隨著以工業(yè) 4.0 位代表的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的興起，加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式也愈發(fā)成為時代任務(wù)。人民日報(bào)于 5 月 23 日刊文稱：“國際國內(nèi)形勢的變化對改革開放提出了新的更高要求。抓住機(jī)遇，讓改革之路走得更快、開放之門開得更大，就能以改革開放新突破推動社會生產(chǎn)力實(shí)現(xiàn)大躍升?！?/span>
一、超快激光器概述
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)。
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，然而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，這意味著超快激光器擁有一條不同的跑道。
二、競爭格局初步明朗，客觀環(huán)境給力國產(chǎn)研發(fā)
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。
尤其在中美貿(mào)易開戰(zhàn)之后，人民日報(bào)發(fā)表評論稱：“美國嚴(yán)格限制向我國出口技術(shù)， 雖然會給我們帶來困難，但我國已具備進(jìn)一步提升創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)和條件，可以發(fā)揮制度優(yōu)勢和市場優(yōu)勢，在關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新上取得突破。”
結(jié)合客觀背景，由已知的條件中，我們可以得出，相比海外的超快激光器制造商，國內(nèi)廠商至少有以下 4 方面優(yōu)勢：
（1）中國全球最大的 3C 產(chǎn)品的生產(chǎn)基地，超快激光高精度的特點(diǎn)，尤其適用于 3C 產(chǎn)品的制造，不消多時，中國將是超快激光器最大的應(yīng)用市場；
（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)。
（4）政策支持，激光技術(shù)一直位列國家號召扶持的高新技術(shù)名單之中。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，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。
三、消費(fèi)需求多樣化，市場前景可期
超快激光精密加工有兩大特點(diǎn)。一是“冷加工”。傳統(tǒng)的激光加工術(shù)（包括納米激光）往往會使金屬、玻璃等加工原材料受熱熔化。皮秒（一皮秒等于 1000 飛秒）和飛秒激光產(chǎn)生的局部高溫可達(dá) 6000 攝氏度，比太陽表面溫度還高， 受作用材料表面來不及產(chǎn)生熱擴(kuò)散就被直接汽化。二是“超精細(xì)”。超快激光能夠聚焦到超細(xì)微空間區(qū)域，同時具有極高峰值功率和極短的激光脈沖，加工時切面整齊、無微裂紋、無材料損傷、無熔融區(qū)域。
超快激光器，憑借自身特殊的優(yōu)勢， 越來越多地應(yīng)用于以下行業(yè)之中：
1. 醫(yī)療美容：超快激光一般用于眼科醫(yī)療手術(shù)設(shè)備和美容儀器。飛秒激光 被用于近視手術(shù)，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， 光線進(jìn)入眼球后屈光系統(tǒng)折射的焦點(diǎn)落 在視網(wǎng)膜之前。飛秒激光手術(shù)除去眼軸維度上多余的肌肉，使光線落點(diǎn)的距離 恢復(fù)正常。飛秒激光手術(shù)準(zhǔn)確、安全、 穩(wěn)定、手術(shù)時間短、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)治療手段之一。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，其應(yīng)用“光子嫩膚”在市場上極受女性青睞。
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。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。藍(lán)寶石的硬度高，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)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，帶給超快激光極大的市場機(jī)遇。 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，超快激光也極大可能地會成為主流解決方案。
