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超快激光技術的發展及趨勢研究

發布時間:2019-04-29 來源:元祿光電

超快激(ji)光(guang)是精密加工領域新一(yi)代(dai)主流技(ji)術:超快激(ji)光(guang)器(qi)是指輸出激(ji)光(guang)的脈(mo)沖寬度在皮(pi)秒(10-12秒)級別、或小于皮(pi)秒級別的(de)脈沖激(ji)(ji)光(guang)器(qi),根據輸出激(ji)(ji)光(guang)的(de)脈寬不(bu)(bu)同,超(chao)快激(ji)(ji)光(guang)器(qi)又(you)可分為皮(pi)秒激(ji)(ji)光(guang)器(qi)、飛秒激(ji)(ji)光(guang)器(qi)、阿秒激(ji)(ji)光(guang)器(qi)等。超(chao)快激(ji)(ji)光(guang)是能量激(ji)(ji)光(guang)領域最重要(yao)的(de)技術(shu)(shu)方向(xiang)之一,作(zuo)為一種新(xin)興的(de)材料加工技術(shu)(shu)手段,在加工精度方面有著(zhu)顯(xian)著(zhu)優勢。隨著(zhu)技術(shu)(shu)的(de)逐漸成(cheng)(cheng)熟和成(cheng)(cheng)本(ben)不(bu)(bu)斷下(xia)降,超(chao)快激(ji)(ji)光(guang)市場有望在未來幾年(nian)迎來爆發。

 

應(ying)用場景(jing)不斷落地,市場快速增(zeng)長:超快激光(guang)是激光(guang)行(xing)業增(zeng)長最快的細分領域之(zhi)一(yi),未來有望(wang)廣泛的應(ying)用于醫(yi)療生物、航空(kong)航天(tian)、消費電子、照明顯示、能(neng)源環境(jing)、精密(mi)機械等行(xing)業。2017年全球超快激光器(qi)市場(chang)規(gui)模超過9億美元(yuan),到(dao)2020年有望超(chao)過25億美元。2017年我國(guo)超快激光器市(shi)場約(yue)13.5RMB,預計(ji)2020年超(chao)過50億(yi)RMB

 

競爭(zheng)格(ge)局初步明朗(lang),進口(kou)替代空間(jian)廣闊:從國內用(yong)戶的(de)視角來看,超快激光器(qi)的(de)供應商可分為兩類(lei):一類(lei)是(shi)以(yi)通快、相干、NKT、光譜物理(li)等為代表的(de)海外(wai)(wai)激光器(qi)廠(chang)商,另一類是(shi)近幾年快速追趕(gan)的(de)國(guo)(guo)內廠(chang)商,如華日、英諾、安陽、貝林(lin)等。目(mu)前基本(ben)的(de)競爭態勢是(shi),國(guo)(guo)外(wai)(wai)激光器(qi)廠(chang)商在(zai)市場(chang)和(he)技術上占有先發優(you)勢,占據了(le)國(guo)(guo)內80%以上的(de)市場份額,但國內供應商進(jin)步迅速,進(jin)口替代初露苗頭,這(zhe)與高功率光纖激光器的(de)國產(chan)替代前期特征十分(fen)相似(si)。

 

依靠地利,有(you)(you)望(wang)突圍:我(wo)們(men)認(ren)為相比海外的超快激光器制造(zao)商,國內廠商至少有(you)(you)以(yi)下3方面優勢:

1)中國將是超(chao)快激光器(qi)最大(da)的(de)應用市場:超(chao)快激光高精度(du)的(de)特點,尤其適(shi)用于(yu)3C產(chan)品的制(zhi)造,而我國(guo)是全球最(zui)大的3C產(chan)品的(de)生產(chan)基地(di);

 

2)中國擁有全球最完(wan)整(zheng)的(de)(de)工業體(ti)系(xi):經(jing)過幾十(shi)年的(de)(de)發展,我國形成了從上(shang)游材料到下游應(ying)用的(de)(de)完(wan)整(zheng)工業體(ti)系(xi),為超快(kuai)激光器的(de)(de)產業化提供了良好的(de)(de)土壤;

 

3)高端人才(cai)的(de)(de)回流:在激(ji)光行業,高端人才(cai)的(de)(de)回流在加速,這為超快激(ji)光的(de)(de)技術(shu)突(tu)破打下了(le)人才(cai)基礎。

 

超快激光(guang)器(qi)的國(guo)產化(hua)過程與高功率激光(guang)器(qi)有著很大的相似性,未來(lai)3-5年,隨(sui)著(zhu)超(chao)(chao)快(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)激(ji)光(guang)(guang)應(ying)用場景(jing)不斷成熟落(luo)地,有望(wang)復制高(gao)功率光(guang)(guang)纖激(ji)光(guang)(guang)器(qi)進(jin)(jin)口替代的(de)(de)(de)道路。市場空間大、技(ji)術(shu)壁壘高(gao),超(chao)(chao)快(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)激(ji)光(guang)(guang)器(qi)很(hen)有可能(neng)在未來(lai)成為(wei)(wei)科(ke)創(chuang)板(ban)的(de)(de)(de)熱點板(ban)塊(kuai)。超(chao)(chao)快(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)激(ji)光(guang)(guang)很(hen)有可能(neng)成為(wei)(wei)新一(yi)代精密(mi)加工的(de)(de)(de)主流方式(shi),超(chao)(chao)快(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)激(ji)光(guang)(guang)器(qi)的(de)(de)(de)國(guo)產化(hua),將帶(dai)動其售價降低,隨(sui)著(zhu)應(ying)用場景(jing)越(yue)來(lai)越(yue)多,超(chao)(chao)快(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)激(ji)光(guang)(guang)加工設(she)備的(de)(de)(de)投資機(ji)會有望(wang)先于激(ji)光(guang)(guang)器(qi)出現,重點關注有優質客戶(hu)資源和(he)雄厚研發實(shi)力的(de)(de)(de)設(she)備供(gong)(gong)應(ying)商(shang);雖然(ran)目前我國(guo)超(chao)(chao)快(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)激(ji)光(guang)(guang)器(qi)仍主要依賴進(jin)(jin)口,但國(guo)內(nei)激(ji)光(guang)(guang)器(qi)廠商(shang)在技(ji)術(shu)上進(jin)(jin)步(bu)迅速,隨(sui)著(zhu)關鍵技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)持續(xu)突破,國(guo)內(nei)供(gong)(gong)應(ying)商(shang)有望(wang)打開進(jin)(jin)口替代的(de)(de)(de)廣闊空間,隨(sui)著(zhu)核(he)心零(ling)部件的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)突破,優秀的(de)(de)(de)企業(ye)有望(wang)實(shi)現收入(ru)和(he)毛利的(de)(de)(de)雙(shuang)增長,建議關注銳(rui)科(ke)激(ji)光(guang)(guang)(擬收購(gou)超(chao)(chao)快(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)激(ji)光(guang)(guang)制造商(shang)國(guo)神(shen)激(ji)光(guang)(guang));折疊(die)屏、陶瓷外殼(ke)等滲透率的(de)(de)(de)提升,有可能(neng)帶(dai)來(lai)超(chao)(chao)快(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)激(ji)光(guang)(guang)市場爆發。

