前 言

超快激光是精密加工領(lǐng)域新一代主流技術(shù):超快激光器是指輸出激光的脈沖寬度在皮秒(10-12秒)級(jí)別、或小于皮秒級(jí)別的脈沖激光器，根據(jù)輸出激光的脈寬不同，超快激光器又可分為皮秒激光器、飛秒激光器、阿秒激光器等。

超快激光是能量激光領(lǐng)域最重要的技術(shù)方向之一，作為一種新興的材料加工技術(shù)手段，在加工精度方面有著顯著優(yōu)勢(shì)。隨著技術(shù)的逐漸成熟和成本不斷下降，超快激光市場(chǎng)有望在未來(lái)幾年迎來(lái)爆發(fā)。

本報(bào)告旨在為投資者詳解激光加工領(lǐng)域另一個(gè)重要發(fā)展方向-超快激光，包括其技術(shù)特點(diǎn)、目前的發(fā)展階段、技術(shù)方向、及投資機(jī)會(huì)等。

超快激光:工程頂端，科學(xué)前沿

什么是超快激光

超快激光器是指輸出激光的脈寬在皮秒(10-12秒)級(jí)別或小于皮秒級(jí)別的脈沖激光器，是激光器按照能量輸出波形進(jìn)行分類的一種。

激光器有多種分類方法，其中最常用的分類方法有四種，包括以工作物質(zhì)分類、以能量輸出波形(工作方式)分類、以輸出波長(zhǎng)(顏色)分類、以功率大小分類等。

廣告股市最新傳奇人物：8年3萬(wàn)炒成40億身家！核心秘訣獨(dú)家解密其中，按照能量輸出波形，激光器可以分為連續(xù)激光器、脈沖激光器、和準(zhǔn)連續(xù)激光器。

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連續(xù)激光器

在工作時(shí)間內(nèi)連續(xù)輸出穩(wěn)定能量波形的激光器，其特點(diǎn)是功率較高，能夠加工體積大、熔點(diǎn)高的材料，如金屬板材等。

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脈沖激光器

以脈沖形式輸出能量，根據(jù)脈沖寬度，脈沖激光器可進(jìn)一步分為毫秒激光器、微秒激光器、納秒機(jī)關(guān)器、皮秒激光器、飛秒激光器、及阿秒激光器等;

例如，如果一臺(tái)脈沖激光器所輸出激光的脈寬在1-1000ns之間，我們稱之為納秒激光器，以此類推;我們將皮秒激光器、飛秒激光器、及阿秒激光器等，稱作超快激光器。

脈沖激光器的功率遠(yuǎn)低于連續(xù)激光器，但加工精度高于連續(xù)激光器，且一般情況下，脈寬越窄，加工精度越高。

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準(zhǔn)連續(xù)激光器

介于連續(xù)激光器和脈沖激光器之間，可以在一定周期內(nèi)重復(fù)輸出比較高能量的激光，理論上來(lái)說(shuō)也是一種脈沖激光器。

以上三種激光器的能量輸出波形，也可以用“占空比”這個(gè)參數(shù)來(lái)描述，對(duì)于激光器來(lái)說(shuō)，占空比可解釋為在一個(gè)脈沖循環(huán)內(nèi)，有激光能量輸出的時(shí)間相對(duì)于總時(shí)間所占的比例。

連續(xù)激光器占空比(=1)>準(zhǔn)連續(xù)激光器占空比>脈沖激光器占空比。一般情況下，脈沖激光的脈寬越窄，占空比越低，見(jiàn)圖表2所示。

在材料加工領(lǐng)域，最初脈沖激光器是連續(xù)激光器的過(guò)渡產(chǎn)品，這是由于早期受到核心元器件的承受能力、工藝水平等因素的影響，連續(xù)激光器的輸出功率不可能很高，無(wú)法將材料加熱到熔點(diǎn)以上從而達(dá)到加工的目的;若通過(guò)一定的技術(shù)手段，使激光的輸出能量集中在單個(gè)脈沖上，這樣雖然激光器的總功率沒(méi)有發(fā)生變化，但在脈沖發(fā)生的時(shí)間點(diǎn)上的瞬時(shí)功率卻大大提高，滿足了材料加工的訴求。