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. 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。
四、國產(chǎn)超快激光不完全盤點(diǎn)
◆ 華日激光
華日激光是一家國內(nèi)領(lǐng)先的激光器專業(yè)制造商，作為一個厚積薄發(fā)的品牌，在成立之初，華日激光一直專注于納秒級紫外與綠光固體激光器的研發(fā)與生產(chǎn)，對高端品質(zhì)的堅(jiān)持與匠心為品牌發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。2015 年，華日激光實(shí)現(xiàn)擴(kuò)產(chǎn)，并成功收購了加拿大 Attodyne 公司，將目光瞄準(zhǔn)了未來的皮秒與飛秒級超快激光領(lǐng)域。目前華日激光已擁有三大研發(fā)中心——北美（多倫多）超快激光器研發(fā)中心、 武漢紫外與深紫外激光器研發(fā)中心、武漢飛秒激光器研發(fā)中心。由三位國家千人計(jì)劃專家領(lǐng)銜產(chǎn)品研發(fā)工作，研發(fā)出納秒級—皮秒級—飛秒級等多種脈寬，紅外—綠光—紫外等多波段的激光器產(chǎn)品。
在納秒級紫外激光器方面，華日激光早已經(jīng)實(shí)現(xiàn)成熟地批量制造，產(chǎn)能已位居全球前列，并保持銷量持續(xù)領(lǐng)先。在皮秒激光器產(chǎn)品線方面，目前市場訂單不斷，華日也正在積極地推進(jìn)量產(chǎn)，整個過程目前進(jìn)展順利。而對于最受矚目的飛秒激光，華日還處于緊張的研發(fā)與測試階段，預(yù)計(jì)今年年內(nèi)將實(shí)現(xiàn)飛秒激光器量產(chǎn)，種子源等核心部件實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)制造。
2018 年 5 月華日激光在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)皮秒紫外激光器量產(chǎn)，預(yù)計(jì)年內(nèi)將實(shí)現(xiàn)飛秒激光器量產(chǎn)，打破飛秒激光器市場被國外壟斷的局面。皮秒、飛秒超快激光器國產(chǎn)化將推動國內(nèi)應(yīng)用商的使用成本降低至少 30％ - 40％，未來市場可期。
◆ 廣東華快光子科技有限公司
“我們最近在火炬區(qū)租了一萬平方米的廠房，新廠房年底投入使用后一年可量產(chǎn) 3000 至 5000 臺超短脈沖光纖（皮秒、飛秒）激光器，成為國內(nèi)領(lǐng)先的激光器生產(chǎn)線之一?！?華快董事長梁崇智說，這也意味著在華快在幾年的孵化后正式出孵了。
這家位于中山工業(yè)技術(shù)研究院的公司前身是廣東漢唐量子光電科技有限公司，是國內(nèi)少數(shù)掌握皮秒、飛秒激光光源技術(shù)的企業(yè)之一，主要業(yè)務(wù)為超快激光器、激光加工設(shè)備、 3D 打印裝備、3D 打印粉末材料的研發(fā)與生產(chǎn)，在激光器量產(chǎn)后公司有望實(shí)現(xiàn)爆發(fā)式增長。
“目前國內(nèi)皮秒、飛秒的激光技術(shù)光源設(shè)備約 90% 都依賴進(jìn)口，進(jìn)口產(chǎn)品價格昂貴。我們要打破國外的壟斷，做國產(chǎn)的超快光纖激光器。經(jīng)過 5 年研發(fā)投入近億元，現(xiàn)在已掌握了核心技術(shù)，到了量產(chǎn)階段?！绷撼缰钦f，這個技術(shù)華快從零開始研發(fā)，具有完全的知識產(chǎn)權(quán)。
2013 年，梁崇智決定轉(zhuǎn)行做激光器后，便四處尋找國內(nèi)相關(guān)人才，并最終引入了研究該領(lǐng)域 20 多年的北京大學(xué)信息學(xué)院教授、“長江學(xué)者”張志剛及其團(tuán)隊(duì)。
◆ 安揚(yáng)激光
2010 年，28 歲的陳抗抗從英國知名學(xué)府南安普頓大學(xué)回到了他的家鄉(xiāng)武漢，和幾個朋友一起創(chuàng)立了武漢安揚(yáng)激光技術(shù)有限責(zé)任公司，從事皮秒光纖激光超快光源產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)。我們的劣勢，就在于市場，當(dāng)然這需要一個過程?！?功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過幾年的努力，安揚(yáng)激光已經(jīng)做到這一 領(lǐng)域世界第二。
