中国研制第一台激光器的背景

激光的发明借鉴了微波激射器的思想。20世纪50年代美国物理学家汤斯开始了激光的研究工作，1955年他制造了一台氨分子微波量子放大器。1958年他和肖洛在《物理评论》上发表的《红外和光量子放大器》一文提出了研制以受激发射为主的光源(即激光器)的设想，并就研制激光器的可能性和所需条件进行了阐述。1960年8月梅曼采用掺铬的红宝石作发光材料，应用发光强度很高的脉冲氙灯作抽运光源研制出了世界上第一台红宝石激光器，开创了激光技术研究和应用的时代。

世界上第一台红宝石激光器

1958年前后中国科学院电子学研究所的黄武汉通过阅读国外学术刊物，了解到国外微波量子放大器的研究信息，率先在国内开始了红宝石微波量子放大器的研制工作，并在1959年底做出了液氮温度下的10cm波段和3cm波段的量子放大器。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的研究人员受黄武汉工作的启发，开始构想做光量子放大器，这时梅曼的第一台红宝石激光器还没有诞生。

中国第一台激光器的情况

01为什么要选择红宝石作为激光介质?

在看到梅曼采用掺铬的红宝石作为激光介质的实验报告之后，我们也选用红宝石作为第一台激光器的激光介质。原因主要有两个第一，红宝石的能级结构在当时已经研究得比较清楚了。红宝石有U和Y两个吸收带可以以很高的量子效率把能量转移到B线的上能级，所以红宝石是合适的激活介质第二，由于当时工业基础薄弱，国内能够提供的现成材料很少，而红宝石晶体材料相对容易获得。

02脉冲氙灯的设计制作

梅曼最初选择螺旋状氙灯作为抽运源，其他研究小组在他取得成功后纷纷仿效。在设计脉冲氙灯时，我们没有采用当时国外流行的螺旋状，而是把氙灯设计成直管状。使用螺旋状氙灯的目的是保证光射到宝石中去。但实际上，光源发出的光只有很少能照射到宝石中去，灯的有用尺寸不会超过宝石棒。假如不懂这个基本的光学规律，我们可能使用螺旋状氙灯，但我们懂得这个道理，所以就制作了直管状的脉冲氙灯。

03照明系统：球形照明器

光源照明的亮度是实现粒子数反转的重要条件，采取何种照明系统对实验能否成功有着举足轻重的影响。在照明方式上，梅曼采用的是椭圆漫射照明器。在他之后，这种照明方式在国外非常流行。我们认为成像照明系统的效率比漫射照明方式更高。对于不太长的宝石和灯而言，球形照明系统比椭圆照明系统更有效率。对于当时国外还流行多灯多椭圆柱的照明方式，我们认为，当激活介质和灯的直径一样大时，采用多次光学成像方法提高光源亮度比采用光源重叠的方法更有效，多灯照明并不比单灯照明有任何好处。因此，中国在世界上首先采用了球形照明器，实验证实了这种设计的激发效率比梅曼采取的方式要高。

04谐振腔的设计：内有聚焦装置

由于国产红宝石在均匀性、透射率和散射颗粒等方面与国外宝石的质量相差较大，不能满足光学要求。国产红宝石晶体缺陷的存在，使得光子损耗率的数值按照平行平板谐振腔理论来估计时有较大差异，谐振腔中的波形数估计值因此误差很大。在这种情况下，我们从几何光学的原理出发，设计了内有聚焦装置的谐振腔，达到了控制波形数的目的。我们将宝石端面加工成不平行的不规则形状，以补偿内部相应的不均匀性，满足谐振腔内部等光程的需要。

05运转、出光

1961年9月，这台激光器真正输出了激光。研究人员最初是依据输出光的衍射图样来判断激光是否已经输出。输出激光在远处形成的衍射图样表现出光谱变窄，其方向性、单色性已经充分表现出来。继而，研究人员在实验中发现，当光源功率逐渐增大时，晶体发光由一般荧光加强至饱和，这标志着红宝石由自发辐射过渡到了受激辐射，光能量也由分散于各方向转变为集中于较为单一的方向。通过示波器观察发光衰减过程，发光弛豫机构由指数形式转变为雪崩式的衰减后再有一段指数衰减，表明已经输出了激光。

我国第一台红宝石激光器

研制第一台激光器的经验

01.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的早期发展奠定了研制第一台红宝石激光器所需的技术基础。