后來(lái)連續(xù)激光器技術(shù)逐漸成熟，人們發(fā)現(xiàn)脈沖激光在加工精度上有很大的優(yōu)勢(shì)，這主要由于脈沖激光對(duì)材料的熱效應(yīng)更小，且激光脈寬越窄，熱影響越小，加工材料邊緣越平整(對(duì)應(yīng)的加工精度越高)。

廣告無(wú)論頭發(fā)多么稀疏，睡前抹一抹它，密發(fā)瘋長(zhǎng)，不再為脫發(fā)而困擾超快激光器也被稱作“超強(qiáng)超短脈沖激光器”、“超短脈沖激光器”等，但我們更愿意稱之為“超快激光器”，是因?yàn)檫@個(gè)定義與“超快現(xiàn)象”有關(guān)。

超快現(xiàn)象是指發(fā)生在物質(zhì)微觀體系中快速變化的物理、化學(xué)或生物過(guò)程中的一種現(xiàn)象:

在原子分子體系中，原子及分子自身運(yùn)動(dòng)的時(shí)間尺度大約在皮秒到飛秒量級(jí)，如分子轉(zhuǎn)動(dòng)的周期在皮秒量級(jí)，振動(dòng)的周期約在飛秒量級(jí);

當(dāng)激光脈沖脈寬達(dá)到皮秒或飛秒級(jí)別，可以在很大程度上避免對(duì)分子整體熱運(yùn)動(dòng)的影響(分子熱運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)溫度的微觀本質(zhì))，而在分子震動(dòng)的時(shí)間尺度上對(duì)物質(zhì)產(chǎn)生影響，使得在達(dá)到加工目的的同時(shí)，熱效應(yīng)大大降低。

與納秒及毫秒激光器相比，超快激光器雖然整體功率更低，但由于其直接作用于材料分子震動(dòng)的時(shí)間尺度，在真正意義上實(shí)現(xiàn)了“冷加工”，因此加工精度大大提高。

從用途來(lái)看，高功率連續(xù)激光器和超快激光器幾乎不存在相互替代的關(guān)系，它們一個(gè)像板斧一個(gè)像鑷子，尺寸各有短長(zhǎng)。

非超快脈沖激光器的下游應(yīng)用與連續(xù)激光器和超快激光器都分別有一些重合，從實(shí)際結(jié)果來(lái)看，同一用途下，其功率不如連續(xù)激光器，精度不如超快激光器，比較突出的是性價(jià)比。

尤其是納秒紫外激光器，雖然其脈寬沒(méi)有達(dá)到皮秒級(jí)別，但加工精度較其他顏色的納秒激光器有較大提升，已比較廣泛的應(yīng)用于3C產(chǎn)品的加工制造，與超快激光器下游應(yīng)用重疊度較大。未來(lái)隨著超快激光器成本下降，可能會(huì)侵占納秒紫外的市場(chǎng)。

超快激光技術(shù)有著很高的技術(shù)門檻

2018年10月2日，瑞典皇家科學(xué)院在宣布，美國(guó)科學(xué)家亞瑟·阿斯金(ArthurAshkin)、法國(guó)科學(xué)家杰哈?莫羅(GérardMourou)和加拿大科學(xué)家唐娜·斯特里克蘭(DonnaStricklan)獲得2018年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

其中GérardMourou和DonnaStricklan二人獲獎(jiǎng)的理由是發(fā)明了激光的啁啾脈沖放大技術(shù)(ChirpedPulseAmplification，CPA)，這種技術(shù)目前已經(jīng)被普遍應(yīng)用于超快脈沖激光系統(tǒng)。

