北京時間17時55分，2018諾貝爾物理學獎揭曉，美國科學家Arthur Ashkin和法國科學家Gérard Mourou、加拿大科學家Donna Strickland獲得這一獎項，以表彰他們在激光物理學領域的“突破性發明”。

自由電子激光的優點及應用前景

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實現了遠紅外自由電子激光。

自由電子激光的工作介質是自由電子，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點。例如，頻率連續可調、頻譜范圍廣、峰值功率和平均功率高且可調、相干性好、偏振強、時間結構可控等。

X射線激光不僅可用于解開病毒和細胞原子結構之謎，而且可用于在納米粒子中制作三維圖像、記錄化學反應并觀察粒子內部的反應過程，有助于新藥和新材料的研發。到目前為止，科學界對于細胞結構的認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，科學家有機會觀測細胞存活時的狀態。

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點，所以自由電子激光器問世后不久，科學家們就開始著手于研究它的應用問題。

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

華裔科學家嶄露頭角

黃志戎博士榮獲2014年度國際自由電子激光獎。

黃志戎教授畢業于北京大學物理系，1998年獲得斯坦福大學物理學博士學位，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項目負責人，是世界上第一臺硬X射線自由電子激光裝置研究團隊的重要成員。

在第37屆國際自由電子激光會議上，中國科學院上海應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。

我國已有兩臺大型裝置在應用和建設

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）調試成功。

目前，歐洲在德國漢堡附近建設了新的X射線自由電子激光設施，由德國和歐洲其他11個國家共同參與，建設了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，“基于可調極紫外相干光源的綜合實驗研究裝置”在大連進入正式運行階段。這是我國第一臺大型自由電子激光科學研究用戶裝置，也是當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、物理、生物、醫學、材料等多個科學領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”建設啟動，選址在上海張江綜合性國家科學中心核心區域，裝置總長約3．1公里，將建設埋深30多米的地下隧道，包含超導直線加速器隧道、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，將為我國多學科提供高分辨成像、超快過程探索、先進結構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用于科研領域，但隨著制造產業的升級，過去十年間，我國激光市場規模也在不斷擴大，從2010年的97億元快速增長到2017年的455億元。

激光加工相比傳統機械加工具有精度高、速度快、變形小等優勢，不僅在傳統制造、汽車生產、重工制造等行業中的應用在增加，而且醫療美容、通信和航空航天領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產品和汽車行業中應用最為廣泛，主要是激光焊接、激光加工、激光切割、激光打標等。我國激光器行業中，大族激光、華工科技、銳科激光和福晶科技為核心企業。

1.大族激光

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

為更深層次掌握激光核心技術，去年以來，大族激光通過收購布局特種光纖進一步切入更上游，從而實現了從特種光纖到激光器再到設備集成的垂直一體化整合。2018年受益于PCB行業景氣度提升，下游廠商擴張產能，軟板硬板產線都迎來擴產，機械鉆孔機、LDI激光直接成像設備等產品訂單同比增長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務去年收入集中在上半年，導致今年上半年同比降幅較大，利潤減少與處置資產有關，行業研究員還是看好其下半年業績。

9月17日，大族激光發布《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，預計回購股份數量約為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。

圖片來源：攝圖網

2.華工科技

華工科技主要包括激光業務、光通信業務、傳感器業務、激光全息防偽業務等多項業務，激光業務在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備的核心技術，在微加工領域成功研發藍寶石切割、打孔設備，掌握皮秒激光成絲切割工藝、掌握高精度光機電協同控制技術等單元技術，開發了全面屏的全自動切割設備。

針對家電行業，推出紫外大幅面打標設備，突破了曲面異形加工瓶頸，填補了市場應用空白。開發出汽車變速箱齒輪焊接智能生產線、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、汽車等多領域的三維五軸智能加工設備。特別是，華工激光在汽車激光加工已實現了國內領先，公司自主研發了國內首條新能源汽車全鋁車身焊裝生產線，已實現了量產上市。

在9月21日《投資者關系活動記錄表》中，華工科技預計今年年內將實現飛秒激光器量產，種子源等核心部件實現自主研發制造，產品可連續工作8000h-10000h，聚焦到比頭發絲還小的空間區域。

飛秒級超快激光器在超快測量、超快光譜、固體激光種子源、基礎研究；微加工、醫學應用（眼科手術、牙科手術）；頻率測量學等領域將會有更多的應用，皮秒、飛秒超快激光器國產化將推動國內應用商的使用成本降低至少30%-40%，市場可期。同時，公司緊抓大客戶戰略，國內3C大客戶需求量持續增長，國際大客戶訂單與去年基本持平，大客戶份額仍持續提升。

3.銳科激光

是國內第一家專門從事光纖激光器及核心器件研發并實現規模化生產的企業，公司主要產品為脈沖光纖激光器、連續光纖激光器兩大系列，脈沖光纖激光器主要應用于各種材料的打標、精密加工、圖文標記、深雕刻；連續光纖激光器廣泛應用于汽車車身零件的切割，航空領域鋁、鈦合金材料的鉚釘孔切割，造船業和鋼鐵業的厚鋼板切割等。

銳科激光正雙重受益于行業景氣和國產替代。在9月5日的機構調研中，公司稱，光纖激光器現在為60億元—70億元的規模，到2020年，即使市場增幅低于2017年增幅，僅國內市場也會有100個億左右的規模，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30億以上規模。

4.福晶科技

非線性光學晶體元器件是公司重要的基礎業務線，公司是全球最大的LBO晶體、BBO晶體供應商，也是全球重要的Nd:YVO4晶體供應商，控股子公司青島海泰光電技術有限公司是國內最大的KTP晶體生產商。

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

公司產品主要用于固體激光器及光纖激光器制造，是激光系統的核心元器件。公司根據下游的客戶的需求，主要采取小批量、多規格的非標準產品訂單生產模式，根據客戶的指標要求，開發、生產并銷售相關產品。公司的客戶是全球主要激光器生產商。

e公司官微 顧惠忠

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