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發(fā)布時(shí)間：2019-04-29 來源：元祿光電
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）級別、或小于皮秒級別的脈沖激光器，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。隨著技術(shù)的逐漸成熟和成本不斷下降，超快激光市場有望在未來幾年迎來爆發(fā)。
應(yīng)用場景不斷落地，市場快速增長：超快激光是激光行業(yè)增長最快的細(xì)分領(lǐng)域之一，未來有望廣泛的應(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)械等行業(yè)。2017年全球超快激光器市場規(guī)模超過9億美元，到2020年有望超過25億美元。2017年我國超快激光器市場約13.5億RMB，預(yù)計(jì)2020年超過50億RMB。
競爭格局初步明朗，進(jìn)口替代空間廣闊：從國內(nèi)用戶的視角來看，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內(nèi)廠商，如華日、英諾、安陽、貝林等。目前基本的競爭態(tài)勢是，國外激光器廠商在市場和技術(shù)上占有先發(fā)優(yōu)勢，占據(jù)了國內(nèi)80%以上的市場份額，但國內(nèi)供應(yīng)商進(jìn)步迅速，進(jìn)口替代初露苗頭，這與高功率光纖激光器的國產(chǎn)替代前期特征十分相似。
依靠地利，有望突圍：我們認(rèn)為相比海外的超快激光器制造商，國內(nèi)廠商至少有以下3方面優(yōu)勢：
（1）中國將是超快激光器最大的應(yīng)用市場：超快激光高精度的特點(diǎn)，尤其適用于3C產(chǎn)品的制造，而我國是全球最大的3C產(chǎn)品的生產(chǎn)基地；
（2）中國擁有全球最完整的工業(yè)體系：經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國形成了從上游材料到下游應(yīng)用的完整工業(yè)體系，為超快激光器的產(chǎn)業(yè)化提供了良好的土壤；
（3）高端人才的回流：在激光行業(yè)，高端人才的回流在加速，這為超快激光的技術(shù)突破打下了人才基礎(chǔ)。
超快激光器的國產(chǎn)化過程與高功率激光器有著很大的相似性，未來3-5年，隨著超快激光應(yīng)用場景不斷成熟落地，有望復(fù)制高功率光纖激光器進(jìn)口替代的道路。市場空間大、技術(shù)壁壘高，超快激光器很有可能在未來成為科創(chuàng)板的熱點(diǎn)板塊。超快激光很有可能成為新一代精密加工的主流方式，超快激光器的國產(chǎn)化，將帶動其售價(jià)降低，隨著應(yīng)用場景越來越多，超快激光加工設(shè)備的投資機(jī)會有望先于激光器出現(xiàn)，重點(diǎn)關(guān)注有優(yōu)質(zhì)客戶資源和雄厚研發(fā)實(shí)力的設(shè)備供應(yīng)商；雖然目前我國超快激光器仍主要依賴進(jìn)口，但國內(nèi)激光器廠商在技術(shù)上進(jìn)步迅速，隨著關(guān)鍵技術(shù)的持續(xù)突破，國內(nèi)供應(yīng)商有望打開進(jìn)口替代的廣闊空間，隨著核心零部件的技術(shù)突破，優(yōu)秀的企業(yè)有望實(shí)現(xiàn)收入和毛利的雙增長，建議關(guān)注銳科激光（擬收購超快激光制造商國神激光）；折疊屏、陶瓷外殼等滲透率的提升，有可能帶來超快激光市場爆發(fā)。
集成電路、面板等高端制造業(yè)對激光加工設(shè)備的要求極高，目前該部分市場仍主要被海外廠商壟斷，有著廣闊的進(jìn)口替代空間，但國內(nèi)企業(yè)仍處在追趕階段，存在技術(shù)突破不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)；超快激光單臺價(jià)值量高，換用新的激光器供應(yīng)商對于激光設(shè)備商和最下游用戶來說，都存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，因此盡管國產(chǎn)超快激光器在性價(jià)比方面優(yōu)勢顯著，但仍存在市場開拓不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)；中美貿(mào)易戰(zhàn)形勢尚不明朗，超快激光器所需的核心零部件有可能被列入禁售、增稅的名單當(dāng)中。
01超快激光：工程頂端，科學(xué)前沿
激光是一個(gè)充滿創(chuàng)新的行業(yè)。我們在2018年6月20日發(fā)布的《智能制造行業(yè)專題報(bào)告（三）：高功率激光器國產(chǎn)化加速，激光加工設(shè)備成長動能足》中，為投資者詳細(xì)的解析了激光加工的產(chǎn)業(yè)鏈情況，并分析了高功率光纖激光器國產(chǎn)化帶來的投資機(jī)會。本篇報(bào)告是平安證券研究所智能制造系列報(bào)告的第六篇，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)會等。
1.1 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）級別或小于皮秒級別的脈沖激光器，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（顏色）分類、以功率大小分類等。
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：
※ 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；
※ 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、納秒激光器、皮秒激光器、飛秒激光器、及阿秒激光器等；例如，如果一臺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；