兩位科學(xué)家獲獎(jiǎng)也使得越來(lái)越多的人開(kāi)始接觸并了解超快激光的概念。

CPA技術(shù)的發(fā)明是超快激光發(fā)展的里程碑。1960年代，調(diào)Q和鎖模技術(shù)相繼出現(xiàn)，并被應(yīng)用于提高脈沖激光器的能量峰值，后來(lái)自鎖模技術(shù)也被提出，脈沖激光器一度進(jìn)入了快速發(fā)展階段。

不過(guò)利用調(diào)Q和鎖模技術(shù)得到的脈能量沖峰值，受到激光元器件自身承受能力的限制，這導(dǎo)致到1980年代，脈沖激光器的脈沖功率提高遇到了瓶頸。

目前調(diào)Q技術(shù)和鎖模技術(shù)已廣泛的應(yīng)用到工業(yè)激光器中，但比較難以穩(wěn)定的獲得飛秒及以上級(jí)別的脈沖激光。

市面上基于調(diào)Q技術(shù)和鎖模技術(shù)的脈沖激光器已經(jīng)比較多，無(wú)論是固體激光器、氣體激光器(CO2激光器)、還是光纖激光器等，對(duì)這兩種技術(shù)的應(yīng)用都已比較成熟。

相干、通快、光譜物理、IPG、銳科激光、創(chuàng)鑫激光、杰普特等國(guó)內(nèi)外激光器，均有眾多型號(hào)的調(diào)Q+鎖模的脈沖激光器產(chǎn)品，這些激光器多為納秒或毫秒激光器。

1980年代CPA(啁啾)技術(shù)的發(fā)明，使脈沖激光器突破了脈沖峰值功率的瓶頸，脈沖激光真正進(jìn)入了超快激光的時(shí)代，這也是目前超快激光器中應(yīng)用最多的技術(shù)。

CPA技術(shù)的基本原理是先利用一對(duì)光柵將初始脈沖激光拉寬，利用放大器把拉寬的激光放大，最后使用另一對(duì)光柵將激光脈沖壓縮，得到瞬時(shí)的高功率。

從CPA技術(shù)發(fā)明至今，人們已經(jīng)將激光脈沖的強(qiáng)度和峰值功率提高了7-8個(gè)數(shù)量級(jí)，目前基于CPA技術(shù)的超快激光器的峰值功率已經(jīng)可以達(dá)到1015W級(jí)別。

高峰值、高頻率、高功率仍是超快激光未來(lái)發(fā)展的主要方向。

應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越多，市場(chǎng)爆發(fā)在不遠(yuǎn)將來(lái)

超快激光在真正意義上實(shí)現(xiàn)了冷加工，在精密加工方面有顯著優(yōu)勢(shì)，隨著超快激光器的生產(chǎn)工藝逐漸成熟，成本逐漸下降，未來(lái)有望廣泛的應(yīng)用于醫(yī)療生物、航空航天、消費(fèi)電子、照明顯示、能源環(huán)境、精密機(jī)械等下游行業(yè)。

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醫(yī)療美容

超快激光可用于醫(yī)療中的眼科手術(shù)設(shè)備和美容設(shè)備。

飛秒激光被用于近視手術(shù)，被譽(yù)為繼波前像差技術(shù)之后“屈光手術(shù)的又一次革命”。

近視患者的眼軸大于正常眼軸，使得在眼球調(diào)節(jié)松弛狀態(tài)下，平行光線經(jīng)眼的屈光系統(tǒng)折射后的焦點(diǎn)落在視網(wǎng)膜之前。

飛秒激光手術(shù)可以去除眼軸維度上多余的肌肉，使眼軸距離恢復(fù)正常。飛秒激光手術(shù)具有準(zhǔn)確性高、安全性高、穩(wěn)定性高、手術(shù)時(shí)間短、舒適性高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為當(dāng)前最主流的近視手術(shù)手段之一。