 

集成電(dian)路、面板等高端制造業對激(ji)光(guang)加工(gong)設備的(de)要求極高,目前(qian)該部(bu)(bu)分(fen)市場(chang)(chang)仍主要被(bei)海(hai)外廠(chang)商(shang)壟斷,有著廣闊(kuo)的(de)進(jin)口替代空間,但國(guo)(guo)內企業仍處在追趕階段,存(cun)在技(ji)術(shu)突破不(bu)及(ji)預(yu)期的(de)風險;超(chao)快激(ji)光(guang)單臺價值量(liang)高,換(huan)用(yong)新(xin)的(de)激(ji)光(guang)器供應(ying)商(shang)對于激(ji)光(guang)設備商(shang)和(he)最(zui)下游用(yong)戶來(lai)說(shuo),都存(cun)在一定的(de)風險,因此盡管國(guo)(guo)產超(chao)快激(ji)光(guang)器在性價比(bi)方(fang)面優勢(shi)顯著,但仍存(cun)在市場(chang)(chang)開拓不(bu)及(ji)預(yu)期的(de)風險;中(zhong)美貿易戰形勢(shi)尚不(bu)明朗,超(chao)快激(ji)光(guang)器所需的(de)核心(xin)零部(bu)(bu)件有可能被(bei)列(lie)入禁售、增稅的(de)名單當中(zhong)。

 

01超快激光:工程頂端,科(ke)學前沿(yan)

激光是一個充滿創新的(de)行業。我們在(zai)2018年(nian)620日發布的《智(zhi)能制造行(xing)業專題報告(三(san)):高(gao)功率(lv)激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)國(guo)產(chan)化加速,激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)加工(gong)設備成長動能足》中,為投(tou)資(zi)者詳(xiang)細的解(jie)(jie)析(xi)(xi)了激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)加工(gong)的產(chan)業鏈(lian)情況,并分析(xi)(xi)了高(gao)功率(lv)光(guang)纖激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)國(guo)產(chan)化帶來的投(tou)資(zi)機會(hui)。本篇(pian)(pian)報告是(shi)平安證券研(yan)究(jiu)所智(zhi)能制造系列報告的第六篇(pian)(pian),旨在為投(tou)資(zi)者詳(xiang)解(jie)(jie)激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)加工(gong)領(ling)域另一(yi)個重要發展方向(xiang)——超快激光,包括其技術(shu)特點、目前的(de)發展階段、技術(shu)方向(xiang)、及投資(zi)機會等(deng)。

 

1.1 什么是(shi)超快激光

超快激(ji)光(guang)器是(shi)指輸出激(ji)光(guang)的(de)脈寬在(zai)皮秒(10-12秒)級(ji)別或小(xiao)于(yu)皮(pi)秒級(ji)別的(de)脈沖激光(guang)器,是激光(guang)器按照能量輸(shu)出(chu)波(bo)形進行分(fen)類的(de)一種(zhong)。激光(guang)器有多(duo)種(zhong)分(fen)類方法,其中最(zui)常用(yong)的(de)分(fen)類方法有四種(zhong),包括以工作物質分(fen)類、以能量輸(shu)出(chu)波(bo)形(工作方式)分(fen)類、以輸(shu)出(chu)波(bo)長(顏色)分(fen)類、以功率大小(xiao)分(fen)類等。

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其中,按照能(neng)量輸出(chu)波形(xing),激光(guang)器(qi)可(ke)以分為連續(xu)激光(guang)器(qi)、脈(mo)沖激光(guang)器(qi)、和準連續(xu)激光(guang)器(qi):

 

連續激光器:在(zai)工作時(shi)間內連續輸出(chu)穩定能(neng)(neng)量波(bo)形的(de)激光器,其特點是功(gong)率(lv)較高(gao),能(neng)(neng)夠加工體(ti)積大、熔點高(gao)的(de)材(cai)料,如金屬板材(cai)等;

 

脈(mo)(mo)沖(chong)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi):以脈(mo)(mo)沖(chong)形式輸出(chu)能量,根據脈(mo)(mo)沖(chong)寬度,脈(mo)(mo)沖(chong)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)可進(jin)一步分(fen)為毫秒(miao)(miao)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)、微秒(miao)(miao)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)、納秒(miao)(miao)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)、皮秒(miao)(miao)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)、飛秒(miao)(miao)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)、及阿(a)秒(miao)(miao)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)等;例(li)如,如果一臺脈(mo)(mo)沖(chong)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)所輸出(chu)激(ji)光(guang)(guang)(guang)的脈(mo)(mo)寬在1-1000ns之(zhi)(zhi)間,我們(men)稱(cheng)之(zhi)(zhi)為納秒(miao)(miao)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器,以此類推;我們(men)將皮秒(miao)(miao)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器、飛(fei)秒(miao)(miao)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器、及阿秒(miao)(miao)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器等,稱(cheng)作超快激(ji)(ji)光(guang)(guang)器。脈(mo)沖(chong)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器的功(gong)率遠低于(yu)連續(xu)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器,但加工精度高(gao)于(yu)連續(xu)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器,且一般情況下,脈(mo)寬越(yue)窄,加工精度越(yue)高(gao);

 

準連(lian)續(xu)激(ji)光器:介于(yu)連(lian)續(xu)激(ji)光器和脈沖(chong)激(ji)光器之間,可(ke)以在一(yi)定周期(qi)內重復輸出比較高能(neng)量的激(ji)光,理論(lun)上(shang)來(lai)說(shuo)也是一(yi)種脈沖(chong)激(ji)光器。

 

以上三種激光器的能量輸出波形,也可以用占空比這個參(can)數來描述,對(dui)于激(ji)光器來說(shuo),占空比可解釋為在(zai)一個脈沖循環內,有(you)激(ji)光能量輸出的時(shi)間(jian)相對(dui)于總時(shi)間(jian)所占的比例(li)。

 

連續激(ji)光(guang)器占空比(=1)>準連續激(ji)光器占空(kong)比>脈(mo)沖激(ji)光器占空(kong)比。一般情況下,脈(mo)沖激(ji)光的脈(mo)寬越窄,占空(kong)比越低,見圖(tu)表2所示。

