三名科學(xué)家因激光物理獲諾貝爾物理學(xué)獎，去年我國激光設(shè)備收入455億元，4家公司最被看好

北京時間17時55分，2018諾貝爾物理學(xué)獎揭曉，美國科學(xué)家Arthur Ashkin和法國科學(xué)家Gérard Mourou、加拿大科學(xué)家Donna Strickland獲得這一獎項，以表彰他們在激光物理學(xué)領(lǐng)域的“突破性發(fā)明”。

自由電子激光的優(yōu)點及應(yīng)用前景

自由電子激光的概念由約翰·馬迪于1971年在他的博士論文中首次提出，1976年，他和同事在斯坦福大學(xué)實現(xiàn)了遠(yuǎn)紅外自由電子激光。

自由電子激光的工作介質(zhì)是自由電子，因此稱為自由電子激光，具有一系列已有激光光源無法替代的優(yōu)點。例如，頻率連續(xù)可調(diào)、頻譜范圍廣、峰值功率和平均功率高且可調(diào)、相干性好、偏振強、時間結(jié)構(gòu)可控等。

X射線激光不僅可用于解開病毒和細(xì)胞原子結(jié)構(gòu)之謎，而且可用于在納米粒子中制作三維圖像、記錄化學(xué)反應(yīng)并觀察粒子內(nèi)部的反應(yīng)過程，有助于新藥和新材料的研發(fā)。到目前為止，科學(xué)界對于細(xì)胞結(jié)構(gòu)的認(rèn)識還停留在拍攝分子照片的水平，而借助硬X射線自由電子激光裝置，科學(xué)家有機會觀測細(xì)胞存活時的狀態(tài)。

除此，由于自由電子激光器具有許多一般激光器望塵莫及的優(yōu)點，所以自由電子激光器問世后不久，科學(xué)家們就開始著手于研究它的應(yīng)用問題。

自由電子激光特別適宜于研究光與原子、分子和凝固態(tài)物質(zhì)的相互作用，因此，在前沿物理、材料、能源、通信、國防和技術(shù)科學(xué)等多個方面有著廣泛的應(yīng)用前景。原子核工程是自由電子激光器應(yīng)用最有前途的領(lǐng)域之一。

華裔科學(xué)家嶄露頭角

黃志戎博士榮獲2014年度國際自由電子激光獎。

黃志戎教授畢業(yè)于北京大學(xué)物理系，1998年獲得斯坦福大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位，同年加入美國阿貢國家實驗室從事X射線自由電子激光理論及自由電子激光測試裝置的研究工作。

黃志戎現(xiàn)為美國SLAC國家加速器實驗室高級研究員、直線加速器相干光源自由電子激光研發(fā)項目負(fù)責(zé)人，是世界上第一臺硬X射線自由電子激光裝置研究團(tuán)隊的重要成員。

在第37屆國際自由電子激光會議上，中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所鄧海嘯博士被授予2015年度自由電子激光青年科學(xué)家獎。鄧海嘯參與了我國首臺大型自由電子激光裝置的建設(shè)。

我國已有兩臺大型裝置在應(yīng)用和建設(shè)

世界上第一臺軟X射線自由電子激光（FLASH）于2006年誕生于德國同步加速器實驗室（DESY），第一臺硬X射線自由電子激光（LCLS）于2009年在美國斯坦福直線加速器中心（SLAC）調(diào)試成功。

目前，歐洲在德國漢堡附近建設(shè)了新的X射線自由電子激光設(shè)施，由德國和歐洲其他11個國家共同參與，建設(shè)了3條直徑不同的地下隧道，總長度接近6公里，總耗資大約15億歐元。

相比原先德國的FLASH裝置，歐洲自由電子激光裝置的波長不僅短了60倍，而且能量更高。

中國科學(xué)院高能所于1993年制成我國第一臺自由電子激光裝置。

7月12日，“基于可調(diào)極紫外相干光源的綜合實驗研究裝置”在大連進(jìn)入正式運行階段。這是我國第一臺大型自由電子激光科學(xué)研究用戶裝置，也是當(dāng)今世界上唯一運行在極紫外波段的自由電子激光裝置，對于能源、化學(xué)、物理、生物、醫(yī)學(xué)、材料等多個科學(xué)領(lǐng)域具有革命性的推動作用。