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消費(fèi)電子

超快激光適用于消費(fèi)電子制造過(guò)程中的硬脆透明材料加工、薄膜加工、精密打標(biāo)等。

手機(jī)鋼化玻璃和藍(lán)寶石是消費(fèi)電子原材料中比較有代表性的硬脆透明材料，尤其是藍(lán)寶石，由于其硬度高，脆性大，使用傳統(tǒng)的機(jī)械加工方式效率和良品率很低;藍(lán)寶石現(xiàn)在已經(jīng)比較廣泛的應(yīng)用于智能手表、手機(jī)攝像頭蓋板、指紋模組蓋板等;

納秒紫外激光和超快激光是目前切割藍(lán)寶石的主要技術(shù)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(lái)柔性手機(jī)屏(可折疊屏)的切割、及對(duì)應(yīng)的3D玻璃鉆孔，主流技術(shù)也大概率是超快激光。

超快激光在面板制造中，也有重要應(yīng)用。OLED偏光片的切割、LCD/OLED制造過(guò)程中的剝離及修復(fù)，都可使用超快激光。

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顯示照明

超快激光在顯示照明領(lǐng)域的應(yīng)用主要是指LED晶片的劃線和切割，這也是超快激光適合硬脆材料加工的又一例證，超快激光加工的截面平整度高，崩邊顯著減少，效率和精度都大大提升。

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光伏能源

超快激光在光伏電池的制造中應(yīng)用空間廣闊。例如在CIGS薄膜電池的制造中，超快激光可替代原有的機(jī)械劃線工藝，顯著改善劃線質(zhì)量，尤其是對(duì)于P2、P3劃線環(huán)節(jié)，可以做到幾乎沒(méi)有崩邊現(xiàn)象，也沒(méi)有裂紋和殘余應(yīng)力。

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航空航天

為提高渦輪葉片的性能和使用壽命，進(jìn)而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，需要采用氣膜冷卻技術(shù)，這對(duì)氣膜孔加工技術(shù)提出了極高的要求，2018年西安光機(jī)所開(kāi)發(fā)出國(guó)內(nèi)最高單脈沖能量的26瓦工業(yè)級(jí)飛秒光纖激光器，并研制出系列化超快激光極端制造裝備，實(shí)現(xiàn)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片氣膜孔的“冷加工”突破，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，這種加工方法較電火花加工等方法精度更高，成品率大大提升。

超快激光還可應(yīng)用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的精密加工，加工精度的提升，有助于碳纖維等復(fù)合材料在航空航天等高端領(lǐng)域的應(yīng)用拓展。

目前超快激光器價(jià)格仍較昂貴，我們預(yù)計(jì)隨著其國(guó)產(chǎn)化并價(jià)格下降，在眾多行業(yè)中的大規(guī)模應(yīng)用指日可待。

國(guó)內(nèi)一部分行業(yè)先行者，已經(jīng)在生產(chǎn)超快激光加工設(shè)備，并取得了較好的市場(chǎng)反饋。

如德龍激光已推出了基于超快激光技術(shù)的OLED模組激光精切設(shè)備、超快(皮秒/飛秒)激光打標(biāo)設(shè)備、皮秒紅外顯示屏玻璃倒角激光加工設(shè)備、皮秒紅外玻璃晶圓激光切割設(shè)備等多種類型產(chǎn)品。

大族激光也推出了LED全自動(dòng)隱形劃片機(jī)、半導(dǎo)體晶圓激光切割設(shè)備、指紋識(shí)別模塊的玻璃蓋板切割設(shè)備等，均使用了超快激光器。華工科技也有相應(yīng)的設(shè)備推出。

2018年6月6日，由大族激光為深圳柔宇國(guó)際柔性顯示基地定制的首條類六代全柔性顯示屏量產(chǎn)線成功點(diǎn)亮投產(chǎn)，使用的也是超快激光技術(shù)。

未來(lái)隨著柔性屏、可折疊屏滲透率不斷提升，超快激光將是主要的裁切技術(shù)手段。

另外市場(chǎng)上也出現(xiàn)了一些既深諳激光原理、又精通激光與材料之間相互作用原理的優(yōu)秀企業(yè)，如南京萃智激光等，在供應(yīng)超快激光設(shè)備的同時(shí)，也提供高端加工服務(wù)。

