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市場研究

MOPA激光超快種子源行業研究

來源:齊魯激光共享產業園2023-08-15 我要評論(0 )   

一、前言隨著制造業的產業升級,下游市場已趨于成熟,超快激光開始對傳統設備甚至連續激光設備進行替代,市場處于快速增長期。超快激光器的核心元器件技術壁壘極高,目...

一、前言

隨著制造業的產業升級,下游市場已趨于成熟,超快激光開始對傳統設備甚至連續激光設備進行替代,市場處于快速增長期。超快激光器的核心元器件技術壁壘極高,目前國產化率低,上游對應的核心元器件種類更多且生產難度更大,由于國內超快激光起步時間晚,對應的專用型核心元器件國內極少有公司參與涉及,商業化也同樣起步晚。

當下看國內超快激光下游應用場景持續發力,半導體和醫療美容領域為主要增長點,隨著晶圓制造往更小、更精、更密發展,對于切割、開槽、鉆孔等工藝的精細化要求也會越來越高,超快激光也將成為晶圓加工領域的最優選擇。

長期以來,國際上只有少數歐美公司掌握高能量高重頻納秒脈沖激光器技術。例如,美國LSP Technologies公司、諾斯羅普·格魯曼公司(Northrop Grumman)、法國泰雷茲集團(THALES)等。然而,美國所有大于4焦耳的激光器均對中國禁運,極大制約了國內相關應用領域的發展。

二、激光器分類

按照運轉方式可以分為連續激光器和脈沖激光器兩個大類,脈沖激光器又可細分為飛秒、皮秒、納秒三大類激光器,其中飛秒和皮秒統稱為超快激光,納秒則稱為非超快脈沖激光。

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

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(飛秒、皮秒、納秒)

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三、超快激光的市場規模

超快激光器的下游應用開始增長,根據LaserFocus World數據預測,2022年全球超快激光器市場規模將達到166億元,國內超快激光器市場規模將超過83億元,過去3年超快激光復合年化增長率超50%。

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據統計,今年來我國超快激光出貨量增長迅速,出貨量從2015年的40臺增長至2021年的2400臺。

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2021年國產超快激光器在中國的銷量占比已達到55%,但進口的超快激光器卻以45%的銷售量瓜分了70%的銷售收入,這主要是因為國產的超快激光器主要以50W功率以內的低功率產品,單機價格較低,而進口的超快激光器多為單機價格高的高功率產品。

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國家統計局公司研究部,圖中數字為2022年國內市場規模預測,氣泡大小代表市場規模。
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四、MOPA的結構
    種子源:即 MOPA 結構中的主振蕩器(MO),種子源激光器可通過電流 調制靈活地產生波形可編輯、重復頻率可調的激光脈沖。
    隔離器:主要用于激光器各級之間光隔離,使得光脈沖單向傳輸,避免反射光損傷 激光器。其中種子源與一級放大器之間的光纖隔離器用于保護種子源激光器;一級與二級 放大器之間的隔離器用于保護一級放大器;輸出隔離器為光纖輸入、空間準直光輸出隔離 器,用于將光纖內的激光器轉換為空間準直光束輸出,并隔離回返光,保護二級放大器。
    泵浦激光器:泵浦激光器中的激光芯片把電能轉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,在光纖激光器中的作用為將泵浦光到信號光的能量轉換,實現放大作用。
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五、國內自主研發種子源企業
    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Attodyne,Attodyne公司首席科學家華仁忠后回國加入華日激光,帶領團隊成功推出工業用10-50W皮秒超快激光器,并迅速搶占市場,產能達到每月100臺。
    2016年7月華日激光引進專家,成立飛秒產品研發中心,開展飛秒級超快激光器的研發。同期,華日激光承擔十三五國家重點研發計劃增才制造與激光制造重點專項《工業級皮秒/飛秒關鍵技術及產業化》項目。
    2017年華日激光在超快激光器的銷售額為2000-3000萬元;2018年華日激光實現營收1.51億元,凈利潤2041萬元,超快激光領域固體激光器產銷第一名;2019年實現營收為1.01億元,同比虧損1615萬元;2022年實現營收2億元,每臺皮秒激光器售價100萬元以上,毛利水平14.6%。
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    國神光電:國神光電是19年被銳科激光(300747)控股的子公司,國神光電研發的產品進入了全球前三大LED芯片制造企業、蘋果公司代工廠,公司毛利水平11.45%。
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    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,英諾激光的營業收入分別為3.59億元、3.39億元、3.91億元、0.8億元。毛利率穩定在50%左右大幅高于行業均值,公司主要以穩定性能的激光器+行業定制拓展市場。
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    德龍激光(688170):德龍激光12年開始研發種子源國產替代技術,德龍激光長壽命皮/飛秒種子源技術利用可飽和吸收鏡被動鎖模技術,實現高穩定性種子脈沖輸出,采用可飽和吸收鏡換點技術,大大延長其使用壽命,可以實現種子40,000小時以上工作壽命。同時突破了國產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。
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    小結:目前我國自主研發種子源的超快激光企業目前對各領域都有重點布局精密制造加工醫療等領域。現階段超快激光水平也已趕超5年前國際超快激光產品指標。

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MOPA激光超快種子源激光器
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