4月27日，我國“硬X射線自由電子激光裝置”建設(shè)啟動，選址在上海張江綜合性國家科學(xué)中心核心區(qū)域，裝置總長約3．1公里，將建設(shè)埋深30多米的地下隧道，包含超導(dǎo)直線加速器隧道、波蕩器隧道、光束線隧道等10條隧道及5個工作井。

硬X射線自由電子激光裝置的建成，將為我國多學(xué)科提供高分辨成像、超快過程探索、先進(jìn)結(jié)構(gòu)解析等尖端研究手段。

4家公司最被看好

盡管自由電子激光器還只是應(yīng)用于科研領(lǐng)域，但隨著制造產(chǎn)業(yè)的升級，過去十年間，我國激光市場規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，從2010年的97億元快速增長到2017年的455億元。

激光加工相比傳統(tǒng)機械加工具有精度高、速度快、變形小等優(yōu)勢，不僅在傳統(tǒng)制造、汽車生產(chǎn)、重工制造等行業(yè)中的應(yīng)用在增加，而且醫(yī)療美容、通信和航空航天領(lǐng)域也開始使用激光器，未來激光器銷售仍呈快速增長。

目前，我國激光在3C產(chǎn)品和汽車行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛，主要是激光焊接、激光加工、激光切割、激光打標(biāo)等。我國激光器行業(yè)中，大族激光、華工科技、銳科激光和福晶科技為核心企業(yè)。

1.大族激光

亞洲最大、世界排名前三的工業(yè)激光加工設(shè)備生產(chǎn)廠商，產(chǎn)品覆蓋了激光打標(biāo)機系列、激光焊接機系列、激光切割機系列、新能源激光焊接設(shè)備、激光演示系列、PCB鉆孔機系列、工業(yè)機器人等多個系列200余種工業(yè)激光設(shè)備及智能裝備解決方案。

為更深層次掌握激光核心技術(shù)，去年以來，大族激光通過收購布局特種光纖進(jìn)一步切入更上游，從而實現(xiàn)了從特種光纖到激光器再到設(shè)備集成的垂直一體化整合。2018年受益于PCB行業(yè)景氣度提升，下游廠商擴(kuò)張產(chǎn)能，軟板硬板產(chǎn)線都迎來擴(kuò)產(chǎn)，機械鉆孔機、LDI激光直接成像設(shè)備等產(chǎn)品訂單同比增長100%以上。

2017年，扣非凈利潤增長129.36%，今年中期扣非后為—12.31%，收入減少主要是由于消費類電子業(yè)務(wù)去年收入集中在上半年，導(dǎo)致今年上半年同比降幅較大，利潤減少與處置資產(chǎn)有關(guān)，行業(yè)研究員還是看好其下半年業(yè)績。

9月17日，大族激光發(fā)布《回購股份報告書》，計劃使用不低于人民幣5000萬元不超過人民幣20億元回購股份，回購價格不超過50元/股，按回購金額上限測算，預(yù)計回購股份數(shù)量約為4000萬股。回購的股份將用于員工激勵或注銷，回購股份的期限為股東大會審議通過本回購股份方案后6個月之內(nèi)。

圖片來源：攝圖網(wǎng)

2.華工科技

華工科技主要包括激光業(yè)務(wù)、光通信業(yè)務(wù)、傳感器業(yè)務(wù)、激光全息防偽業(yè)務(wù)等多項業(yè)務(wù)，激光業(yè)務(wù)在2017年收入中占比34.63%。

旗下的華工激光擁有各種功率激光器和激光設(shè)備的核心技術(shù)，在微加工領(lǐng)域成功研發(fā)藍(lán)寶石切割、打孔設(shè)備，掌握皮秒激光成絲切割工藝、掌握高精度光機電協(xié)同控制技術(shù)等單元技術(shù)，開發(fā)了全面屏的全自動切割設(shè)備。