全球來(lái)看超快激光處于快速發(fā)展階段，根據(jù)中國(guó)科學(xué)院武漢文獻(xiàn)情報(bào)中心的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，2017年全球超快激光器市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)9億美元，到2020年有望超過(guò)25億美元;2017年我國(guó)超快激光器市場(chǎng)約13.5億RMB，預(yù)計(jì)2020年將超過(guò)50億RMB。

進(jìn)口替代大有可為，國(guó)內(nèi)玩家如雨后春筍

超快激光器進(jìn)口替代大有可為

從國(guó)內(nèi)用戶的視角來(lái)看，超快激光器的供應(yīng)商可分為兩類:一類是以通快、相干、NKT、光譜物理等為代表的海外激光器廠商，另一類是近幾年快速追趕的國(guó)內(nèi)廠商。

目前基本的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)是，國(guó)外激光器廠商在市場(chǎng)和技術(shù)上占有先發(fā)優(yōu)勢(shì)，但國(guó)內(nèi)廠商進(jìn)步迅速，進(jìn)口替代的序幕已經(jīng)拉開(kāi)。

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國(guó)外超快激光器供應(yīng)商

目前國(guó)內(nèi)的超快激光器80%以上仍有賴進(jìn)口，進(jìn)口超快激光器在穩(wěn)定性方面仍有一定優(yōu)勢(shì)，但價(jià)格較貴。近幾年全球超快激光領(lǐng)域最重要的特征是頻繁的收購(gòu)。

自CPA技術(shù)提出以來(lái)，包括Lumera、KMLab、QuantumLaser、Femtolaser等眾多以超快激光為主要方向的創(chuàng)業(yè)企業(yè)在1990s年代出現(xiàn)，但一則彼時(shí)超快激光的應(yīng)用場(chǎng)景還很少(起初大多應(yīng)用于科研)，二來(lái)新技術(shù)剛剛出現(xiàn)，生產(chǎn)制造工藝有待成熟，使得超快激光器的價(jià)格極其昂貴，雖然這些創(chuàng)業(yè)型企業(yè)大都由知名科學(xué)家領(lǐng)銜，但在整個(gè)2000s年代發(fā)展并不盡如人意。

在隨后的2010s年代，這些擁有深厚研發(fā)基礎(chǔ)，但銷售未上體量的超快激光公司，相當(dāng)一部分被傳統(tǒng)的激光龍頭企業(yè)諸如通快、相干、NKT、MKS等所收購(gòu)。

通快、相干、NKT、MKS等激光器企業(yè)，發(fā)展歷史悠久，技術(shù)力量雄厚，而且擁有良好的市場(chǎng)口碑和客戶基礎(chǔ)。

在超快激光的應(yīng)用場(chǎng)景逐漸顯現(xiàn)時(shí)，它們敏銳的捕捉到了機(jī)遇，通過(guò)一系列的收購(gòu)，完成了在超快激光領(lǐng)域的布局。

NKT:以光纖起家，到目前為止，NKT仍是全球光纖超快激光器的領(lǐng)導(dǎo)者，也是光纖超快激光器核心零部件光子晶體光纖的主要供應(yīng)商。

光譜物理:于1961年成立，可供應(yīng)多種類型的激光器，收購(gòu)femtolaser和HighQ后，超快激光器的實(shí)力大增。

通快:最初是機(jī)床制造商，1970s開(kāi)始做激光切割機(jī)床，1980s開(kāi)發(fā)了自己的激光器，此后一直是全球高功率激光設(shè)備的領(lǐng)導(dǎo)者。通快此前已收購(gòu)了高功率光纖激光器廠商SPI，2017、2018年又相繼收購(gòu)過(guò)大通激光、Amphos等超快激光器公司，現(xiàn)在可以供應(yīng)多種類型的激光器。