※ 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，理論上來說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)來描述，對于激光器來說，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，這主要由于脈沖激光對材料的熱效應(yīng)更小，且激光脈寬越窄，熱影響越小，加工材料邊緣越平整（對應(yīng)的加工精度越高）。
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)動的時(shí)間尺度大約在皮秒到飛秒量級，如分子轉(zhuǎn)動的周期在皮秒量級，振動的周期約在飛秒量級；當(dāng)激光脈沖脈寬達(dá)到皮秒或飛秒級別，可以在很大程度上避免對分子整體熱運(yùn)動的影響（分子熱運(yùn)動是物質(zhì)溫度的微觀本質(zhì)），而在分子震動的時(shí)間尺度上對物質(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的時(shí)間超短，在真正意義上實(shí)現(xiàn)了“冷加工”，因此加工精度大大提高。
由于特性的不同，高功率連續(xù)激光器、非超快的脈沖激光器和超快激光器在下游應(yīng)用領(lǐng)域上有較大差別：
※ 高功率連續(xù)激光器（以及準(zhǔn)連續(xù)激光器）：主要應(yīng)用于金屬材料的切割、燒結(jié)、焊接、表面熔敷、打孔、金屬3D打印等；
※ 非超快脈沖激光器：非金屬材料的打標(biāo)、硅材料的加工、金屬的表面雕刻、金屬表面清洗、金屬的精密焊接、金屬的微加工等；
※ 超快激光器：玻璃、PET及藍(lán)寶石等透明材料和硬脆材料的切割和焊接、精密打標(biāo)、眼科手術(shù)、材料的微觀鈍化及激光刻蝕等。
從用途來看，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。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，雖然其脈寬沒有達(dá)到皮秒級別，但加工精度較其他波長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。未來隨著超快激光器成本下降，可能會侵占納秒紫外的市場。
1.2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，美國科學(xué)家亞瑟·阿斯金（Arthur Ashkin）、法國科學(xué)家杰哈?莫羅（Gérard Mourou）和加拿大科學(xué)家唐娜·斯特里克蘭（Donna Stricklan）獲得2018年諾貝爾物理學(xué)獎。
其中Gérard Mourou和Donna Stricklan二人獲獎的理由是發(fā)明了激光的啁啾脈沖放大技術(shù)（Chirped Pulse Amplification，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)家獲獎也使得越來越多的人開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、杰普特等國內(nèi)外激光器，均有眾多型號的調(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，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級別。高峰值、高頻率、高功率仍是超快激光未來發(fā)展的主要方向。
02應(yīng)用場景越來越多，市場爆發(fā)在不遠(yuǎn)將來
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，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)。
（1）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。
在美容方面，超快激光可用于去除色素和原生痣、去除紋身等，也可以用來改善肌膚的衰老情況。
（2）消費(fèi)電子：
超快激光適用于消費(fèi)電子制造過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；納秒紫外激光切割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。未來柔性手機(jī)屏（可折疊屏）的切割、及對應(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制造過程中的剝離及修復(fù)，都可使用超快激光。
（3）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。
（4）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，尤其是對于P2、P3劃線環(huán)節(jié)，可以做到幾乎沒有崩邊現(xiàn)象，也沒有裂紋和殘余應(yīng)力。
（5）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)動機(jī)的性能，需要采用氣膜冷卻技術(shù)，這對氣膜孔加工技術(shù)提出了極高的要求，2018年西安光機(jī)所開發(fā)出國內(nèi)最高單脈沖能量的26瓦工業(yè)級飛秒光纖激光器，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)動機(jī)渦輪葉片氣膜孔的“冷加工”突破，填補(bǔ)了國內(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反饋。
2018年6月6日，深圳柔宇國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)，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)。