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在(zai)材(cai)(cai)料(liao)(liao)加工(gong)(gong)(gong)(gong)領域,最初(chu)脈沖激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)(qi)是連續激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)過渡產品(pin),這是由于(yu)早期受(shou)到核心元器(qi)(qi)件的(de)(de)(de)承(cheng)受(shou)能(neng)力(li)、工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)水(shui)平等(deng)因素的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang),連續激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)輸出(chu)功率不可(ke)能(neng)很高,無法將材(cai)(cai)料(liao)(liao)加熱(re)到熔(rong)點(dian)以(yi)上(shang)從而達到加工(gong)(gong)(gong)(gong)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de);若(ruo)通過一定的(de)(de)(de)技術手段,使激(ji)(ji)(ji)光(guang)的(de)(de)(de)輸出(chu)能(neng)量集中在(zai)單(dan)個(ge)脈沖上(shang),這樣雖然激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)總功率沒有發生變化,但在(zai)脈沖發生的(de)(de)(de)時間(jian)點(dian)上(shang)的(de)(de)(de)瞬時功率卻大(da)大(da)提高,滿足了材(cai)(cai)料(liao)(liao)加工(gong)(gong)(gong)(gong)的(de)(de)(de)訴求。后來(lai)連續激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)(qi)技術逐漸成熟,人們發現脈沖激(ji)(ji)(ji)光(guang)在(zai)加工(gong)(gong)(gong)(gong)精(jing)度上(shang)有很大(da)的(de)(de)(de)優勢,這主要由于(yu)脈沖激(ji)(ji)(ji)光(guang)對材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)熱(re)效應(ying)更(geng)小(xiao),且激(ji)(ji)(ji)光(guang)脈寬(kuan)越窄(zhai),熱(re)影(ying)響(xiang)越小(xiao),加工(gong)(gong)(gong)(gong)材(cai)(cai)料(liao)(liao)邊緣越平整(zheng)(對應(ying)的(de)(de)(de)加工(gong)(gong)(gong)(gong)精(jing)度越高)。

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超快(kuai)激光器也(ye)被稱作超強超短脈沖激光器超短脈沖激光器等,但(dan)我們更愿意稱之(zhi)為超快激光器,是(shi)因(yin)為這個(ge)定義(yi)與超快現象有(you)關。超快現象(xiang)是(shi)指發生在(zai)(zai)物(wu)質微觀體系中快速(su)變(bian)化的(de)(de)(de)物(wu)理(li)、化學(xue)或生物(wu)過(guo)程中的(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)現象(xiang):在(zai)(zai)原(yuan)子(zi)(zi)分(fen)(fen)子(zi)(zi)體系中,原(yuan)子(zi)(zi)及(ji)分(fen)(fen)子(zi)(zi)自身(shen)運(yun)(yun)動的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)尺(chi)度(du)大約在(zai)(zai)皮秒(miao)到(dao)飛(fei)秒(miao)量(liang)級(ji),如(ru)分(fen)(fen)子(zi)(zi)轉動的(de)(de)(de)周(zhou)期在(zai)(zai)皮秒(miao)量(liang)級(ji),振動的(de)(de)(de)周(zhou)期約在(zai)(zai)飛(fei)秒(miao)量(liang)級(ji);當激光脈沖脈寬達到(dao)皮秒(miao)或飛(fei)秒(miao)級(ji)別,可(ke)以(yi)在(zai)(zai)很大程度(du)上避(bi)免對分(fen)(fen)子(zi)(zi)整體熱運(yun)(yun)動的(de)(de)(de)影響(xiang)(分(fen)(fen)子(zi)(zi)熱運(yun)(yun)動是(shi)物(wu)質溫度(du)的(de)(de)(de)微觀本質),而在(zai)(zai)分(fen)(fen)子(zi)(zi)震動的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)尺(chi)度(du)上對物(wu)質產(chan)生影響(xiang),使得在(zai)(zai)達到(dao)加工目(mu)的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)同時(shi),熱效應大大降低。

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與納秒及毫秒激光(guang)器相比,超快激光(guang)器雖然(ran)整(zheng)體(ti)功率更低,但由(you)于其(qi)直接作用于材料分(fen)子(zi)震動的時(shi)間超短,在真(zhen)正意義上實現了冷加工,因此(ci)加工(gong)精度大大提高。

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由于特性的不同,高功率連續激(ji)光(guang)器(qi)、非超快的脈沖激(ji)光(guang)器(qi)和超快激(ji)光(guang)器(qi)在下游應用領域上有較大差別(bie):

 

高功率(lv)連續(xu)激(ji)光器(以及(ji)準連續(xu)激(ji)光器):主要(yao)應用于金屬材料的切割、燒(shao)結、焊接、表面熔敷、打孔、金屬3D打印等(deng);

 

非(fei)超快脈沖激光器(qi):非(fei)金(jin)屬(shu)材(cai)料的打標、硅材(cai)料的加工(gong)、金(jin)屬(shu)的表面雕刻、金(jin)屬(shu)表面清洗、金(jin)屬(shu)的精(jing)密焊(han)接、金(jin)屬(shu)的微加工(gong)等;

 

超(chao)快激光器:玻璃、PET及藍寶石等透明材料和硬脆材料的切割和焊接、精密打標、眼科手術、材料的微觀鈍化及激光刻蝕等。

 

從(cong)(cong)用途來看,高功率(lv)連(lian)續激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)和超快激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)幾乎不存在相互替代的關系(xi),它們一個(ge)像(xiang)板斧一個(ge)像(xiang)鑷子(zi),尺寸(cun)各(ge)有(you)短(duan)長(chang)。非(fei)超快脈(mo)沖激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)的下游(you)應用與連(lian)續激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)和超快激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)都分別有(you)一些重合,從(cong)(cong)實際結(jie)果來看,同一用途下,其功率(lv)不如連(lian)續激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi),精度不如超快激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi),比(bi)較(jiao)突(tu)出(chu)的是性價比(bi)。

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尤其是納(na)秒(miao)(miao)紫外(wai)激光器(qi),雖然其脈寬沒有達到(dao)皮秒(miao)(miao)級別,但加工精(jing)度較其他波長的納(na)秒(miao)(miao)激光器(qi)有較大提(ti)升,已比較廣泛(fan)的應用于3C產品的加工制造,與(yu)超快激(ji)光器(qi)(qi)下游應用(yong)重(zhong)疊度較大。未來隨著超快激(ji)光器(qi)(qi)成本(ben)下降,可能會(hui)侵占(zhan)納秒紫(zi)外(wai)的市場。

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1.2超快(kuai)激光(guang)技(ji)術有(you)著(zhu)很高的技(ji)術門檻

2018102日,瑞(rui)典皇家科學院在宣布(bu),美國(guo)科學家亞(ya)瑟·阿斯金(Arthur Ashkin)、法國科學家杰哈?莫(mo)羅(Gérard Mourou)和加(jia)拿(na)大科學家唐娜·斯(si)特里克蘭(Donna Stricklan)獲得2018年諾貝爾物理學獎。