相干通過(guò)收購(gòu)Lumera，Raydiance，F(xiàn)ilaser，成為全球超快激光領(lǐng)導(dǎo)者。

對(duì)于相干等龍頭企業(yè)來(lái)說(shuō)，Lumera等公司大多數(shù)脫胎于高校研發(fā)體系，有著優(yōu)秀的人才、理論、技術(shù)基礎(chǔ);而對(duì)于那些被收購(gòu)的創(chuàng)業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，大平臺(tái)的客戶渠道、管理體系、生產(chǎn)效率，使得它們的經(jīng)營(yíng)效率快速提升，這也在客觀上推動(dòng)了超快激光的應(yīng)用。

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國(guó)內(nèi)超快激光新勢(shì)力

中國(guó)是全球最大的電子產(chǎn)品制造國(guó)，全球每年超過(guò)90%的手機(jī)和電腦生產(chǎn)自中國(guó)，面板、集成電路等高端產(chǎn)能也正在大規(guī)模向大陸轉(zhuǎn)移，可以說(shuō)中國(guó)是超快激光應(yīng)用場(chǎng)景最多、市場(chǎng)空間最廣闊的地區(qū)。

近年來(lái)我國(guó)的超快激光創(chuàng)業(yè)企業(yè)如雨后春筍，并且技術(shù)快速突破，進(jìn)口替代的大幕正在拉開(kāi)。

根據(jù)《中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》的統(tǒng)計(jì)，2015年-2019年我國(guó)國(guó)產(chǎn)超快激光器的銷售數(shù)量從40臺(tái)增長(zhǎng)到850臺(tái)。我們認(rèn)為國(guó)內(nèi)企業(yè)雖然大部分成立時(shí)間比較晚，但至少在以下三個(gè)方面占有優(yōu)勢(shì):

1

中國(guó)將是超快激光器最大的應(yīng)用市場(chǎng)

超快激光高精度的特點(diǎn)，尤其適用于3C產(chǎn)品的制造，而我國(guó)是全球最大的3C產(chǎn)品的生產(chǎn)基地，每年全球超過(guò)90%的智能手機(jī)和筆記本電腦在中國(guó)生產(chǎn)，集成電路、面板的高端產(chǎn)能近年來(lái)也正大規(guī)模向國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)移，帶來(lái)了智能制造、精密制造的巨大應(yīng)用市場(chǎng)。

2

中國(guó)擁有全球最完整的工業(yè)體系

經(jīng)過(guò)過(guò)去幾十年的發(fā)展，我國(guó)形成了從上游材料到下游應(yīng)用的完整工業(yè)體系，使得設(shè)備的制造成本相對(duì)較低，加上國(guó)家政策支持，產(chǎn)研轉(zhuǎn)換環(huán)境大大改善，為超快激光器的產(chǎn)業(yè)化提供了良好的土壤，也使得國(guó)產(chǎn)超快激光器相對(duì)于進(jìn)口產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，可以有較大的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。

3

高端人才的大規(guī)?；亓?/strong>

我們注意到，在激光行業(yè)，高端人才的回流在加快，這為超快激光的技術(shù)突破打下了人才基礎(chǔ)。

目前國(guó)內(nèi)的超快激光生產(chǎn)廠商如華日激光、安揚(yáng)激光等都是由海外歸國(guó)人才所創(chuàng)立。

良好的創(chuàng)業(yè)環(huán)境和各種地方政策大力支持，使得海外高端人才回國(guó)發(fā)展，正在成為一種大趨勢(shì)。

另外有新聞對(duì)個(gè)別廠家的產(chǎn)銷等有報(bào)道，整理如下。

核心部件仍主要依賴進(jìn)口

超快激光器的兩大核心訴求:高穩(wěn)定性的超短脈沖、高脈沖能量。通常，可以利用鎖模技術(shù)獲得超短脈沖，利用CPA放大技術(shù)獲得高脈沖能量，其中涉及的核心部件包括振蕩器、展寬器、放大器和壓縮器等。