20世纪50年代末，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所在光学材料、光学设计与检验、光学薄膜技术、电子学技术、光学与精密机械设计与工艺等方面技术已经相当成熟，奠定了第一台激光器诞生所需的技术基础。所以，在研制第一台红宝石激光器的过程中，研究人员能够比较熟练地运用一些技术和工艺，比如球形光学成像系统的设计、红宝石质量的刀口阴影法或星点法的光学检验、利用光学冷加工工艺整修红宝石表面、冷阴极溅射法涂镀宝石两端的银膜、氙灯的制作，这些技术和工艺的运用保证了第一台红宝石激光器的顺利进行。没有中国科学院长春光学精密机械与物理研究所早年打下的技术基础，中国第一台红宝石激光器是不可能那么快研制成功的。

02.年轻科技人才学术水平的迅速提高奠定了研制第一台红宝石激光器所需的人才基础。

高水平的学术队伍是一项科研活动取得成功的关键因素。在中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，通过应用光学实践活动的锻炼，一批科技精英的学术水平迅速提高，形成了一支在应用光学领域有相当水平的年轻科技队伍，奠定了第一台激光器诞生所需的人才基础。这支年轻的学术队伍，学术思想非常活跃。在1958年底肖洛和汤斯发表制造激光器原理的论文之前，他们已经从应用光学的实践研究中看到了经典光学的局限，产生了改革光源的想法。在看到肖洛和汤斯发表的论文后，研究人员更加坚定了改革光源的信念，并很快提出了一些大量提高光源亮度、单色性、相干性的设想和实验方案，他们的研究内容和当时国际学术界积极进行的激光研究是合拍的。因此他们开始研制第一台激光器的时间比较早，早于梅曼宣布世界上第一台激光器研制成功的时间，与国际学术界开始激光器的研究基本同步，这应该是中国第一台红宝石激光器那么快诞生的直接原因。

03.国外研究的启发和中国学者创新精神的融合加快了第一台激光器的研究进程。

在研制第一台红宝石激光器的过程中，中国的研究人员虽然仅通过阅读一些国外的学术期刊来了解国外的研究动态，但汤斯等美国学者的学术研究还是对中国的激光器研制产生了积极的影响。比如，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的研究人员在1958年前产生了改革光源的想法，肖洛和汤斯的论文则使他们明确了研究方向，直接把他们引向了激光的相关研究领域。在设计激光器的结构时他们则借鉴了梅曼的激光器结构形式。虽然受到美国学者的启发，但年轻的中国学者不迷信国外权威，充分发挥了自己的创造性。

总之，中国第一台红宝石激光器的诞生，应该是国际国内诸多因素孕育、促进而成的，但从上面的分析可以看出，坚实的技术基础和人才基础无疑是最为关键的因素。

作者简介

王之江(1930—)，男，1952年毕业于大连大学工学院物理系。中国科学院上海光学精密机械研究所研究员。1991年当选为中国科学院院士(学部委员)。发展了像差理论和像质评价理论，形成了新的理论体系，完成了大批光学系统设计(如照相物镜系统、平面光栅单色仪、长工作距反射显微镜、非球面特大视场目镜、105#大型电影经纬仪物镜等)。领导研制成中国第一台激光器，并在技术和原理上有所创新。70年代领导完成了高能量、高亮度钕玻璃激光系统。在这项工作中解决了一系列理论、技术及工艺问题。关于某些激光重大应用对亮度要求的判断，使工作避免了盲目性，对于中国激光科学技术起了积极作用。倡议和具体领导了中国“七五”攻关中激光浓缩铀项目。对中国光信息处理和光计算起了倡导作用。

说明:本文内容部分节选自:陈崇斌, 孙洪庆.历尽艰辛 锐意创新——中国第一台红宝石激光器的研制, 中国科技史杂志, 2009, 30( 3) :315 ～ 325

来源： 爱光学

5月14日凌晨，我国首台X射线自由电子激光用户装置——上海软X射线自由电子激光装置（简称SXFEL）在2.0纳米波长实现自由电子激光放大出光。这一进展表明我国在软X射线自由电子激光研制方面已步入国际先进行列。

近日，上海软X射线自由电子激光装置调试工作连续取得突破性进展，先后在5.6 纳米、3.5纳米、2.4纳米、2.0纳米波长实现自由电子激光放大出光，实现了“水窗”波段全覆盖，并在3.5纳米实现饱和，输出峰值功率超过500兆瓦，X射线贯通光束线到达实验站。

中国科学院上海高等研究院党委书记、上海光源科学中心主任、软X射线自由电子激光用户装置首席科学家、中国工程院院士赵振堂提到，在上海张江，正在建设光子科学大装置集群。软X射线自由电子激光装置出光，标志着它作为装置集群中的一个活跃成员即将开始工作，有望在年底提供给用户进行科学研究。届时集群的能力将得到显著提升，为科学研究提供更多的手段。