全球來看超快激光處于快速發(fā)展階段，根據(jù)中國科學(xué)院武漢文獻(xiàn)情報(bào)中心的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測，2017年全球超快激光器市場規(guī)模超過9億美元，到2020年有望超過25億美元；2017年我國超快激光器市場約13.5億RMB，預(yù)計(jì)2020年將超過50億RMB。
03進(jìn)口替代大有可為，國內(nèi)玩家如雨后春筍
3.1 超快激光器進(jìn)口替代大有可為
從國內(nèi)用戶的視角來看，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內(nèi)廠商。目前基本的競爭態(tài)勢是，國外激光器廠商在市場和技術(shù)上占有先發(fā)優(yōu)勢，但國內(nèi)廠商進(jìn)步迅速，進(jìn)口替代的序幕已經(jīng)拉開。
（1）國外超快激光器供應(yīng)商：
目前國內(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，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。自CPA技術(shù)提出以來，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)用場景還很少（起初大多應(yīng)用于科研），二來新技術(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。
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口碑和客戶基礎(chǔ)。在超快激光的應(yīng)用場景逐漸顯現(xiàn)時(shí)，它們敏銳的捕捉到了機(jī)遇，通過一系列的收購，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開始做激光切割機(jī)床，1980s開發(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。通快此前已收購了高功率光纖激光器廠商SPI，2017、2018年又相繼收購過大通激光、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。
※ 相干通過收購Lumera，Raydiance，Filaser，成為全球超快激光領(lǐng)導(dǎo)者。
對于相干等龍頭企業(yè)來說，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)；而對于那些被收購的創(chuàng)業(yè)企業(yè)來說，大平臺的客戶渠道、管理體系、生產(chǎn)效率，使得它們的經(jīng)營效率快速提升，這也在客觀上推動了超快激光的應(yīng)用。
這種并購的趨勢仍在繼續(xù)，預(yù)計(jì)未來超快激光領(lǐng)域的市場集中度會越來越高，競爭格局也會愈加明朗化。
（2）國內(nèi)超快激光新勢力：
中國是全球最大的電子產(chǎn)品制造國，全球每年超過90%的手機(jī)和電腦生產(chǎn)自中國，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，可以說中國是超快激光應(yīng)用場景最多、市場空間最廣闊的地區(qū)。近年來我國的超快激光創(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。
根據(jù)《中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》的統(tǒng)計(jì)，2015年-2019年我國國產(chǎn)超快激光器的銷售數(shù)量從40臺增長到850臺。我們認(rèn)為國內(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：
（1）中國將是超快激光器最大的應(yīng)用市場：超快激光高精度的特點(diǎn)，尤其適用于3C產(chǎn)品的制造，而我國是全球最大的3C產(chǎn)品的生產(chǎn)基地，每年全球超過90%的智能手機(jī)和筆記本電腦在中國生產(chǎn)，集成電路、面板的高端產(chǎn)能近年來也正大規(guī)模向國內(nèi)轉(zhuǎn)移，帶來了智能制造、精密制造的巨大應(yīng)用市場。
（2）中國擁有全球最完整的工業(yè)體系：經(jīng)過過去幾十年的發(fā)展，我國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)備的制造成本相對較低，加上國家政策支持，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，也使得國產(chǎn)超快激光器相對于進(jìn)口產(chǎn)品來說，可以有較大的性價(jià)比優(yōu)勢。
（3）高端人才的大規(guī)模回流：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發(fā)展，正在成為一種大趨勢。
另外有新聞對個(gè)別廠家的產(chǎn)銷等有報(bào)道，整理如下。
3.2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在時(shí)間上拉開。
※ 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)；若無法自產(chǎn)振蕩器等，可購買其他公司生產(chǎn)的激光種子源。國際上一些超快激光器廠商的核心零部件制造能力如下：
※ 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此前又收購了美國特種光纖廠商Nufern，后者可供應(yīng)特種光纖。
※ 光譜物理（Spectra-Physics）：2011年公司收購了奧地利超快激光器生產(chǎn)商High Q Laser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。
