报告摘要：
　　公司非线性光学晶体技术全球领先，市占率达到80%。公司非线性晶体主要有LBO、BBO和KTP三大品种。激光器在应用非线性光学晶体后，由于非线性光学晶体对基频激光的倍频、混频作用，可以产生多种波长的激光，拓宽了激光的应用领域。公司非线性光学晶体得到广泛应用，公司非线性光学晶体市占率达到80%。
　　公司激光晶体新产品在光纤激光器得到应用。公司生产的磁光晶体TSAG、TGG在外加磁场作用下能呈现光学的各向异性，主要应用于光隔离器的生产，以保证激光器稳定工作、高效传输，是应用在光纤激光器中的重要部件之一。
　　激光技术下游应用领域不断拓展，公司核心产品业绩提升。固体和光纤激光器全球市场规模呈扩大态势，其中通用制造业标准化程度高，增长稳定。光纤激光器的定制化应用场景逐渐丰富，随增材制造受到关注、智能驾驶向L3+进阶，3D打印、车载激光雷达、激光医疗等新兴激光应用蓬勃发展，行业增长空间广阔。
　　基于激光晶体加工技术，公司光学元件步入精密化阶段。公司在激光晶体加工技术领先、设备先进，为激光器公司配套生产光学元件。随光学元件技术进一步成熟，公司光学元件营收不断增加，在超精密化高端领域实现更广阔的应用，有望成为公司未来的业务增长点。
　　投资建议与评级：公司为全球领先的激光晶体公司，拥有技术与设备的双重优势，主要产品包括非线性光学晶体、激光晶体、激光器件、光学元件等。公司非线性光学晶体全球市占率达80%，利用现有技术优势不断开发激光晶体新产品，并扩展到光学元件产品，布局超精密化的高端应用领域。我们预计公司2022-2024年营业收入分别为8.61/11.09/14.8亿元，归母净利润分别为2.32/2.9/3.77亿元，参考可比公司锐科激光和帝尔激光2023年预期市盈率32倍、33.89倍，给予公司35倍PE，公司2023年合理估值为101.5亿元，较当前市值74亿元有36.6%上涨空间，给与公司“买入”评级。
　　风险提示：公司产品销售不及预期，导致利润下滑

研究报告全文：TableInfo1TableDate福晶科技002222电子发布时间2023-03-06TableTitleTableInvest证券研究报告公司深度报告买入福晶科技激光晶体领先光学元件升级上次评级买入报告摘要股票数据TableMarket20230303公司非线性光学晶体技术全球领先市占率达到TableSummary80公司非线性晶6个月目标价元体主要有LBOBBO和KTP三大品种激光器在应用非线性光学晶体收盘价元1736后由于非线性光学晶体对基频激光的倍频混频作用可以产生多种12个月股价区间元11641844波长的激光拓宽了激光的应用领域公司非线性光学晶体得到广泛应总市值百万元742140总股本百万股428用公司非线性光学晶体市占率达到80A股百万股428公司激光晶体新产品在光纤激光器得到应用公司生产的磁光晶体B股H股百万股00日均成交量百万股7TSAGTGG在外加磁场作用下能呈现光学的各向异性主要应用于光隔离器的生产以保证激光器稳定工作高效传输是应用在光纤激光器中的重要部件之一历史收益率曲线TablePicQuote激光技术下游应用领域不断拓展公司核心产品业绩提升固体和光纤激光器全球市场规模呈扩大态势其中通用制造业标准化程度高增长福晶科技沪深300稳定光纤激光器的定制化应用场景逐渐丰富随增材制造受到关注30智能驾驶向L3进阶3D打印车载激光雷达激光医疗等新兴激光20应用蓬勃发展行业增长空间广阔10基于激光晶体加工技术公司光学元件步入精密化阶段公司在激光晶0体加工技术领先设备先进为激光器公司配套生产光学元件随光学-10元件技术进一步成熟公司光学元件营收不断增加在超精密化高端领-20域实现更广阔的应用有望成为公司未来的业务增长点-30202232022620229202212投资建议与评级公司为全球领先的激光晶体公司拥有技术与设备的双重优势主要产品包括非线性光学晶体激光晶体激光器件光学TableTrend涨跌幅1M3M12M元件等公司非线性光学晶体全球市占率达80利用现有技术优势绝对收益01410不断开发激光晶体新产品并扩展到光学元件产品布局超精密化的高相对收益1719端应用领域我们预计公司2022-2024年营业收入分别为8611109148亿元归母净利润分别为23229377亿元参考可比相关报告TableReport公司锐科激光和帝尔激光年预期市盈率倍倍给予公2023323389有研粉材募投项目和增材子公司进入司35倍PE公司2023年合理估值为1015亿元较当前市值74亿元投产期公司未来可期有366上涨空间给与公司买入评级--20221215有研粉材锡粉3D打印材料销量增长公司发展前景广阔--20