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其中Gérard Mourou和(he)Donna Stricklan二人(ren)獲(huo)獎的理由(you)是發(fa)明了激(ji)光的啁啾脈沖放大(da)技術(Chirped Pulse AmplificationCPA),這種技(ji)術目前已經被普(pu)遍應用(yong)于(yu)超快脈沖激光系統(tong)。兩位科(ke)學家獲獎也使得(de)越來越多的(de)人開(kai)始接觸并了解超快激光的(de)概念。

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CPA技(ji)術的發明是超快(kuai)激(ji)光(guang)發展的里程碑。1960年代,調Q和鎖模技術(shu)相繼出現,并被應(ying)用于提高脈沖(chong)激(ji)光(guang)器的能量峰(feng)值,后來(lai)自鎖模技術(shu)也被提出,脈沖(chong)激(ji)光(guang)器一度進入了快速發展階段。不過利用調Q和鎖模技術得到(dao)的脈(mo)能量(liang)沖峰值,受到(dao)激光(guang)元器(qi)件自(zi)身(shen)承受能力的限(xian)制(zhi),這導致到(dao)1980年(nian)代,脈沖激(ji)光器(qi)的脈沖功率提高遇到(dao)了瓶頸(jing)。目前調Q技(ji)術和鎖模技(ji)術已(yi)廣泛的應(ying)用到(dao)工業激光(guang)器中(zhong),但比(bi)較難以穩定的獲(huo)得(de)飛(fei)秒(miao)及(ji)以上級別的脈沖激光(guang)。市面上基于調(diao)Q技(ji)術和鎖模技(ji)術的脈沖(chong)激(ji)(ji)(ji)光(guang)器已經比較多,無論是固體激(ji)(ji)(ji)光(guang)器、氣(qi)體激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(CO2激光(guang)器)、還是光(guang)纖(xian)激光(guang)器等,對這兩種技術的應用都已比較成熟。相干、通快、光(guang)譜物理、IPG、銳(rui)科(ke)激(ji)光(guang)、創鑫(xin)激(ji)光(guang)、杰普特等(deng)國(guo)內外激(ji)光(guang)器,均有眾多型號的調Q+鎖模(mo)的脈沖激(ji)(ji)光器產品,這些激(ji)(ji)光器多為納秒(miao)或(huo)毫秒(miao)激(ji)(ji)光器。

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1980年代CPA(啁啾)技(ji)術(shu)的(de)發明,使脈沖(chong)激(ji)光器突(tu)破了(le)脈沖(chong)峰值功率的(de)瓶頸,脈沖(chong)激(ji)光真正進入了(le)超快激(ji)光的(de)時代,這也是目前(qian)超快激(ji)光器中應(ying)用最多的(de)技(ji)術(shu)。

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CPA技(ji)術的(de)基本原理(li)是先(xian)利(li)用(yong)(yong)一對光(guang)柵(zha)將初(chu)始脈(mo)沖(chong)激光(guang)拉(la)寬,利(li)用(yong)(yong)放大器把拉(la)寬的(de)激光(guang)放大,最后(hou)使用(yong)(yong)另(ling)一對光(guang)柵(zha)將激光(guang)脈(mo)沖(chong)壓縮,得到瞬時(shi)的(de)高功率。從CPA技術發明至今,人們已經(jing)將激光(guang)脈沖的強度和峰值功率(lv)提高了7-8個數(shu)量級,目前基于CPA技術的(de)超快(kuai)激光器的(de)峰(feng)值功率已經(jing)可(ke)以(yi)達到1015W級別。高峰值、高頻率、高功率仍(reng)是超快(kuai)激光(guang)未(wei)來發展的主要方向。

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02應用場景越(yue)來(lai)越(yue)多(duo),市場爆發在不遠將來(lai)

超快激光在(zai)真正意義上(shang)實現了(le)冷加工,在(zai)精密(mi)(mi)加工方面(mian)有顯著優勢,隨著超快激光器的生產工藝逐漸成熟,成本(ben)逐漸下(xia)降,未來有望廣泛的應用于醫療生物、航空航天、消費電子(zi)、照明顯示、能源(yuan)環(huan)境、精密(mi)(mi)機械等下(xia)游(you)行(xing)業(ye)。

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1)醫療(liao)美(mei)容(rong):

超快(kuai)激(ji)(ji)光可用于醫(yi)療(liao)中的眼(yan)科手術設備(bei)(bei)和美容設備(bei)(bei)。飛秒激(ji)(ji)光被用于近視手術,被譽為繼波前像差技術之后屈(qu)光手(shou)術(shu)的又(you)一次革(ge)命。近視(shi)患(huan)者(zhe)的眼(yan)(yan)軸大于正常(chang)眼(yan)(yan)軸,使得在眼(yan)(yan)球調(diao)節松(song)弛狀態(tai)下,平行(xing)光線(xian)經眼(yan)(yan)的屈(qu)光系統折(zhe)射后(hou)的焦點落在視(shi)網膜之前。飛秒(miao)激(ji)光手(shou)(shou)術可以(yi)去除眼(yan)(yan)軸維度上多余的肌(ji)肉,使眼(yan)(yan)軸距離恢復正常(chang)。飛秒(miao)激(ji)光手(shou)(shou)術具(ju)有準確性(xing)高(gao)、安全性(xing)高(gao)、穩定性(xing)高(gao)、手(shou)(shou)術時間短、舒適性(xing)高(gao)等優點,已經成為當前最主流的近視(shi)手(shou)(shou)術手(shou)(shou)段之一。

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在(zai)美容方(fang)面,超(chao)快激光可用于去(qu)除色(se)素和(he)原(yuan)生(sheng)痣(zhi)、去(qu)除紋身等,也(ye)可以用來改善肌膚的衰老(lao)情況。

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2)消費電子:

超快激光適用于消費電子制造過程中的硬脆透明材料加工、薄膜加工、精密打標等。手機鋼化玻璃和藍寶石是消費電子原材料中比較有代表性的硬脆透明材料,尤其是藍寶石,由于其硬度高,脆性大,使用傳統的機械加工方式效率和良品率很低;藍寶石現在已經比較廣泛的應用于智能手表、手機攝像頭蓋板、指紋模組蓋板等;納秒紫外激光切割和超快激光是目前切割藍寶石的主要技術手段,超快激光的加工效果比紫外納秒激光更好。此外,攝像頭模組、指紋模組使用的加工方式,也以納秒和皮秒激光為主。未來柔性手機屏(可折疊屏)的切割、及對應的3D玻璃鉆孔,主流(liu)技術也大概率是超快激光。

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超快激光在面板制造中(zhong),也有(you)重要應(ying)用(yong)。OLED偏(pian)光(guang)片的切割、LCD/OLED制造過程中的剝(bo)離及修復(fu),都(dou)可使用超快激光(guang)。