上海光源科学中心副主任、软X射线自由电子激光用户装置项目常务副经理刘波介绍，软X射线自由电子激光可以在物理、化学、生物、物质、材料等领域进行非常前沿的科学研究和实验。

刘波表示， X射线自由电子激光足够“快”，可用于活体生物细胞的显微成像等，具有重要的科学应用价值。他表示，原来我们没办法去探知活细胞的真正结构，“以前可以‘辐射’活细胞，但一下子就‘打’死了，看到的是死细胞状态，而‘水窗’波段的X射线自由电子激光，虽然也会把细胞‘打’死，但捕捉到的是细胞没死时的状态，因为它足够‘快’足够强。”

5.6纳米（左图）和2.0纳米（右图）自由电子激光光斑

3.5纳米自由电子激光饱和增益曲线、光斑和主要参数

“水窗”是指波长在2.3纳米到4.4纳米范围的软X射线波段，在此波段内，水对X射线是透明的，但其他构成生命的重要元素，例如碳仍会与X射线相互作用，因而水窗波段的X射线可用于活体生物细胞显微成像等，具有极其重要的科学应用价值。在水窗波段，自由电子激光的峰值亮度比同步辐射高十亿倍以上，且同时具备横向和纵向相干性，能够为物理、生物、化学等学科提供革命性的研究工具。

SXFEL装置是我国第一台X射线相干光源，将与上海同步辐射光源、硬X射线自由电子激光装置和超强超短激光装置等一起，在浦东张江构建具有全球影响力的光子科学设施集群和光子科学研究中心。整个装置的研制分为试验装置和用户装置两个阶段进行，其最终目标是建成波长覆盖水窗波段的高亮度软X射线自由电子激光光源，并为首批5个实验站供光。

SXFEL试验装置已于2020年11月通过国家验收；随后基于试验装置进行了升级改造和总体集成，形成了全新的SXFEL装置，包括：1台光阴极注入器驱动的高性能C波段电子直线加速器、2台束团压缩器、2条50米长的波荡器线、2条光束线以及5个实验站。电子束最大能量为1.5吉电子伏特，发射度为1.5微米弧度，峰值流强超过800安培，束团电荷量超过500皮库。SXFEL团队于2021年3月底完成了直线加速器的调试，之后以国际少有的速度相继实现了5.6纳米、3.5纳米、2.4纳米和2.0纳米自由电子激光的出光放大，输出性能优异。

同时，经过昼夜不停的紧张调试，自由电子激光已贯通整个光束线并到达实验站。在目前调试工作的基础上，SXFEL团队正在进一步优化装置参数和性能，将在年内全面实现装置性能达标，为我国光子科学研究和应用提供前所未有的利器。

来源：澎湃新闻

超强超短激光是目前人类已知的“最亮光源”，能为人类提供前所未有的实验手段与极端物理条件，在材料科学、激光聚变、核物理与核医学、实验室天体物理等领域具有重大应用价值，是目前国际竞争的热点领域。

近日，共青团中央、全国青联共同颁授第25届“中国青年五四奖章”。其中，中科院上海光机所超强超短激光攻关青年团队获得“中国青年五四奖章集体”。

这个年轻的团队承担了重大科技基础设施项目“上海超强超短激光实验装置”（又称“羲和激光装置”）的研制任务，“羲和”是中国古代传说中“十个太阳的母亲”，该激光实验装置得名于此。输出功率高达10拍瓦（1拍瓦=1千万亿瓦），即每平方厘米10的22次方瓦。脉冲压缩后宽度达到飞秒量级，相当于10个太阳辐射到地球的总功率汇聚到一根头发丝上。

如此“高能”的功率，为人类科研提供了犹如在恒星内部或是黑洞边缘才能产生的极端物理条件。同时，它也能为癌症治疗、生物成像、精密加工等民生领域的新技术提供支撑。

身为党员，使命在身

团队由中国科学院院士李儒新担任项目负责人，85后青年科研骨干担任党支部书记，总人数52人，其中35岁以下青年比例超六成。他们秉承“激光在我手上，家国在我心中”的羲和激光精神，奋战在科技攻关前沿。

於亮红是超强超短激光运维组的负责人，同时还身兼强场激光物理国家重点实验室第二党支部书记。於亮红经常和团队成员说，身为党员，使命在身。这让团队里的每一个成员都有更强的使命感和责任心，投身科研工作。

“这是一种前所未有的实验工具和实验手段，有了它，我们就可以在实验室里创造极端物理条件，开展许多常规情况下无法进行的研究。”欧盟等国的10拍瓦激光装置的研制计划部署都比中国早，因此他们不得不快，团队的每一个人都十分清楚这一点，“科研就是要做到第一”。多年科技攻关经验，让於亮红深刻地体会到：“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的，只能靠我们自己的努力奋斗得来。”