安揚(yáng)激光已推出成熟可用的皮秒、飛秒脈沖光纖激光器和超連續(xù)譜激光器等系列工業(yè)超快激光器產(chǎn)品。安揚(yáng)激光掌握了超快光纖激光器的核心技術(shù)，自行研發(fā)了 90％ 以上的核心器件或者模塊，擁有核心的專利，核心器件和技術(shù)不依賴于進(jìn)口。安揚(yáng)激光有特種光纖設(shè)計(jì)生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)，具備自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)特種光纖的能力。同時，安揚(yáng)激光有自建光纖拉絲塔，目前設(shè)計(jì)生產(chǎn)了 40 余種各種用途的特殊光纖，控制了光纖激光器產(chǎn)業(yè)鏈的上游，徹底擺脫西方公司對光纖激光器產(chǎn)業(yè)鏈的控制，保證了供應(yīng)鏈的自主與安全。目前公司已擁有皮秒激光器 20W、50W、70W 等產(chǎn)品，飛秒激光器 25W、50W 和 100W 等產(chǎn)品，位居國際領(lǐng)先水平。
目前安揚(yáng)公司超快激光設(shè)備已成熟應(yīng)用于手機(jī)全面屏切割、玻璃切割、OLED PET 膜切割、金剛石切割、玻璃焊接、 玻璃振鏡消融、FPC PI 覆蓋膜、PERC 太陽能電池、不銹鋼打孔、線路板打盲孔等領(lǐng)域。
◆貝林激光
貝林激光是國內(nèi)最早從事激光器研發(fā)的公司之一，通過多年研究于 2012 年成功研制第一臺皮秒激光器，后續(xù)推出多款皮秒激光器、紫外固體激光器、納秒綠光激光器。皮秒激光器產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于 LED 晶圓切割、玻璃切割、指紋膜組切割等精細(xì)加工領(lǐng)域。超快激光產(chǎn)品定位于精細(xì)加工領(lǐng)域：納秒激光器較多用于精細(xì)打標(biāo)，主要是在 3C 產(chǎn)品的外殼和內(nèi)部元器件上；皮秒激光器較多是應(yīng)用于一些高精度要求的特殊材料精細(xì)加工，像 LED 晶圓、玻璃、陶瓷等材料的精細(xì)加工。到 2016 年底，貝林激光累計(jì)出貨皮秒激光器 600 臺。
在技術(shù)方面，貝林激光已經(jīng)取得一系列獨(dú)特的自有技術(shù)及專利技術(shù)：納秒激光器方面，有先進(jìn)的諧振腔設(shè)計(jì)和激光控制技術(shù)，確保激光器能在高功率運(yùn)轉(zhuǎn)下獲得優(yōu)秀的光束質(zhì)量和較窄的激光脈寬，特殊的腔內(nèi)熱補(bǔ)償技術(shù)及諧波轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的倍頻轉(zhuǎn)換。皮秒激光器方面，有自主開發(fā)的光纖種子源技術(shù)和獨(dú)特的放大器技術(shù)。
2017 年德龍激光將激光器業(yè)務(wù)并入全資子公司蘇州貝林激光有限公司。德龍激光是一個激光設(shè)備集成商，和激光器市場有很大的區(qū)別，將激光器業(yè)務(wù)并入貝林激光，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)整合重組，達(dá)到資源的優(yōu)化配置。這一舉措將豐富貝林激光產(chǎn)品線，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，獲得更強(qiáng)的競爭優(yōu)勢，加速推動貝林激光企業(yè)發(fā)展。
◆ 天津凱普林激光
天津凱普林激光科技有限公司自主研發(fā)工業(yè)級超快激光器。目前產(chǎn)品主要是飛秒，但是今后可能也會研發(fā)生產(chǎn)皮秒激光器。我們的超快激光器覆蓋近紅外到紫外共 4 個波段： 1.5 微米、1 微米、綠光、及紫外，以滿足不同客戶的需求。一方面充分利用凱普林的平臺和渠道，另一方面以一個全新的團(tuán)隊(duì)來開拓這塊業(yè)務(wù)。公司的目標(biāo)是成為國內(nèi)最好的超快激光器供應(yīng)商，為我們的客戶提供性價比最高、客戶服務(wù)最好的產(chǎn)品。
◆ 朗研光電
上海朗研光電創(chuàng)立于 2009 年，作為一家創(chuàng)新型高新科技公司，朗研光電一直致力于超快光纖激光器、量子保密通信系統(tǒng)、單光子探測器和泵浦激光器等相關(guān)產(chǎn)品的自主研發(fā)和生產(chǎn)。目前該公司在超快激光器方面擁有從 532- 1064 納米多個波段的皮秒激光器，以及飛秒激光器，用于科研、光學(xué)計(jì)量、雙光子成像、生物醫(yī)學(xué)、精密加工、材料切割等。
◆ 國神光電
2011 年初，創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)帶領(lǐng)一群海外歸國人才和國內(nèi)技術(shù)精英在上海創(chuàng)立國神光電。公司擁有多項(xiàng)國際領(lǐng)先的專利技術(shù)，以及一個優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)。公司在高功率超短脈沖光纖激光器，光纖聲光調(diào)制器，高功率無源和有源光器件等方面具有不可替代的優(yōu)勢，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)超精密加工， 光譜分析，國防工業(yè)和精密醫(yī)學(xué)儀器等方面。目前國神光電掌握了皮秒、飛秒種子源、光纖泵浦模塊、準(zhǔn)直輸出隔離器等核心技術(shù)，擁有紅外、綠光皮秒激光器和飛秒激光器多款產(chǎn)品。