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3)顯示照(zhao)明:

超快激光在顯(xian)示照(zhao)明領域的(de)應用主要(yao)是(shi)指LED晶(jing)片的劃線和切割,這也是超(chao)(chao)快(kuai)激(ji)光適(shi)合硬脆材料加工的又一例證,超(chao)(chao)快(kuai)激(ji)光加工的截面平整度高(gao),崩邊顯著減少,效率和精度都(dou)大(da)大(da)提升。

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4)光伏(fu)能源:

超(chao)快激光(guang)在光(guang)伏(fu)電(dian)池的制造中應用(yong)空間廣闊。例如在CIGS薄(bo)膜電池(chi)的制造中,超快激(ji)光可替(ti)代(dai)原有的機械劃線工藝,顯著改善劃線質(zhi)量,尤其是(shi)對(dui)于P2P3劃(hua)線環節,可以做到幾乎沒(mei)(mei)有崩邊現象,也沒(mei)(mei)有裂紋(wen)和殘余應力。

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5)航空航天(tian):

為提高渦輪葉(xie)片的(de)性(xing)能(neng)和使用壽命,進而提高發(fa)動機的(de)性(xing)能(neng),需要采用氣膜(mo)冷卻技術,這對(dui)氣膜(mo)孔加工(gong)技術提出(chu)了極高的(de)要求(qiu),2018年西安光機(ji)所開發出(chu)國(guo)內最高單脈沖(chong)能量(liang)的26瓦工業級(ji)飛秒光纖(xian)激光器,并研(yan)制出(chu)系列化超快(kuai)激光極端制造(zao)裝備,實現了航空發動機(ji)渦輪葉片氣膜孔的(de)冷(leng)加(jia)工突破,填補(bu)了(le)國內空白(bai),這種(zhong)加(jia)工方法(fa)較(jiao)電火花加(jia)工等方法(fa)精度更(geng)高,成品率(lv)大(da)大(da)提升。

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超快(kuai)激光還(huan)可應用于(yu)纖維增強復合(he)材料(liao)(liao)的精(jing)密加(jia)工,加(jia)工精(jing)度的提升(sheng),有助于(yu)碳纖維等復合(he)材料(liao)(liao)在航空航天等高端領域的應用拓展。

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目前(qian)超快激光器價格仍較昂貴(gui),我們預(yu)計隨(sui)著其(qi)國產化并價格下降,在眾多(duo)行業(ye)中的(de)大規模應用指日可(ke)待。國內一部分行業(ye)先(xian)行者,已經在生產超快激光加工設備(bei),并取得了較好的(de)市場反饋。

 

201866日,深(shen)圳柔宇國際柔性顯(xian)示(shi)基地定制的(de)(de)首條類六代全柔性顯(xian)示(shi)屏量(liang)產(chan)線成(cheng)功點(dian)亮投產(chan),使用的(de)(de)也是超(chao)快激(ji)光技術。未來隨著柔性屏、可折疊(die)屏滲(shen)透(tou)率(lv)不斷提(ti)升,超(chao)快激(ji)光將是主要的(de)(de)裁切(qie)技術手(shou)段。

 

另外市場(chang)上(shang)也出現了(le)一些既深諳(an)激(ji)(ji)光原(yuan)(yuan)理、又(you)精通激(ji)(ji)光與(yu)材(cai)料之間相互作用原(yuan)(yuan)理的優秀(xiu)企業(ye),在(zai)供應超快激(ji)(ji)光設備的同時,也提供高端加(jia)工(gong)服務。

 

全球來看超快(kuai)激光處于(yu)快(kuai)速發展(zhan)階段,根(gen)據中國科學(xue)院武漢文獻情報中心的統計和預測,2017年全球超快激光器市場(chang)規模(mo)超過9億美元,到(dao)2020年(nian)有(you)望超過25億美元;2017年(nian)我(wo)國超快激光器市(shi)場約13.5RMB,預計2020年將(jiang)超過50RMB

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03進口替(ti)代(dai)大有可(ke)為,國內(nei)玩家(jia)如雨后春筍

3.1 超快激光(guang)器進口替代大有可為

從國內用(yong)戶的視角來看,超(chao)快激光器(qi)的供應商可分為兩(liang)類:一類是以(yi)通快、相(xiang)干、NKT、光(guang)譜物(wu)理等為代(dai)表的(de)(de)海外激(ji)光(guang)器(qi)廠商(shang),另一類是(shi)近(jin)幾年快速追趕的(de)(de)國內廠商(shang)。目(mu)前基本的(de)(de)競爭態(tai)勢是(shi),國外激(ji)光(guang)器(qi)廠商(shang)在市場和技術上(shang)占有先發優勢,但國內廠商(shang)進(jin)步(bu)迅速,進(jin)口替代(dai)的(de)(de)序幕已經拉開。

 

1)國(guo)外超快(kuai)激光器供應商:

目(mu)前國內的(de)超快激光器80%以上仍有賴進(jin)口,進(jin)口超快(kuai)(kuai)激光(guang)器在穩定性(xing)方面仍有一定優勢,但價格較(jiao)貴。近幾年(nian)全球超快(kuai)(kuai)激光(guang)領(ling)域最重要的(de)特征(zheng)是頻繁的(de)收購。自CPA技術提出(chu)以來(lai),包括LumeraKMLabQuantumLaserFemtolaser等眾多以(yi)超快激光為(wei)主要方(fang)向的創業(ye)(ye)企業(ye)(ye)在1990s年代出現(xian),但一則彼時超(chao)快激(ji)光(guang)的(de)應用場景還很少(起初大(da)(da)多應用于科研),二(er)來新技術剛(gang)剛(gang)出現(xian),生產制造工藝有待成熟(shu),使得(de)超(chao)快激(ji)光(guang)器的(de)價格極其昂(ang)貴,雖然這些創(chuang)業(ye)型(xing)企業(ye)大(da)(da)都由知名科學家領銜(xian),但在整(zheng)個(ge)2000s年(nian)代發展(zhan)并不(bu)盡如人意。在隨后(hou)的2010s年代,這些(xie)擁有深厚研(yan)發基礎(chu),但銷售未上體(ti)量的超快激光公司,相(xiang)(xiang)當一部分(fen)被(bei)傳(chuan)統的激光龍頭企業諸如通快、相(xiang)(xiang)干、NKTMKS等所收購。

 

通快、相(xiang)干、NKTMKS等激光器企(qi)業,發展歷史悠久,技術力量雄厚(hou),而且(qie)擁有(you)良好的(de)(de)(de)市場口(kou)碑和客戶基(ji)礎。在(zai)超快(kuai)激光的(de)(de)(de)應(ying)用場景逐漸(jian)顯現(xian)時,它們敏(min)銳的(de)(de)(de)捕捉到了機遇,通過(guo)一系列的(de)(de)(de)收購,完成了在(zai)超快(kuai)激光領(ling)域的(de)(de)(de)布局。