於亮红的老家在湖北黄冈，2020年的新冠肺炎疫情令他十分揪心，但他始终将集体主义精神放在首位。春节假期期间，於亮红报名参加光机所党委“我是党员、我先上”的志愿者活动，协助完成外地返沪职工的隔离工作。在保证安全的情况下，2月11日他就开始驾车往返嘉定与浦东，率先开展复工复产……

100拍瓦超强超短激光已获立项

正是凭着夜以继日地奋斗在科研一线，和对科技真理充满朴素的信仰，2017年10月这个团队在国际上首次实现10拍瓦（1亿亿瓦）激光放大输出，被《科学》文章评价为第一台激光器发明以来在激光脉冲功率提升方面的第五大里程碑（前四项均来自美国）。这项成就获得时，团队成立仅14个月。

2019年12月7日，装置获得激光中心波长为800纳米，输出能量404焦耳，重复频率3分钟/发次（较原项目指标提升40倍），压缩后脉冲宽度达24.6fs，平均峰值功率11.7拍瓦（最高峰值功率12.9拍瓦）的结果，再次刷新世界纪录。

◆ 激光实验装置调试中

2020年12月，该装置通过项目总体验收，建成世界首台10拍瓦超强超短激光实验装置，并逐步向国内外高校、科研机构和企业等用户开放，成为光子科学研究的国之重器。

2019年设施年运行发次达1089发（成功率97.2%），首次成为国际上少数几个年运行千发次以上的设施之一。2020年设施运行总发次再创新高，达到1447发，大幅提升了装置的科学效益，为我国激光聚变研究在新的竞争时期率先取得突破提供保障。

记者了解到，当前在硬X射线自由电子激光装置上建设以100拍瓦超强超短激光为核心的极端光物理线站的建议，已经获得立项并开始建设，被《科学》杂志评价为“中国团队正切实引领通往100拍瓦激光的道路”“这会是一个全新的物理学”。

本文来源：东方网

1960年的5月16日，美国物理学家梅曼发明了世界首台激光器。人类第一次有了如此单色性好、高准直、高能量密度的神奇光源。为纪念梅曼的伟大发明，2015年开始，联合国教科文组织将每年的5月16日定为国际“光”日。

国际光日

激光，作为20世纪最重要的发明之一，已经融入了生活的方方面面。自1960年第一台激光器发明以来，激光已经在通信、医疗、工业生产、军事武器等领域有着广泛应用，成为了一种跨学科的通用技术，对诸多领域的研究产生了巨大作用，也促进了社会生产效率的提高。2018年诺贝尔物理学奖授予了在激光物理领域有突破性贡献的3位科学家，足以彰显激光在当今社会的重要作用。

什么是激光？

激光（英文名：laser）是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的缩写，即“通过受激辐射产生的光放大”，指通过刺激原子导致电子跃迁释放辐射而产生具有同调性的增强光子束。

早在1917年，爱因斯坦首先提出了原子的受激辐射。在原子体系中，根据电子的不同状态，可以分为若干能级。在能量恰好合适的光子的“刺激”下，处于高能级的电子会跃迁到低能级并辐射出一个同样频率的光子。

受激辐射所产生的光子与入射光子具有完全相同的状态，当它与其他处于高能级的电子相作用时，同样会产生更多光子，于是光的强度愈发变大，或者说光被“放大了”。

受激辐射

但由于通常情况下低能级电子数目远比高能级的要多，这就意味着光子更容易被低能级的电子吸收而跃迁至高能级。若要实现光放大，就要增加高能级电子的数目，那么就需要“泵浦源”来激励更多低能级的电子向高能级跃迁，使高能级的电子多于低能级，即“粒子数反转”。

从激光到激光器：43年的长跑

激光器可分为气体激光器、液体激光器、固体激光器、半导体激光器、自由电子激光器等。

激光器

一台激光器一般都有以下几个要素：

激励抽运系统：即“泵浦源”，将能量提供给低能级的电子，使其激发为高能级的电子，常见的有光学激励、气体放电激励、化学激励、核能激励等等

激光工作物质：用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系、工作媒介。

光学共振腔：通常是由具有一定几何形状和光学反射特性的两块反射镜按特定的方式组合而成，使受激发的光在腔内多次往返以形成相干的持续振荡得到放大，并限制光束的频率和方向。

激光器主要部件：1.活跃激光介质 2.光泵浦能量 3.高反射率反射镜 4.输出功率耦合器5.激光光束

自1917年爱因斯坦提出受激辐射以来，科学家们历经了43年的不懈探索，终于在1960年，由美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼成功设计并制造了一台红宝石激光器，获得了波长为0.6943微米的激光，这是人类有史以来获得的第一束激光。激光器的问世可以说是光学领域乃至整个人类科学发展史上的一个里程碑。联合国教科文组织也将5月16日设立为国际光日，以纪念第一台激光器的诞生。