其中，振蕩器和放大器技術(shù)難度最高，也是一家超快激光器制造企業(yè)的核心技術(shù)。

振蕩器:在振蕩器內(nèi)，利用一種鎖模技術(shù)獲得超快激光脈沖。

展寬器:展寬器將飛秒種子脈沖按不同波長(zhǎng)在時(shí)間上拉開(kāi)。

放大器:利用啁啾放大器使這一展寬的脈沖獲得充分能量。

壓縮器:壓縮器把放大后的不同成分的光譜再會(huì)聚到一起，恢復(fù)到飛秒寬度，從而形成具有極高瞬時(shí)功率的飛秒激光脈沖。

超快激光器的振蕩器、放大器等核心部件，大多數(shù)由激光器生產(chǎn)企業(yè)自家生產(chǎn);若無(wú)法自產(chǎn)振蕩器等，可購(gòu)買其他公司生產(chǎn)的激光種子源。

國(guó)際上一些超快激光器廠商的核心零部件制造能力如下:

01

Coherent(相干)

相干公司能夠生產(chǎn)超快激光系統(tǒng)中的每一個(gè)組件，包括泵浦激光器、振蕩器、放大器、可調(diào)諧OPA及其附件等。2016年相干收購(gòu)了高性能工業(yè)激光光源和激光解決方案及器件廠商ROFIN，而ROFIN此前又收購(gòu)了美國(guó)特種光纖廠商N(yùn)ufern，后者可供應(yīng)特種光纖。

02

光譜物理(Spectra-Physics)

2011年公司收購(gòu)了奧地利超快激光器生產(chǎn)商HighQLaser公司。他們將LD抽運(yùn)與半導(dǎo)體可飽和吸收鏡(SESAM)技術(shù)相結(jié)合，研制出了世界上最緊湊、最穩(wěn)定的超快激光器。光譜物理可以自產(chǎn)各種皮秒振蕩器、皮秒放大器、飛秒振蕩器和飛秒放大器。

03

IPG光電

IPG能夠提供綠光、紅外和中紅外皮秒和飛秒光纖和光纖固體混合激光器，其中IPG的皮秒及飛秒光纖激光器配備了主振蕩光纖功率放大器(MOFPA)結(jié)構(gòu)，尤其適合重復(fù)頻率介于10kHz-數(shù)MHz之間、脈沖能量為若干μJ-~1mJ的超快脈沖。

04

Clark-MXR

成立于1992年，公司創(chuàng)始人之一GeraldMourou(2018年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者)最早提出了CPA理論，并最早開(kāi)發(fā)出了商用CPA系統(tǒng)。此外Clark-MXR公司在該領(lǐng)域里還擁有無(wú)數(shù)個(gè)“第一”，包括第一臺(tái)商業(yè)化脈沖碰撞鎖模染料(CPM)激光器、第一臺(tái)商業(yè)化bow-tie放大器、第一臺(tái)商業(yè)化Ti:Sapphire振蕩器、第一臺(tái)商業(yè)化再生放大器、第一臺(tái)商業(yè)化光纖振蕩器作種子源的再生放大器、第一臺(tái)商業(yè)化集成一體化再生放大器、第一臺(tái)商業(yè)化髙功率1um光纖振蕩器、第一臺(tái)商業(yè)化高功率1um振蕩器等等。

超快激光器的芯片、特種光纖、布拉格光柵、泵浦源等，大多由專業(yè)的電子制造企業(yè)生產(chǎn)。芯片(20%-30%)+光纖(15%-20%)+泵浦源(20%)占了超快激光器總成本的約70%，該領(lǐng)域比較知名的公司包括芯片制造企業(yè)Lumentum、特種光纖制造企業(yè)NKT公司等。