※ 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10 kHz-數(shù)MHz之間、脈沖能量為若干μJ-~1mJ的超快脈沖。
※ Clark-MXR：成立于1992年，公司創(chuàng)始人之一Gerald Mourou(2018年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者)最早提出了CPA理論，并最早開發(fā)出了商用CPA系統(tǒng)。此外Clark-MXR公司在該領(lǐng)域里還擁有無數(shù)個(gè)“第一”，包括笫一臺商業(yè)化脈沖碰撞鎖模染料(CPM)激光器、第一臺商業(yè)化bow-tie放大器、第一臺商業(yè)化Ti:Sapphire振蕩器、第一臺商業(yè)化再生放大器、第一臺商業(yè)化光纖振蕩器作種子源的再生放大器、第一臺商業(yè)化集成一體化再生放大器、第一臺商業(yè)化髙功率1um光纖振蕩器、第一臺商業(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來看，美國和日本光器件廠商仍然占據(jù)市場主導(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)格收購了Oclaro（原行業(yè)第三），兩者合并之后，銷售額一舉超過了Finisar（原行業(yè)第一），成為新的行業(yè)第一。近年來，受益于蘋果公司對用于3D sensor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，受到市場關(guān)注的芯片企業(yè)包括山東太平洋、深圳源國、國星光電、華工科技、三安光電及臺廠全新光電、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)大部分市場份額，NKT公司于2017年下半年收購瑞士超快激光制造商Onefive公司，開始大規(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）和Nufern（現(xiàn)為相干子公司）也具備特種光纖的生產(chǎn)能力。國內(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OptiGrate Corp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OptiGrate Corp被全球光纖激光器龍頭IPG收購。此外，美國的ONDAX公司也具備制造布拉格光柵能力。目前國內(nèi)VBG生產(chǎn)商較少，依然需要大量從海外進(jìn)口，國內(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)的必爭之地，未來隨著核心零部件技術(shù)的突破，國內(nèi)超快激光器的成本還有巨大的下降空間，國產(chǎn)超快的性價(jià)比有望進(jìn)一步提升。
04投資建議
超快激光器的國產(chǎn)化過程與高功率激光器有著很大的相似性，我們認(rèn)為未來3-5年，隨著超快激光應(yīng)用場景不斷成熟落地，有望復(fù)制高功率光纖激光器進(jìn)口替代的道路。市場空間大、技術(shù)壁壘高，超快激光器很有可能在未來成為科創(chuàng)板的熱點(diǎn)板塊。建議從三個(gè)角度把握投資機(jī)會：
（1）應(yīng)用場景從高端向中低端下沉，超快激光加工設(shè)備的市場規(guī)模快速增長：超快激光很有可能成為新一代精密加工的主流方式，超快激光器的國產(chǎn)化，將帶動其售價(jià)降低，隨著應(yīng)用場景越來越多，超快激光加工設(shè)備的投資機(jī)會有望先于激光器出現(xiàn)，重點(diǎn)關(guān)注有優(yōu)質(zhì)客戶資源和雄厚研發(fā)實(shí)力的設(shè)備供應(yīng)商；
（2）超快激光器的進(jìn)口替代：雖然目前我國超快激光器仍主要依賴進(jìn)口，但國內(nèi)激光器廠商在技術(shù)上進(jìn)步迅速，隨著關(guān)鍵技術(shù)的持續(xù)突破，國內(nèi)供應(yīng)商有望打開進(jìn)口替代的廣闊空間，隨著核心零部件的技術(shù)突破，優(yōu)秀的企業(yè)有望實(shí)現(xiàn)收入和毛利的雙增長，建議關(guān)注銳科激光（擬收購超快激光制造商國神激光）；
（3）下游新技術(shù)應(yīng)用帶來超快激光市場爆發(fā)的可能性：折疊屏、陶瓷外殼等滲透率的提升，有可能帶來超快激光市場爆發(fā)。
05風(fēng)險(xiǎn)提示
（1）技術(shù)突破進(jìn)度不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)：集成電路、面板等高端制造業(yè)對激光加工設(shè)備的要求極高，目前該部分市場仍主要被海外廠商壟斷，有著廣闊的進(jìn)口替代空間，但國內(nèi)企業(yè)仍處在追趕階段，存在技術(shù)突破不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)；
（2）企業(yè)市場拓展不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)：超快激光單臺價(jià)值量高，換用新的激光器供應(yīng)商對于激光設(shè)備商和最下游用戶來說，都存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，因此盡管國產(chǎn)超快激光器在性價(jià)比方面優(yōu)勢顯著，但仍存在市場開拓不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)；
（3）貿(mào)易戰(zhàn)的影響：中美貿(mào)易戰(zhàn)形勢尚不明朗，超快激光器所需的核心零部件有可能被列入禁售、增稅的名單當(dāng)中。
武漢元祿光電技術(shù)有限公司m.cityjd.cn 來源：激光制造網(wǎng) 平安研究
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