梅曼和红宝石激光器

激光的应用：用一束光，照亮未来

激光由于其发散度小、功率高、单色性好、相干性好等条件，在光纤通信、工业生产、医疗卫生、测量技术、成像技术等领域都有广泛应用。

激光切割

光碟

光缆

激光在医学领域的应用

经过数十年的发展，激光医学已初步发展成为一门体系较为完整的交叉学科，在医学领域发挥着重要作用。

激光诊断：利用激光的性质，激光诊断技术可以通过测量生物组织的微观结构、生理作用、生化分子浓度等指标，来获取组织结构和功能信息，剖析疾病的发生过程。主要的激光成像新技术包括光学相干层析成像（OCT）、光声成像、多光子显微成像、拉曼成像等。激光成像凭借其高灵敏度和高分辨率的优势，渐渐成为了现代医学诊疗的重要组成部分。

激光治疗：激光治疗技术包括强激光治疗、光动力治疗、弱激光治疗。我们常见的激光手术也是其中一种。激光手术因其出血少、操作准确、非接触、无菌、损伤小的优势，已广泛用于眼科、皮肤科、泌尿外科、口腔科、耳鼻喉科等方面的治疗。

PDT（photodynamic therapy）光动力疗法

激光监测：基于LED光源的医学监测技术因其能够监测血糖、血氧等重要生理指标而逐步兴起。相比LED光源，激光光源具有更好的光学特性，能够提供全新的无损、精准监测手段：实现微创或无创监测，兼具高灵敏度、高选择性和长期稳定性。激光健康监测将开发出便携式、可穿戴及内窥式的监测设备，不断向微型化、智能化方向发展。

激光在军事领域的应用

在电影作品中，我们不乏看到许多与激光武器有关的艺术构想。由于其性能的特殊性，激光技术自诞生之日就收到武器研究领域的广泛关注。早在上世纪八十年代，美国里根总统提出的“星球大战计划”中，就有在太空部署激光武器以拦截洲际导弹的构想。但囿于技术水平的限制，这类战略激光武器未能实现。

电影中的激光武器

除了激光武器，激光在激光雷达、激光测距、激光制导、激光侦查方面有着更充分的应用。例如，激光制导通过将激光信号进行编码获得制导信息，或向导弹传输制导指令的方法，能显著提高制导的精确度。在海湾战争中，美军便大量装备了激光制导技术的相关部件，有效提升了打击效率。

利用激光测高仪绘制出的火星奥林匹斯山

激光的应用领域远不止上述几个方面，事实上，激光技术已经渗透到了我们社会运转的各个环节，改善着我们的生活，推动着社会的发展。在新的一个世纪中，激光技术也必将为社会发展带来更多可能性，照亮人类的未来。

来源：光小电的卖萌世界

5月8日，辽宁省机械工程学会激光加工分会成立大会暨首届中国激光与制造融合高层论坛在鞍山高新区成功举办。此次论坛由辽宁省机械工程学会和鞍山高新区管委会共同主办，由东北大学和华中科技大学激光加工国家工程研究中心鞍山中心（鞍山华科大激光科技有限公司）承办。本次大会共吸引了近150余人听会，现场气氛热烈。《激光制造商情》作为特邀媒体支持单位出席该活动。

本届论坛以“聚焦激光智能制造、赋能产业无界未来”为主题，邀请了来自华中科技大学、哈尔滨工业大学、东北大学、辽宁科技大学等10余位知名专家学者，就激光行业技术发展动态、创新应用成果展开交流和探讨。作为激光制造领域和辽宁省优势产业冶金、化工和装备制造领域的盛事，本次活动聚焦全行业目光。

鞍山市委常委、副市长柯长松首先做开场致辞，他对莅临的各位嘉宾表示热烈的欢迎和诚挚的感谢，并介绍了鞍山激光的辉煌成就和未来规划。高新区党工委书记，管委会主任范静国、辽宁机械学会赵继理事长、中国科学院金属研究所研究员王茂才、哈工大副校长郭斌教授也分别做了精彩致辞。

随后，分别进行了辽宁省机械工程学会激光加工分会成立揭牌仪式和武汉中谷联创激光应用联合研发中心揭牌仪式。辽宁省机械工程学会激光加工分会的成立，将充分发挥辽宁激光产业园聚集东北人才、发展产业的作用，使辽宁激光产业园成为东北地区激光产业发展的领头羊。