 

NKT:以(yi)光纖起家(jia),到目前為止,NKT仍是全球(qiu)光(guang)纖超快(kuai)激光(guang)器(qi)的(de)領(ling)導者,也是光(guang)纖超快(kuai)激光(guang)器(qi)核心零部件光(guang)子(zi)晶體光(guang)纖的(de)主要供(gong)應商(shang)。

 

光譜(pu)物理(li):于(yu)1961年成立,可(ke)供(gong)應多種類型的(de)激光器,收購(gou)femtolaser和(he)HighQ后,超快激光(guang)器的實力(li)大增。

 

通(tong)快:最初是機床制造商,1970s開始(shi)做激(ji)光切割(ge)機床(chuang),1980s開發(fa)了(le)自己的激光(guang)器(qi),此后一直是全球(qiu)高功率激光(guang)設備(bei)的領導者。通快此前已(yi)收購了(le)高功率光(guang)纖激光(guang)器(qi)廠商SPI20172018年又相繼收購過大(da)通激(ji)光、Amphos等超快激光器公(gong)司,現在(zai)可以供應多種(zhong)類(lei)型的激光器。

 

相干通過收(shou)購LumeraRaydianceFilaser,成為全球超快激(ji)光(guang)領(ling)導者(zhe)。

 

對于相(xiang)干等龍頭企業來(lai)說(shuo),Lumera等公司大多數脫胎于高校(xiao)研發體系(xi),有著優秀的(de)(de)(de)人才、理論、技(ji)術(shu)基(ji)礎;而對于那(nei)些(xie)被收購的(de)(de)(de)創業企業來說,大平臺的(de)(de)(de)客(ke)戶渠道、管理體系(xi)、生產效率,使得它們的(de)(de)(de)經營效率快(kuai)速提升,這(zhe)也在客(ke)觀上推(tui)動(dong)了超快(kuai)激光的(de)(de)(de)應用。

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這種并購的趨(qu)勢仍在繼續,預計未來超快(kuai)激光領域的市場集中(zhong)度會越來越高,競爭格局也會愈加明朗化。

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2)國(guo)內(nei)超(chao)快激光新(xin)勢力(li):

中國是全球最大的電子產品制造國,全球每年超過90%的(de)(de)手機和電(dian)腦生產自中國,面(mian)板、集成電(dian)路等高端產能也正在大(da)(da)規模向大(da)(da)陸轉移,可以說中國是超(chao)快激光應用場(chang)景最多、市場(chang)空(kong)間(jian)最廣(guang)闊(kuo)的(de)(de)地區。近(jin)年來我國的(de)(de)超(chao)快激光創業企業如(ru)雨后春筍,并(bing)且技術快速(su)突破,進口替(ti)代的(de)(de)大(da)(da)幕正在拉(la)開(kai)。

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根據(ju)《中國激光產(chan)業(ye)發展報告》的統計,2015-2019年我(wo)國國產超快激光器的銷售數量從40臺增長到850臺。我們(men)認為國內企(qi)業雖然大(da)部分(fen)成立時間比較晚,但至少在以下三個方面(mian)占(zhan)有優(you)勢:

 

1)中國將是超快激光器最(zui)大的應用市場:超快激光高精度的特點,尤其適用于(yu)3C產品的(de)制(zhi)造,而我國(guo)是(shi)全球最大(da)的(de)3C產品的(de)生產基地,每年全(quan)球超過90%的(de)智能(neng)(neng)手機和(he)筆記本電腦在中國生產(chan),集成電路、面板的(de)高端(duan)產(chan)能(neng)(neng)近年來(lai)(lai)也正(zheng)大規模向國內轉移(yi),帶來(lai)(lai)了智能(neng)(neng)制(zhi)造(zao)、精密制(zhi)造(zao)的(de)巨(ju)大應用市(shi)場。

 

2)中國擁(yong)有全球最完(wan)整(zheng)的(de)(de)工業(ye)體系:經過過去幾十年的(de)(de)發展,我國形成了從(cong)上游材料到(dao)下(xia)游應(ying)用的(de)(de)完(wan)整(zheng)工業(ye)體系,使得設(she)備的(de)(de)制造(zao)成本相(xiang)對較(jiao)低(di),加上國家政策支(zhi)持,產研轉換環境大大改善,為超(chao)快(kuai)激光器的(de)(de)產業(ye)化(hua)提供了良好的(de)(de)土壤,也使得國產超(chao)快(kuai)激光器相(xiang)對于(yu)進口產品來說,可以有較(jiao)大的(de)(de)性價(jia)比優(you)勢(shi)。

 

3)高端(duan)(duan)人(ren)(ren)才(cai)的(de)(de)大(da)(da)規模回流(liu):我們注意到,在(zai)激光(guang)行業,高端(duan)(duan)人(ren)(ren)才(cai)的(de)(de)回流(liu)在(zai)加快,這為超快激光(guang)的(de)(de)技術突(tu)破打(da)下了人(ren)(ren)才(cai)基(ji)礎。目前(qian)國內的(de)(de)超快激光(guang)生產廠商如(ru)華日(ri)激光(guang)、安揚激光(guang)等(deng)都是由海外歸國人(ren)(ren)才(cai)所(suo)創立。良(liang)好的(de)(de)創業環境和各種地(di)方政策(ce)大(da)(da)力(li)支(zhi)持,使得海外高端(duan)(duan)人(ren)(ren)才(cai)回國發展,正在(zai)成為一種大(da)(da)趨(qu)勢(shi)。

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另外有新聞(wen)對個別廠家的產(chan)銷等有報道(dao),整理如下。

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3.2核(he)心部(bu)件仍(reng)主要(yao)依賴進口

超快激光器(qi)的(de)兩(liang)大核(he)心訴求:高(gao)穩定性的(de)超短脈(mo)沖(chong)、高(gao)脈(mo)沖(chong)能量。通(tong)常,可以利用(yong)(yong)鎖模技術(shu)獲(huo)得超短脈(mo)沖(chong),利用(yong)(yong)CPA放(fang)大技術獲得高(gao)脈沖能量,其中涉及的核心部(bu)件包括振(zhen)蕩器(qi)、展寬器(qi)、放(fang)大器(qi)和(he)壓縮(suo)器(qi)等。其中,振(zhen)蕩器(qi)和(he)放(fang)大器(qi)技術難度最(zui)高(gao),也是一家超快激光(guang)器(qi)制造企業的核心技術。

 

振蕩(dang)(dang)器:在振蕩(dang)(dang)器內,利用一種鎖(suo)模技術獲得超快激光脈沖。

 

