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一、前言

隨著制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)，下游市場(chǎng)已趨于成熟，超快激光開始對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備甚至連續(xù)激光設(shè)備進(jìn)行替代，市場(chǎng)處于快速增長(zhǎng)期。超快激光器的核心元器件技術(shù)壁壘極高，目前國(guó)產(chǎn)化率低，上游對(duì)應(yīng)的核心元器件種類更多且生產(chǎn)難度更大，由于國(guó)內(nèi)超快激光起步時(shí)間晚，對(duì)應(yīng)的專用型核心元器件國(guó)內(nèi)極少有公司參與涉及，商業(yè)化也同樣起步晚。

當(dāng)下看國(guó)內(nèi)超快激光下游應(yīng)用場(chǎng)景持續(xù)發(fā)力，半導(dǎo)體和醫(yī)療美容領(lǐng)域?yàn)橹饕鲩L(zhǎng)點(diǎn)，隨著晶圓制造往更小、更精、更密發(fā)展，對(duì)于切割、開槽、鉆孔等工藝的精細(xì)化要求也會(huì)越來越高，超快激光也將成為晶圓加工領(lǐng)域的最優(yōu)選擇。

長(zhǎng)期以來，國(guó)際上只有少數(shù)歐美公司掌握高能量高重頻納秒脈沖激光器技術(shù)。例如，美國(guó)LSP Technologies公司、諾斯羅普·格魯曼公司（Northrop Grumman）、法國(guó)泰雷茲集團(tuán)（THALES）等。然而，美國(guó)所有大于4焦耳的激光器均對(duì)中國(guó)禁運(yùn)，極大制約了國(guó)內(nèi)相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。

二、激光器分類

按照運(yùn)轉(zhuǎn)方式可以分為連續(xù)激光器和脈沖激光器兩個(gè)大類，脈沖激光器又可細(xì)分為飛秒、皮秒、納秒三大類激光器，其中飛秒和皮秒統(tǒng)稱為超快激光，納秒則稱為非超快脈沖激光。

超快激光的特點(diǎn)是脈沖寬度是皮秒（10-12s）、飛秒（10-15s）級(jí)，由于脈沖時(shí)間短，峰值功率高，等離子體還沒來得及將能量傳遞給周圍材料，就已經(jīng)從材料表面被汽化，不會(huì)給周圍的材料帶來熱影響，屬于超精密“冷加工”，可以解決常規(guī)連續(xù)或者長(zhǎng)脈沖激光的熱效應(yīng)導(dǎo)致的材料碳化、加工精度差的問題，突破高精密加工應(yīng)用的局限性。

（飛秒、皮秒、納秒）

三、超快激光的市場(chǎng)規(guī)模

超快激光器的下游應(yīng)用開始增長(zhǎng)，根據(jù)LaserFocus World數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，2022年全球超快激光器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到166億元，國(guó)內(nèi)超快激光器市場(chǎng)規(guī)模將超過83億元，過去3年超快激光復(fù)合年化增長(zhǎng)率超50%。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，今年來我國(guó)超快激光出貨量增長(zhǎng)迅速，出貨量從2015年的40臺(tái)增長(zhǎng)至2021年的2400臺(tái)。

2021年國(guó)產(chǎn)超快激光器在中國(guó)的銷量占比已達(dá)到55%，但進(jìn)口的超快激光器卻以45%的銷售量瓜分了70%的銷售收入，這主要是因?yàn)閲?guó)產(chǎn)的超快激光器主要以50W功率以內(nèi)的低功率產(chǎn)品，單機(jī)價(jià)格較低，而進(jìn)口的超快激光器多為單機(jī)價(jià)格高的高功率產(chǎn)品。

國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公司研究部，圖中數(shù)字為2022年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)，氣泡大小代表市場(chǎng)規(guī)模。

四、MOPA的結(jié)構(gòu)

種子源：即 MOPA 結(jié)構(gòu)中的主振蕩器（MO），種子源激光器可通過電流調(diào)制靈活地產(chǎn)生波形可編輯、重復(fù)頻率可調(diào)的激光脈沖。

隔離器：主要用于激光器各級(jí)之間光隔離，使得光脈沖單向傳輸，避免反射光損傷激光器。其中種子源與一級(jí)放大器之間的光纖隔離器用于保護(hù)種子源激光器；一級(jí)與二級(jí) 放大器之間的隔離器用于保護(hù)一級(jí)放大器；輸出隔離器為光纖輸入、空間準(zhǔn)直光輸出隔離器，用于將光纖內(nèi)的激光器轉(zhuǎn)換為空間準(zhǔn)直光束輸出，并隔離回返光，保護(hù)二級(jí)放大器。

泵浦激光器：泵浦激光器中的激光芯片把電能轉(zhuǎn)化為低亮度的泵浦光，并通過無源光纖輸出，為有源光纖供能。

有源光纖：作為增益介質(zhì)，在光纖激光器中的作用為將泵浦光到信號(hào)光的能量轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)放大作用。

五、國(guó)內(nèi)自主研發(fā)種子源企業(yè)

華日激光：華日激光是上市公司華工科技（000988）的全資子公司，2014年，華日激光收購加拿大皮秒激光器企業(yè)Attodyne，Attodyne公司首席科學(xué)家華仁忠后回國(guó)加入華日激光，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功推出工業(yè)用10－50W皮秒超快激光器，并迅速搶占市場(chǎng)，產(chǎn)能達(dá)到每月100臺(tái)。

2016年7月華日激光引進(jìn)專家，成立飛秒產(chǎn)品研發(fā)中心，開展飛秒級(jí)超快激光器的研發(fā)。同期，華日激光承擔(dān)十三五國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃增才制造與激光制造重點(diǎn)專項(xiàng)《工業(yè)級(jí)皮秒／飛秒關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化》項(xiàng)目。

2017年華日激光在超快激光器的銷售額為2000-3000萬元；2018年華日激光實(shí)現(xiàn)營(yíng)收1.51億元，凈利潤(rùn)2041萬元，超快激光領(lǐng)域固體激光器產(chǎn)銷第一名；2019年實(shí)現(xiàn)營(yíng)收為1.01億元，同比虧損1615萬元；2022年實(shí)現(xiàn)營(yíng)收2億元，每臺(tái)皮秒激光器售價(jià)100萬元以上，毛利水平14.6%。

國(guó)神光電：國(guó)神光電是19年被銳科激光（300747）控股的子公司，國(guó)神光電研發(fā)的產(chǎn)品進(jìn)入了全球前三大LED芯片制造企業(yè)、蘋果公司代工廠，公司毛利水平11.45%。

英諾激光（301021）：英諾激光21年深交所上市，2019-2021年及2022年一季度，英諾激光的營(yíng)業(yè)收入分別為3.59億元、3.39億元、3.91億元、0.8億元。毛利率穩(wěn)定在50%左右大幅高于行業(yè)均值，公司主要以穩(wěn)定性能的激光器+行業(yè)定制拓展市場(chǎng)。

德龍激光（688170）：德龍激光12年開始研發(fā)種子源國(guó)產(chǎn)替代技術(shù)，德龍激光長(zhǎng)壽命皮/飛秒種子源技術(shù)利用可飽和吸收鏡被動(dòng)鎖模技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定性種子脈沖輸出，采用可飽和吸收鏡換點(diǎn)技術(shù)，大大延長(zhǎng)其使用壽命，可以實(shí)現(xiàn)種子40,000小時(shí)以上工作壽命。同時(shí)突破了國(guó)產(chǎn)大功率皮秒超快激光器的突破，德龍激光的毛利水平也維持在45%以上。