在市政府与各级领导的助签下，鞍山高新区与华中科技大学激光加工国家工程研究中心签订了合作协议，并为朱晓教授颁发了特聘专家聘书。这是政府推动激光与制造、企业与高校合作创新的重要举措。

随后，十一场精心准备的行业报告在现场不断掀起高潮。各位专家就激光前沿成果和学术动态进行专题报告讲解，分享各自深耕领域的独到见解，共同把脉全球激光发展的新趋势，为大家奉献了一场干货满满的思维盛宴。台上专家智慧碰撞，台下嘉宾踊跃提问，现场气氛热烈，掌声不断。

论坛着眼于激光行业最新热点，探索激光加工与智能制造的融合——激光制造。结合东北地区现状，通过展示激光应用技术的最新成果，激发激光业界对激光应用技术潜能应用的信心，推动激光应用技术与优势产业的结合与赋能。

本次论坛为企业搭建了交流平台，为供需双方提供直面对接机会，切实为我省重点有激光需求的企业提供专业的高效的激光技术和服务对接，增强产业链上下游企业协同能力，进一步推广激光技术在东北的应用，加强东北地区材料、机械、光学等多学科在激光制造领域的融合，对提升东三省激光技术水平和应用普及起到积极作用。同时促进了企业与科研院所、高等院校的合作，帮助企业获取激光技术的最新信息，准确把握科技前沿和产业技术动向。

在各界嘉宾的参与和关注下，辽宁省机械工程学会激光加工分会成立大会暨激光技术应用论坛圆满落下帷幕，取得了预期效果。

来源：鞍山高新政务

近段时间，一季报陆续披露，根据机构对国内市场上的主要激光产业链公司2021Q1经营情况的梳理，激光器制造商、激光设备制造商以及激光专用设备制造商的营收情况概要如下：

一、激光器制造商：

1、锐科：营收5.84亿元（+331%），毛利率35.95%（同比+8.8 pct，环比+5.1 pct）。公司订单饱满，保持满负荷生产，公司整体盈利能力持续稳定增长。公司在研发中心与制造中心双中心的带动下进一步加强研发创新驱动力和产品竞争力，推出工业级单模12KW光纤激光器、多模组100KW光纤激光器、带光闸高功率光纤激光器、小体积手持焊专用激光器、大能量皮秒激光器、大功率飞秒激光器、266nm深紫外皮秒激光器和持续推出光束模式可调激光器新品等，公司通过技术差异化，打破同质化竞争，持续引领高端领域应用，从而进一步巩固公司行业领军地位，提升市场份额。

2、创鑫激光：营收5.2亿元+。

3、杰普特：营收2.56亿元（+174%），毛利率33.2%（-4.8 pct）。公司2021Q1激光/光学智能装备业务获得订单金额为人民币2.29亿元，同比下降1.52%，来自苹果公司订单为160.32万美元，约折合人民币1040万元。被动元件器业务订单共计人民币1.21亿元。

4、IPG：中国区营收1.4亿美元（合人民币约9.1亿元，+104%），毛利率47.5%（同比+6.2 pct，环比+3.9 pct）。2021Q1， IPG业绩达到2018年以来最佳季度，主要得益于中国和北美市场的强劲需求，以及来自焊接、锂电池和光伏电池激光应用。按产品划分，2021Q1，占总收入49％的高功率连续激光器的销售额同比增长43%，其中6kW及以上连续激光器占比达到其中55%，并且增长迅速（+34%）。脉冲激光器和光束模式可调（AWB）激光器需求也很强劲。

5、nLight：中国区营收0.15亿美元（合人民币约1亿元，+29%），毛利率28.8%（+6.8 pct，环比-1.1 pct）。nLight总收入6134万美元，同比增长42%，创历史最高水平，主要得益于每一个终端市场的增长。

以上五家公司合计实现营收约23亿元，按2020年数据计这5家公司占据了国内85%的市场份额，则一季度国内激光器市场约为28亿元，系历史最佳一季度。

值得注意的是，2021Q1激光器环节盈利能力均有所提升。

二、激光设备制造商：

（由于一季报未披露主营构成，故使用总营收）

1、大族：营收31.3亿元（+108%），毛利率37.1%（-2.4 pct）。

2、华工：营收17.9亿元（+136%），毛利率20.0%（-4.7 pct）。

3、亚威：营收3.9亿元（+44%），毛利率25.4%（-1.6 pct）。

4、海目星：营收1.3亿元（+28%），毛利率31.1%（+2.5 pct）。

5、柏楚：营收1.88亿元（+147%），毛利率80.8%（-0.8 pct）。一季度工作日比较少，还是能超过去年Q4，确实是受益于大环境影响，主要系功率段持续渗透、行业持续渗透。中低功率8000多套，高功率800多套。切割头占比5%左右（1000万元左右），高功率占比16%左右，总线占比70-80%左右，高功率同比增长200%多。