展寬器:展寬器將飛秒種子脈沖按不同(tong)波(bo)長在時間(jian)上拉開。

 

放(fang)大器(qi):利用啁啾放(fang)大器(qi)使(shi)這一展(zhan)寬的脈沖獲得充(chong)分能量。

 

壓(ya)縮器:壓(ya)縮器把放大后的不同成分的光譜再會聚到(dao)(dao)一起,恢復(fu)到(dao)(dao)飛秒寬(kuan)度,從而(er)形成具有極高瞬時功率(lv)的飛秒激光脈沖。

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超(chao)快激光(guang)(guang)器的(de)振蕩器、放大(da)器等核(he)心部件,大(da)多數由激光(guang)(guang)器生(sheng)(sheng)產企(qi)業自家生(sheng)(sheng)產;若無法(fa)自產振蕩器等,可購買其他公司生(sheng)(sheng)產的(de)激光(guang)(guang)種子源。國際上一些(xie)超(chao)快激光(guang)(guang)器廠商的(de)核(he)心零部件制造能力如下(xia):

 

Coherent(相干(gan)):相干(gan)公司能夠生產(chan)超快激光系統中的每一個組(zu)件,包括泵浦(pu)激光器(qi)(qi)、振蕩(dang)器(qi)(qi)、放大器(qi)(qi)、可(ke)調諧OPA及其附件(jian)等。2016年相干收(shou)購了高(gao)性能工業激光光源和激光解決方案及器件廠商ROFIN,而ROFIN此前又收購(gou)了美國特種光纖廠商Nufern,后(hou)者可供應特種光(guang)纖(xian)。

 

光譜物(wu)理(li)(Spectra-Physics):2011年公司收購(gou)了奧地利超快(kuai)激光器生產商High Q Laser公司。他們將LD抽運(yun)與半導體(ti)可飽和(he)吸收鏡(SESAM)技術(shu)相(xiang)結合(he),研制出了世界(jie)上最緊湊(cou)、最穩(wen)定的超快激光器(qi)。光譜物理可以自產各種皮秒(miao)振蕩器(qi)、皮秒(miao)放大(da)器(qi)、飛秒(miao)振蕩器(qi)和飛秒(miao)放大(da)器(qi)。

 

IPG光電:IPG能夠提供綠光(guang)、紅外和中紅外皮(pi)秒(miao)和飛秒(miao)光(guang)纖(xian)和光(guang)纖(xian)固(gu)體混(hun)合激(ji)光(guang)器(qi),其中IPG的皮秒及(ji)飛秒光纖(xian)激光器(qi)配備了(le)主振蕩光纖(xian)功率(lv)放大器(qi)(MOFPA)結構,尤其適合重復頻率(lv)介于10 kHz-數(shu)MHz之間、脈沖能量為(wei)若干μJ-~1mJ的超(chao)快脈沖。

 

Clark-MXR:成(cheng)立于(yu)1992年,公(gong)司創(chuang)始人之(zhi)一Gerald Mourou(2018年(nian)諾貝爾(er)物(wu)理學獎獲得者)最(zui)早提(ti)出(chu)了CPA理論,并(bing)最早開發出了商(shang)用CPA系統。此外Clark-MXR公司在該(gai)領域里還擁有無數個(ge)第一,包(bao)括笫一臺商業化(hua)脈沖碰(peng)撞鎖模染(ran)料(CPM)激光器、第一臺商業(ye)化bow-tie放大器、第(di)一臺商業化Ti:Sapphire振(zhen)蕩(dang)器(qi)、第(di)一(yi)臺(tai)商業(ye)(ye)化再(zai)(zai)生放(fang)大器(qi)、第(di)一(yi)臺(tai)商業(ye)(ye)化光纖振(zhen)蕩(dang)器(qi)作種子(zi)源的再(zai)(zai)生放(fang)大器(qi)、第(di)一(yi)臺(tai)商業(ye)(ye)化集成一(yi)體(ti)化再(zai)(zai)生放(fang)大器(qi)、第(di)一(yi)臺(tai)商業(ye)(ye)化髙(gao)功率1um光纖振蕩器、第一(yi)臺商業化高功率(lv)1um振蕩器等等。

 

超快激(ji)光器(qi)的芯片(pian)、特種(zhong)光纖、布拉格光柵、泵浦源等,大多由專業的電子制造企業生產。芯片(pian)(20%-30%+光纖(15%-20%+泵浦源(20%)占(zhan)了超快激(ji)光器總成本(ben)的約(yue)70%,該領域比較知名的公(gong)司包(bao)括(kuo)芯(xin)片制(zhi)造企業Lumentum、特種(zhong)光纖制造企業NKT公司(si)等。

 

芯(xin)(xin)片:激光芯(xin)(xin)片分為激光器芯(xin)(xin)片(發射端)和探測器芯片(接收端),其中(zhong),激光(guang)(guang)器(qi)芯(xin)片技術壁壘高(gao),是(shi)光(guang)(guang)芯(xin)片中(zhong)的(de)明珠。從目前DFB/EML/VCSEL三大高端激光(guang)(guang)器芯片市場(chang)來(lai)看(kan),美國(guo)和日本光(guang)(guang)器件廠商(shang)仍然占據(ju)市場(chang)主導(dao),包括(kuo)FinisarAvago、三(san)菱、LumentumII-VI等公司。2018年,Lumentum(原行業第二(er))以約18億美金的價格收(shou)購了Oclaro(原行業第三),兩者合并(bing)之(zhi)后,銷售額一舉超過了Finisar(原行業(ye)第(di)一),成為新(xin)的行業(ye)第(di)一。近年來,受益于蘋果公(gong)司對用于3D sensorVCSEL激光器的(de)海量需求(qiu),LumentumFinisar成為光器件(jian)行業內(nei)(nei)最火熱的廠商。國內(nei)(nei)具備VCSEL芯(xin)片量產制造(zao)能力的廠商(shang)主要是光(guang)(guang)迅科(ke)技和華芯(xin)半導(dao)體。此外,受到市場關注的芯(xin)片企業包括山(shan)東太平洋、深(shen)圳源國、國星光(guang)(guang)電(dian)、華工科(ke)技、三安光(guang)(guang)電(dian)及臺(tai)廠全新光(guang)(guang)電(dian)、晶元光(guang)(guang)電(dian)、環(huan)宇以及給蘋果(guo)供(gong)應VCSEL芯(xin)片的穩懋。

 