針對家電行業(yè)，推出紫外大幅面打標(biāo)設(shè)備，突破了曲面異形加工瓶頸，填補了市場應(yīng)用空白。開發(fā)出汽車變速箱齒輪焊接智能生產(chǎn)線、凸輪軸智能焊接裝備、汽車座椅滑軌部裝智能線、適用于航空航天、汽車等多領(lǐng)域的三維五軸智能加工設(shè)備。特別是，華工激光在汽車激光加工已實現(xiàn)了國內(nèi)領(lǐng)先，公司自主研發(fā)了國內(nèi)首條新能源汽車全鋁車身焊裝生產(chǎn)線，已實現(xiàn)了量產(chǎn)上市。

在9月21日《投資者關(guān)系活動記錄表》中，華工科技預(yù)計今年年內(nèi)將實現(xiàn)飛秒激光器量產(chǎn)，種子源等核心部件實現(xiàn)自主研發(fā)制造，產(chǎn)品可連續(xù)工作8000h-10000h，聚焦到比頭發(fā)絲還小的空間區(qū)域。

飛秒級超快激光器在超快測量、超快光譜、固體激光種子源、基礎(chǔ)研究；微加工、醫(yī)學(xué)應(yīng)用（眼科手術(shù)、牙科手術(shù)）；頻率測量學(xué)等領(lǐng)域?qū)懈嗟膽?yīng)用，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%，市場可期。同時，公司緊抓大客戶戰(zhàn)略，國內(nèi)3C大客戶需求量持續(xù)增長，國際大客戶訂單與去年基本持平，大客戶份額仍持續(xù)提升。

3.銳科激光

是國內(nèi)第一家專門從事光纖激光器及核心器件研發(fā)并實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)的企業(yè)，公司主要產(chǎn)品為脈沖光纖激光器、連續(xù)光纖激光器兩大系列，脈沖光纖激光器主要應(yīng)用于各種材料的打標(biāo)、精密加工、圖文標(biāo)記、深雕刻；連續(xù)光纖激光器廣泛應(yīng)用于汽車車身零件的切割，航空領(lǐng)域鋁、鈦合金材料的鉚釘孔切割，造船業(yè)和鋼鐵業(yè)的厚鋼板切割等。

銳科激光正雙重受益于行業(yè)景氣和國產(chǎn)替代。在9月5日的機構(gòu)調(diào)研中，公司稱，光纖激光器現(xiàn)在為60億元—70億元的規(guī)模，到2020年，即使市場增幅低于2017年增幅，僅國內(nèi)市場也會有100個億左右的規(guī)模，如果能拿30%的市場份額，公司的收入包含海外部分就可以有30億以上規(guī)模。

4.福晶科技

非線性光學(xué)晶體元器件是公司重要的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)線，公司是全球最大的LBO晶體、BBO晶體供應(yīng)商，也是全球重要的Nd:YVO4晶體供應(yīng)商，控股子公司青島海泰光電技術(shù)有限公司是國內(nèi)最大的KTP晶體生產(chǎn)商。

公司發(fā)展了熔鹽法，提拉法、水溶液法和坩堝下降法等多種晶體生長技術(shù)，擁有數(shù)控加工、雙拋、大型環(huán)拋等多種加工手段以及IAD，IBS，EB等鍍膜工藝以適應(yīng)各類不同的應(yīng)用需求。檢測技術(shù)和設(shè)備也處于業(yè)界領(lǐng)先地位，擁有Zygo干涉儀、PE分光光度計、Trioptics中心儀等多臺檢測儀器。

公司產(chǎn)品主要用于固體激光器及光纖激光器制造，是激光系統(tǒng)的核心元器件。公司根據(jù)下游的客戶的需求，主要采取小批量、多規(guī)格的非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品訂單生產(chǎn)模式，根據(jù)客戶的指標(biāo)要求，開發(fā)、生產(chǎn)并銷售相關(guān)產(chǎn)品。公司的客戶是全球主要激光器生產(chǎn)商。

e公司官微 顧惠忠

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