三、专用激光设备制造商：

1、联赢：营收2.28亿元（+41%），毛利率37.9%（+2.6 pct）。

2、帝尔：营收2.74亿元（+36%），毛利率40.4%（-9.1 pct）。

3、铂力特：营收0.45亿元（+145%），毛利率27.1%（+16.2 pct）。

四、总结归纳

从上面所列的Q1季报不难看出，激光行业整体业绩大幅提升。各数控系统提供商、激光器制造商、激光加工设备制造商等在历经2018-2019的行业低谷及2020一季度疫情影响之后，激光行业整体业绩迎来反弹，2020年及2021Q1的营业收入大都实现了大幅增长，此外，激光行业净利率、现金流等经营指标均出现了明显好转。例如，数控系统提供商柏楚电子无论业绩增速还是盈利水平，在激光行业都处于领先地位；激光器龙头锐科激光因身在武汉受疫情影响较大，相较之下，2021Q1业绩极大回暖；激光设备龙头大族激光受益于消费电子和PCB行业复苏，业绩高速增长……

通过一季报，我们还可以将激光产业2021Q1的总体情况归纳如下：

01、激光器

2021Q1延续了2020年疫情后高景气度，下游需求持续旺盛。通常情况下，一季度是激光产业传统淡季，但柏楚电子营收环比仍有所增长也说明了下游的高景气度。对应到激光器行业，IPG、锐科、创鑫等五家主流激光器厂商合计实现营收约23亿元，国内激光器市场总体约为28亿元，同比大幅增长。

02、激光器价格

锐科已全面掌握定价权，光博会前后主动调价争取市场份额——锐科分别于3月初和光博会后即3月下旬分别下调10%和15%。其他中小厂商被动跟随。

03、需求结构

高功率化稳步推进，3kW功率段正逐步成为出货量主体部分，6kW接受度大幅提高。

04、行业走势

对于接下来的行业走势，根据宏观数据统计，2021年3月PMI为51.1，连续14个月位于荣枯线以上，1-3月制造业固定资产投资完成额累计同比29.80%，制造业投资持续改善；中观数据方面，工业机器人产量高速增长，3月达33075台，同比增长80.8%，金属切削机床产量在3月达6.0万台，同比增速42.90%，增速提升明显。所以，从短期来看，激光行业有望受益制造业持续复苏，景气度不断提升。而从中长期看，激光加工（激光切割、焊接）渗透率不断提升、应用场景不断拓展（3C、动力电池、光伏等），我国激光加工市场在较长时间内仍将保持快速增长态势，是一个成长性的黄金赛道，值得期待。

文稿：本站编辑老One整理

苹果公司又向其激光技术的关键供应商II-VI注入了4.1亿美元，该技术用于iPhone和iPad的Face ID摄像头和LiDAR扫描器 。这项投资是苹果对II-VI进行的第二次投资，苹果公司表示，这将使其更早地获得下一代设备即将使用的组件。

早在2017年，苹果从其先进制造基金中为该公司投资3.9亿美元，该公司当时还被称为Finisar。当时，苹果公司表示，这笔现金将帮助VCSELs（即垂直腔表面发射激光器）大批量生产，此外还将提高研发费用。

VCSEL当时已经是iPhoneX中TrueDepth相机阵列一部分。它们帮助传感器追踪距离，苹果将其用于Face ID，为Animoji和Memoji等功能提供动力，最近还推出了LiDAR Scanner深度感应相机。这款相机首先在iPadPro上推出，但后来也出现在部分iPhone机型上。这项技术不仅对苹果相机运作方式有帮助，而且也有助于苹果增强现实产品推出。

2018年11月，Finisar被II-VI收购，该公司专门从事光电元件等业务。虽然它为消费电子和通信设备制造零件，但它也开发汽车和半导体资本设备。这可能对苹果公司有特别的吸引力，作为其泰坦项目部门的一部分，苹果公司不仅在悄悄研发自动驾驶汽车，而且随着其Mac生产线转向采用苹果处理器，苹果也越来越多地制造自己的芯片。

苹果公司的第一笔现金部分用于重新启动德克萨斯州谢尔曼的零部件制造工厂。苹果公司说，从50亿美元的先进制造业基金中获得的这笔新资金将增加额外的产能，同时在德克萨斯州谢尔曼、新泽西州沃伦、宾夕法尼亚州伊斯顿和伊利诺伊州香槟市创造700个就业机会。

