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發(fā)布時間：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、消費電子、照明顯示、能源環(huán)境、精密機械等行業(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2020年超過50億RMB。
競爭格局初步明朗，進口替代空間廣闊：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)商進步迅速，進口替代初露苗頭，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，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)備的投資機會有望先于激光器出現(xiàn)，重點關(guān)注有優(yōu)質(zhì)客戶資源和雄厚研發(fā)實力的設(shè)備供應(yīng)商；雖然目前我國超快激光器仍主要依賴進口，但國內(nèi)激光器廠商在技術(shù)上進步迅速，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；超快激光單臺價值量高，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，因此盡管國產(chǎn)超快激光器在性價比方面優(yōu)勢顯著，但仍存在市場開拓不及預(yù)期的風(fēng)險；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、增稅的名單當中。
01超快激光：工程頂端，科學(xué)前沿
激光是一個充滿創(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)化帶來的投資機會。本篇報告是平安證券研究所智能制造系列報告的第六篇，旨在為投資者詳解激光加工領(lǐng)域另一個重要發(fā)展方向——超快激光，包括其技術(shù)特點、目前的發(fā)展階段、技術(shù)方向、及投資機會等。
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、和準連續(xù)激光器：
※ 連續(xù)激光器：在工作時間內(nèi)連續(xù)輸出穩(wěn)定能量波形的激光器，其特點是功率較高，能夠加工體積大、熔點高的材料，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”這個參數(shù)來描述，對于激光器來說，占空比可解釋為在一個脈沖循環(huán)內(nèi)，有激光能量輸出的時間相對于總時間所占的比例。
連續(xù)激光器占空比(=1)＞準連續(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以上從而達到加工的目的；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)生的時間點上的瞬時功率卻大大提高，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”，是因為這個定義與“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，原子及分子自身運動的時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；當激光脈沖脈寬達到皮秒或飛秒級別，可以在很大程度上避免對分子整體熱運動的影響（分子熱運動是物質(zhì)溫度的微觀本質(zhì)），而在分子震動的時間尺度上對物質(zhì)產(chǎn)生影響，使得在達到加工目的的同時，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間超短，在真正意義上實現(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、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(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，它們一個像板斧一個像鑷子，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，比較突出的是性價比。
尤其是納秒紫外激光器，雖然其脈寬沒有達到皮秒級別，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，脈沖激光真正進入了超快激光的時代，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)將激光脈沖的強度和峰值功率提高了7-8個數(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)在不遠將來
超快激光在真正意義上實現(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、消費電子、照明顯示、能源環(huán)境、精密機械等下游行業(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)具有準確性高、安全性高、穩(wěn)定性高、手術(shù)時間短、舒適性高等優(yōu)點，已經(jīng)成為當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(tǒng)的機械加工方式效率和良品率很低；藍寶石現(xiàn)在已經(jīng)比較廣泛的應(yīng)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(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，進而提高發(fā)動機的性能，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，實現(xiàn)了航空發(fā)動機渦輪葉片氣膜孔的“冷加工”突破，填補了國內(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。
目前超快激光器價格仍較昂貴，我們預(yù)計隨著其國產(chǎn)化并價格下降，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，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)院武漢文獻情報中心的統(tǒng)計和預(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2020年將超過50億RMB。
03進口替代大有可為，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)廠商進步迅速，進口替代的序幕已經(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%以上仍有賴進口，進口超快激光器在穩(wěn)定性方面仍有一定優(yōu)勢，但價格較貴。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，它們敏銳的捕捉到了機遇，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，超快激光器的實力大增。
※ 通快：最初是機床制造商，1970s開始做激光切割機床，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)展報告》的統(tǒng)計，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。我們認為國內(nèi)企業(yè)雖然大部分成立時間比較晚，但至少在以下三個方面占有優(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，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口產(chǎn)品來說，可以有較大的性價比優(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。
另外有新聞對個別廠家的產(chǎn)銷等有報道，整理如下。
3.2核心部件仍主要依賴進口
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“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，當光從一個方向入射時，激光脈沖將在時間上進行展寬；當光沿相反方向傳播時，激光脈沖將在時間上被壓縮。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。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)超快的性價比有望進一步提升。
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)板的熱點板塊。建議從三個角度把握投資機會：
（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)備的投資機會有望先于激光器出現(xiàn)，重點關(guān)注有優(yōu)質(zhì)客戶資源和雄厚研發(fā)實力的設(shè)備供應(yīng)商；
（2）超快激光器的進口替代：雖然目前我國超快激光器仍主要依賴進口，但國內(nèi)激光器廠商在技術(shù)上進步迅速，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)險提示
（1）技術(shù)突破進度不及預(yù)期的風(fēng)險：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；
（2）企業(yè)市場拓展不及預(yù)期的風(fēng)險：超快激光單臺價值量高，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，因此盡管國產(chǎn)超快激光器在性價比方面優(yōu)勢顯著，但仍存在市場開拓不及預(yù)期的風(fēng)險；
（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、增稅的名單當中。
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