的粒子数及腔内辐射场均具有稳定分布,其工作特点是工作物质的激励和相应的激光输出可以在一段较长的时间范围内以连续方式持续进行。连续激光器可以在较长一段时间内连续输出激光,但热效应较明显。脉冲激光器以不连续方式输出激光,主要特点是热效应小,可控性好。脉冲激光器的脉冲宽度指激光功率维持在一定值时所持续的时间。目前常用的工
20、业微加工激光器可分为纳秒激光器、皮秒激光器和飞秒激光器等。脉冲宽度越窄,对激光调制技术的应用要求就越高。A、纳秒(10-9s)激光器:纳秒激光器的脉冲持续时间一般介于几十到几百纳秒的范围内。目前市场上纳秒脉冲激光器技术较为成熟,供选产品丰富,在向大功率和短波长的发展过程中光纤激光器和固体激光器各具优势。B、超快激光器:超快激光器是指激光脉冲持续时间更短的激光器。相对纳秒激光器,超快激光器脉冲持续时间极短,瞬时功率极高,能量聚焦到极小的空间区域且不受脉冲重复频率和平均功率影响,光束质量持续稳定。目前超快激光器主要包括皮秒(10-12s)激光器和飞秒(10-15s)激光器,以飞秒激光为代表的超快脉
21、冲激光技术是全球前沿激光技术之一。(2)激光器调制技术激光器是应用于微加工领域的有效工具,激光可以会聚于微小的目标区域并实现“冷加工”的效果。在目标区域内激光和材料的相互作用将由多个参数加以控制,诸如波长、脉冲能量和脉冲宽度等,参数组合决定脉冲的峰值能量密度。不同的参数组合可以产生打标、切割、穿孔、退火、淬硬等操作所需的加工条件。为提高脉冲激光器的输出功率,增加能量密度,控制热效应,行业研发了多种调制技术,主要包括调Q技术、锁模技术、可调谐技术、啁啾脉冲放大技术(又称CPA技术)及主振荡功率放大技术(又称MOPA技术)等,具体情况如下:调Q技术的工作原理是在工作物质的粒子数反转状态形成后并不使
22、其产生激光振荡,待粒子数积累到足够高的程度后,突然瞬时打开开关,从而可在较短的时间内形成十分强的激光振荡和高功率、窄脉宽脉冲激光输出;锁模技术是指共振腔内不同纵向模式间存在确定相位差,由此获得一系列在时间上等间隔的激光超短脉冲序列,配合特殊的快速光开关技术,可进一步从脉冲序列中选出单一的超短激光脉冲;可调谐技术是指在一定范围内连续可控输出波长。目前,激光晶体(固体激光器的增益介质)已经达到了上百种,如蓝宝石、YAG晶体等。固体激光器倍频技术最为成熟,光波段实现了紫外到红外的全覆盖,为激光波长可调谐奠定了坚实基础;CPA技术是指用展宽器将飞秒脉冲在时域上展宽,成为几百皮秒或纳秒量级的长脉冲,经多
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