◆ 卓鐳激光
2015 年，卓鐳激光和中科院建立戰(zhàn)略合作關(guān)系，中科院將為卓鐳激光提供持續(xù)的技術(shù)支持與發(fā)展動力。公司成功研發(fā)高功率、低功率的皮秒激光器后，于 2017 年還開發(fā)出 了 GRAVER 系列的 30 瓦的綠光納秒激光器，這款全新激光器最主要的特點(diǎn)是脈寬比較窄，同時功率比較高。用于精密微加工的工業(yè)級高功率皮秒激光器和用于材料改性的大能量納秒脈沖激光器均達(dá)到國內(nèi)頂尖水準(zhǔn)。醫(yī)療領(lǐng)域開發(fā)了醫(yī)療美容專用的皮秒激光器。并已廣泛用于玻璃切割、金屬微加工、激光沖擊強(qiáng)化等領(lǐng)域。
◆ 英諾激光
英諾激光是一家集高端激光器生產(chǎn)、加工、銷售、激光設(shè)備貿(mào)易代理以及激光技術(shù)高端應(yīng)用為一體的高端激光微加工系統(tǒng)解決方案的中、美合資企業(yè)。在深圳設(shè)有激光應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室、精益激光研究院，在蘇州、常州設(shè)有激光工藝實(shí)驗(yàn)室。
英諾激光的超快激光器的優(yōu)勢在于可實(shí)現(xiàn)冷加工，其熱效應(yīng)僅相當(dāng)于普通納秒激光器十分之一左右，因而能帶來優(yōu)異的加工品質(zhì)。他認(rèn)為英諾激光產(chǎn)品獲得客戶廣泛認(rèn)可的原因在于出色的長期產(chǎn)品穩(wěn)定性、對行業(yè)的深刻理解。“從我們的展品可以體現(xiàn)出我們對包裝、透明材料、消費(fèi)電子、線路板、芯片、晶圓等應(yīng)用的深刻認(rèn)知和經(jīng)驗(yàn)，我們具備滿足客戶各種需求的實(shí)力。
◆ 南京諾派激光
諾派激光根據(jù)自身的技術(shù)優(yōu)勢，針對我國激光精密加工產(chǎn)業(yè)升級中進(jìn)口替代的市場機(jī)會，以及近年來消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)鏈中材料精密加工應(yīng)用需求的快速增長，積極布局研發(fā)工業(yè)級超短脈沖激光器，并已經(jīng)在某些關(guān)鍵技術(shù)的預(yù)研中取得了令人興奮的進(jìn)展。目前該公司擁有 2 微米、1.5 微米以及 1 微米波長的超快光纖激光器，以小功率為主。脈沖寬度具 有“長皮秒”和“短皮秒”兩種系列供客戶選擇，可以滿足各類微細(xì)加工的需要。
寫在最后
截至目前，超快激光器市場仍以依賴國外進(jìn)口為主， NKT、MKS、通快、相干等技術(shù)優(yōu)勢明顯，但價格較貴。 NKT 是全球光纖超快激光器的領(lǐng)導(dǎo)者，歷史悠久；MKS 收 購 Femtolaser 和 HighQ 后，超快激光器實(shí)力大增；通快則是通過收購大通激光、Amphos 等超快激光器公司，成為全品類激光器齊全的供應(yīng)商；相干則通過收購 Lumera、 Raydiance、Filaser 成為全球超快激光器領(lǐng)導(dǎo)者。
2019 年 6 月 5 日晚，銳科激光官方微信發(fā)文稱，完成對國神光電 51% 的股權(quán)收購，成為國神光電的控股股東， 這意味著國產(chǎn)激光器龍頭企業(yè)銳科激光正式涉足超快激光領(lǐng)域。
而早在三月慕尼黑光博會期間，銳科激光曾發(fā)布公告稱，擬與國神光電科技（上海）有限公司就技術(shù)、產(chǎn)品等開展合作，雙方正在對銳科激光擬通過自有或自籌資金收購周士安、胡雪原等 9 位股東部分股權(quán)事項(xiàng)進(jìn)行洽談。同期， 銳科激光與國神光電聯(lián)合設(shè)計(jì)推出的，主要應(yīng)用于 3C 行業(yè)、 5G、OLED 及醫(yī)療、精密材料微加工領(lǐng)域的三款超快激光器：100 W 紅外皮秒激光器、20 W 紫外皮秒激光器和 20 W 紅外飛秒激光器，也是奪得了眾多參展人員的眼球。隨著銳科激光的加入布局，更是意味著超快激光的發(fā)展前景愈發(fā)明朗。
超快激光器的國產(chǎn)化過程與高功率激光器一定程度上具有極大的相似性，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。憑借市場空間大、 技術(shù)壁壘高的特質(zhì)，超快激光器很有可能越來越成為工業(yè)的焦點(diǎn)。
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