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特種光纖:NKT公司是全球(qiu)領先的(de)(de)高性能光(guang)纖(xian)激光(guang)器、光(guang)纖(xian)傳感(gan)系統(tong)和光(guang)子晶(jing)體(ti)纖(xian)維供應商,全球(qiu)超快光(guang)纖(xian)激光(guang)器所(suo)使用的(de)(de)光(guang)子晶(jing)體(ti)光(guang)纖(xian)被丹(dan)麥NKT公司占據大部分市場份額,NKT公司于2017年(nian)下半年(nian)收購瑞士超快激光制造(zao)商Onefive公司,開始(shi)大規(gui)模出貨飛秒激(ji)光器和皮秒激(ji)光器。此外(wai),CorActive(已(yi)被大族(zu)激光收購)和Nufern(現為相干子公司(si))也具(ju)備特(te)種(zhong)光纖的生產能力。國內公司(si)中,安揚激光自建了光纖拉絲塔,可生產40余(yu)種各種用途的特殊光纖(xian),擺(bai)脫了西方(fang)公司對(dui)光纖(xian)激光器產業鏈的控制。

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光柵:脈沖(chong)(chong)(chong)展寬器和(he)壓(ya)縮(suo)(suo)器需要(yao)一種特殊的反(fan)射型布拉格(ge)光柵。由于在(zai)光束傳(chuan)播(bo)的方(fang)向上(shang)(shang)光柵的周期逐漸(jian)發生(sheng)變化,當光從一個方(fang)向入(ru)射時,激(ji)光脈沖(chong)(chong)(chong)將在(zai)時間上(shang)(shang)進行展寬;當光沿(yan)相反(fan)方(fang)向傳(chuan)播(bo)時,激(ji)光脈沖(chong)(chong)(chong)將在(zai)時間上(shang)(shang)被壓(ya)縮(suo)(suo)。啁啾體布拉格(ge)光柵產(chan)品專為飛秒及(ji)皮秒脈沖(chong)(chong)(chong)展寬和(he)壓(ya)縮(suo)(suo)而(er)設計。美(mei)國(guo)OptiGrate Corp是(shi)啁啾(jiu)體布拉(la)格(ge)光柵技術(VBG)的先驅,在該(gai)領域(yu)占據全球領導地位。2017OptiGrate Corp被全球光纖激光器龍頭IPG收購。此外,美國的ONDAX公(gong)司也(ye)具備制造布拉格(ge)光(guang)柵能力(li)。目(mu)前國(guo)內VBG生產商較少,依然(ran)需要大量(liang)從海(hai)外(wai)進口(kou),國內的代理商包(bao)括上海(hai)昊量(liang)、筱曉光(guang)子(zi)等公司。

 

核心(xin)零部(bu)件是每家(jia)超(chao)快激光企(qi)業的(de)必爭之地,未來隨著核心(xin)零部(bu)件技術的(de)突破,國內(nei)超(chao)快激光器的(de)成(cheng)本還有(you)巨(ju)大的(de)下(xia)降空(kong)間,國產(chan)超(chao)快的(de)性價比有(you)望進一步提升。

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04投資建議(yi)

超快激(ji)光(guang)器的國(guo)產化(hua)過程與高(gao)功率激(ji)光(guang)器有著很大的相(xiang)似性,我們認為未來3-5年,隨著超快(kuai)激光應用(yong)場(chang)(chang)景不(bu)斷成熟落地,有望(wang)復制高(gao)功(gong)率光纖激光器(qi)進口替代的道路。市場(chang)(chang)空間大、技術壁(bi)壘高(gao),超快(kuai)激光器(qi)很有可能(neng)在未來成為科創板的熱點板塊。建議從三個角度(du)把握(wo)投資機會:

 

1)應(ying)用場景從高端(duan)(duan)向中低端(duan)(duan)下沉,超快(kuai)激(ji)光加(jia)(jia)工(gong)設備(bei)的(de)市(shi)場規模快(kuai)速增長:超快(kuai)激(ji)光很有可能(neng)成(cheng)為新一代精(jing)密加(jia)(jia)工(gong)的(de)主流方(fang)式,超快(kuai)激(ji)光器(qi)的(de)國(guo)產化,將帶動其售價降低,隨著應(ying)用場景越來(lai)越多,超快(kuai)激(ji)光加(jia)(jia)工(gong)設備(bei)的(de)投資(zi)(zi)機會有望(wang)先于激(ji)光器(qi)出(chu)現,重點(dian)關注有優質客戶資(zi)(zi)源(yuan)和雄厚研發實(shi)力的(de)設備(bei)供應(ying)商;

 

2)超快(kuai)激光(guang)(guang)器(qi)的(de)進(jin)口(kou)替代(dai):雖(sui)然目前我(wo)國超快(kuai)激光(guang)(guang)器(qi)仍主要依(yi)賴進(jin)口(kou),但(dan)國內激光(guang)(guang)器(qi)廠商(shang)在技(ji)(ji)術上進(jin)步迅速,隨著(zhu)關鍵技(ji)(ji)術的(de)持(chi)續突破,國內供應商(shang)有望打開進(jin)口(kou)替代(dai)的(de)廣(guang)闊空間,隨著(zhu)核心零部件的(de)技(ji)(ji)術突破,優秀的(de)企業有望實現收(shou)入和毛利的(de)雙增(zeng)長(chang),建議關注銳科激光(guang)(guang)(擬收(shou)購超快(kuai)激光(guang)(guang)制造商(shang)國神激光(guang)(guang));

 

3)下游新技術應(ying)用帶(dai)來超(chao)快(kuai)激光市場爆發(fa)(fa)的可能(neng)性:折疊屏、陶瓷(ci)外殼等(deng)滲透(tou)率的提升,有可能(neng)帶(dai)來超(chao)快(kuai)激光市場爆發(fa)(fa)。

 

05風(feng)險(xian)提示

1)技(ji)術(shu)(shu)突破(po)進度(du)不及預期的風險:集成電路、面板等高端制造業對激光(guang)加工設備的要(yao)求極高,目前該部(bu)分市場仍主要(yao)被海外(wai)廠商(shang)壟斷,有著廣闊的進口替(ti)代空(kong)間(jian),但國內企業仍處在追趕階段,存在技(ji)術(shu)(shu)突破(po)不及預期的風險;

 

2)企業市(shi)場拓展不及預期的風險(xian):超快激(ji)光(guang)單臺價值量高,換用新的激(ji)光(guang)器供應商對于激(ji)光(guang)設(she)備商和(he)最下游用戶來說,都存(cun)在一定的風險(xian),因此盡(jin)管國產超快激(ji)光(guang)器在性價比(bi)方面優勢(shi)顯著,但仍存(cun)在市(shi)場開拓不及預期的風險(xian);

 

3)貿易戰的(de)影響(xiang):中美貿易戰形(xing)勢尚不明朗,超(chao)快激光器所需的(de)核心零部件有可能被列入禁售、增稅(shui)的(de)名(ming)單當中。


武漢元祿光(guang)電技術有限(xian)公(gong)司(si)yinzirui.cn  來源(yuan):激(ji)光制造網(wang)  平安(an)研究



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