芯片:激光芯片分為激光器芯片(發(fā)射端)和探測(cè)器芯片(接收端)，其中，激光器芯片技術(shù)壁壘高，是光芯片中的“明珠”。

從目前DFB/EML/VCSEL三大高端激光器芯片市場(chǎng)來(lái)看，美國(guó)和日本光器件廠商仍然占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)，包括Finisar、Avago、三菱、Lumentum、II-VI等公司。2018年，Lumentum(原行業(yè)第二)以約18億美金的價(jià)格收購(gòu)了Oclaro(原行業(yè)第三)，兩者合并之后，銷售額一舉超過(guò)了Finisa(r原行業(yè)第一)，成為新的行業(yè)第一。近年來(lái)，受益于蘋果公司對(duì)用于3Dsensor的VCSEL激光器的海量需求，Lumentum與Finisar成為光器件行業(yè)內(nèi)最火熱的廠商。

國(guó)內(nèi)具備VCSEL芯片量產(chǎn)制造能力的廠商主要是光迅科技和華芯半導(dǎo)體。

此外，受到市場(chǎng)關(guān)注的芯片企業(yè)包括山東太平洋、深圳源國(guó)、國(guó)星光電、華工科技、三安光電及臺(tái)廠全新光電、晶元光電、環(huán)宇以及給蘋果供應(yīng)VCSEL芯片的穩(wěn)懋。

特種光纖:NKT公司是全球領(lǐng)先的高性能光纖激光器、光纖傳感系統(tǒng)和光子晶體纖維供應(yīng)商，全球超快光纖激光器所使用的光子晶體光纖被丹麥NKT公司占據(jù)大部分市場(chǎng)份額，NKT公司于2017年下半年收購(gòu)瑞士超快激光制造商Onefive公司，開(kāi)始大規(guī)模出貨飛秒激光器和皮秒激光器。

此外，CorActive(已被大族激光收購(gòu))和Nufern(現(xiàn)為相干子公司)也具備特種光纖的生產(chǎn)能力。

國(guó)內(nèi)公司中，安揚(yáng)激光自建了光纖拉絲塔，可生產(chǎn)40余種各種用途的特殊光纖，擺脫了西方公司對(duì)光纖激光器產(chǎn)業(yè)鏈的控制。

光柵:脈沖展寬器和壓縮器需要一種特殊的反射型布拉格光柵。

由于在光束傳播的方向上光柵的周期逐漸發(fā)生變化，當(dāng)光從一個(gè)方向入射時(shí)，激光脈沖將在時(shí)間上進(jìn)行展寬;當(dāng)光沿相反方向傳播時(shí)，激光脈沖將在時(shí)間上被壓縮。啁啾體布拉格光柵產(chǎn)品專為飛秒及皮秒脈沖展寬和壓縮而設(shè)計(jì)。

美國(guó)OptiGrateCorp是啁啾體布拉格光柵技術(shù)(VBG)的先驅(qū)，在該領(lǐng)域占據(jù)全球領(lǐng)導(dǎo)地位。

2017年OptiGrateCorp被全球光纖激光器龍頭IPG收購(gòu)。此外，美國(guó)的ONDAX公司也具備制造布拉格光柵能力。

目前國(guó)內(nèi)VBG生產(chǎn)商較少，依然需要大量從海外進(jìn)口，國(guó)內(nèi)的代理商包括上海昊量、筱曉光子等公司。

核心零部件是每家超快激光企業(yè)的必爭(zhēng)之地，未來(lái)隨著核心零部件技術(shù)的突破，國(guó)內(nèi)超快激光器的成本還有巨大的下降空間，國(guó)產(chǎn)超快的性價(jià)比有望進(jìn)一步提升。

超快激光器的國(guó)產(chǎn)化過(guò)程與高功率激光器有著很大的相似性，我們認(rèn)為未來(lái)3-5年，隨著超快激光應(yīng)用場(chǎng)景不斷成熟落地，有望復(fù)制高功率光纖激光器進(jìn)口替代的道路。

市場(chǎng)空間大、技術(shù)壁壘高，超快激光器很有可能在未來(lái)成為科創(chuàng)板的熱點(diǎn)板塊。(報(bào)告分析師:胡小禹)