来源：cnBeta.COM

随着现代工业和科学技术的发展，产品和零件加工逐渐趋向微型化、精密化，超短脉冲激光作为精细微加工的前沿技术之一，其峰值功率极高，与物质相互作用的机理跟其它种类激光器有根本区别，属于激光“冷加工”，已在精密电子行业得到应用并不断创新发展。

“新型显示产业”作为我国政府支持的新兴战略产业之一，近年来在政府的积极扶持下取得了长足的进步。尤其是伴随智能手机、平板电脑、可穿戴设备等消费电子产品的快速发展，柔性电路板（FPC）凭借重量轻、厚度薄、弯折性好等特点，成为智能手机等消费电子产品不可或缺的元器件，正得到越来越广泛的应用，本土FPC产业也逐渐进入爆发期。蓝宝石、玻璃、陶瓷等脆性材料是地球上仅次于钻石第二坚硬的材料，很难使用机械的方法来加工。使用激光器来切割此类硬脆材料是当今制造业的趋势加工方法。

目前飞秒光纤激光器因其单脉冲能量的限制，相比皮秒及纳秒激光器加工速率慢了很多，因此飞秒激光加工也被戏称为”超慢加工”。目前受限于光纤的非线性效应，单脉冲能量提升相对比较困难，纯光纤放大很难突破200uJ。大量研究表明，在材料加工中提高飞秒脉冲的重复频率及使用Burst脉冲串模式，可大幅提高材料蒸发及去除的速率。因此发展GHz级高重复频率飞秒种子源具有非常重要的意义。当前市面上仅有的几款高重复频率飞秒激光器基本都是采用腔外重频倍增的方式使得重频达到或接近GHz，这些方法会带来脉冲间的时间间隔不均一、脉冲能量不一致以及色散有差异等缺点，不仅给后续放大带来非常大的不便，而且会极大的影响实际加工效果。

非线性放大环形镜（NALM）型锁模技术因其锁模状态唯一、全保偏光纤、不受材料阈值限制等特点能够获得稳定的、高功率锁模脉冲而受到广泛研究和关注；然而长期以来，该技术在锁模自启动上存在较大问题，后经国内外众多科研人员的深入研究，目前自启动稳定性也有大幅改进，追求NALM技术的高锁模自启动稳定性、宽光谱、高重频及高输出功率是研究的主要方向。目前看来NALM技术是最有希望获得工业级高稳定、高性能飞秒激光种子源的方法。

图1

华快光子近年来一直致力于高稳定飞秒光纤激光器的研发生产，在飞秒光纤种子源、飞秒展宽、放大、压缩等方面拥有多项发明专利，已成功研发并推出了重复频率30-200 MHz的飞秒种子源系列产品。近期在高重复频率飞秒种子源研发及工程化方面又取得了突破性进展，已成功实现重复频率接近1GHz的全光纤化飞秒种子源（如图1所示）。

图2：输出脉冲、光谱及自相关

该系列高重频飞秒种子源产品采用带偏置的改进型NALM方案，由相移器、光纤环路及波分复用器等元件构成，环内有高掺杂的掺镱光纤作为光纤激光器腔内的增益介质，泵浦光通过波分复用器泵浦掺镱光纤。为保证在环境温湿度变化时保持稳定的功率和稳定的光偏振状态，采用锁模全保偏光纤，实现锁模稳定自启动的同时，保证锁模脉冲的长期稳定一致性。据所需的脉冲重复频率，得到合适的腔长，通过集成光纤元件将腔长极限压缩同时设计增益光纤和普通光纤的最佳长度，达到超高重复频率的基频飞秒锁模脉冲输出。通过对谐振腔的色散进行管理，调控腔内相位差和光纤长度，实现脉冲重复频率和带宽的优化，获得飞秒脉冲输出，极限变化脉宽小于100 fs。锁模脉冲的光谱宽度决定了最终能够压缩得到的飞秒脉冲的脉冲时间宽度，而重复频率的高低则影响着工业加工的速度和效率。

本产品通过引入相位偏置对原有的NALM锁模技术进行改进，在腔内引入色散补偿，保证锁模自启动稳定性的同时极大的提高了锁模脉冲的光谱宽度，同时利用自主研发的新型集成封装的光纤器件极大的缩短了谐振腔的腔长，获得了极高的锁模脉冲重复频率（500 MHz-1 GHz），输出功率90 mW-200 mW，光谱宽度大于15 nm，极限变换脉宽小于100 fs，满足后期飞秒啁啾脉冲激光放大的输入需求。图2为我们实现的重频600 MHz的飞秒种子源，具体参数为：输出平均功率110 mW，光谱宽度18 nm，脉冲宽度239 fs（啁啾脉冲），可进一步压缩至约70 fs。

华快绿光超快激光器

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来源：华快光子