220826安宁股份钛铁产业景气持续矿山龙风险提示公司产品销售不及预期导致利润下滑头尽享资源优势财务摘要百万元TableFinance2020A2021A2022E2023E2024E--20210615营业收入54668986111091480-9042603250628713355归属母公司净利润144191232290377TableAuthor-6813319213424803021证券分析师赵丽明每股收益元034045054068088执业证书编号S0550521100004市盈率40974229319625611967010-63210892市净率550663535465396研究助理赵宇天净资产收益率14091673167318142012执业证书编号S0550122020005股息收益率058086086108135010-63210892zhaoytnesccn总股本百万股428428428428428请务必阅读正文后的声明及说明福晶科技公司深度TablePageTop目录1公司概况42非线性光学晶体技术全球领先621公司非线性光学晶体市占率高622固体激光器波长应用范围广泛83公司多条业务线适配光纤激光器1031TGGTSAG应用于光隔离器1032NdYVO4泵浦性能应用134光纤激光器下游规模稳步增长1541光纤激光器全球市场规模快速增长1542通用制造及定制化市场促进下游需求17421通用制造标准化程度高174223D打印快速增长18423激光雷达引领智能驾驶进阶224231车载激光雷达推动L3级别智能驾驶224232半导体光纤激光器用于激光雷达244233光纤激光雷达有望成为高端解决方案2642341550nm车载激光雷达落地295光学元件步入精密化阶段326盈利预测347风险提示34图表目录图1福晶科技发展历程4图2福晶科技股权结构4图32015-2022Q3公司营业收入万元6图42015-2022Q3公司归母净利润万元6图52022中报公司主营业务收入构成6图62022中报公司产品毛利构成6图7固体激光器结构图9图8固体激光器应用领域10图9脉冲光纤激光器的结构以及隔离器的作用10图10光纤激光器光隔离器用TGG晶体TSAG晶体11图11全球光隔离器市场规模单位百万美元12图12光纤激光器基本结构示意图14请务必阅读正文后的声明及说明237福晶科技公司深度TablePageTop图13半导体泵浦激光器原理图14图142017-2022年全球工业激光器市场规模16图152013-2022年全球工业激光器结构占比统计16图16我国光纤激光器市场规模及同比亿元16图17连续光纤激光器成本构成16图182020年中国激光设备市场应用领域17图192021年IPG收入结构按应用划分17图20我国激光切割焊接打标设备市场规模亿元18图21我国激光焊接成套设备销量额亿元18图222021年中国3D打印应用领域格局图20图232015-2021全球3D打印产业规模及同比21图242017-2024E中国3D打印产业规模及同比21图252021中国3D打印细分产业市场份额22图26各类3D打印企业价值占比22图27TOF激光雷达工作原理22图28车载智能传感器对比23图292022我国毫米波雷达与激光雷达市场规模占比24图30不同分类标准下激光雷达的种类25图31激光雷达按扫描方式分类及代表性品牌25图322020-2025年中国乘用车辅助驾驶系统占比情况31图33各大主机厂自动驾驶级别规划时间表31图342015-2022Q2公司光学元件收入33图352015-2022Q2光学元件毛利毛利率33表1福晶科技主要产品及用途5表2我国非线性光学晶体主要产品种类7表3LBOBBOKTP晶体性能参数对比8表4不同分类标准下的激光器种类9表5TGG与TSAG晶体性能与优缺点比较12表6福晶科技光纤激光器用激光器件13表7NdYVO4与NdYAG光特性比较14表8NdYVO4与NdYAG激光泵浦二极管的输出功率比较14表9不同激光器的应用领域比较15表10光纤激光器与气体激光器比较15表11激光器下游应用分类示意图17表123D打印技术分类按物料形态及成型原理19表133D打印技术以及对应激光器应用情况20表14车载雷达三大技术方向对比24表15半导体激光器EEL与VCSEL性能对比26表16905nm与1550nm波长激光雷达性能对比28表17激光雷达应用需求与激光器选择对照28表18激光雷达市场格局29表19激光雷达市场格局30表20福晶科技主要光学元件产品33表21福晶科技盈利预测34请务必阅读正文后的声明及说明337福晶科技公司深度TablePageTop1公司概况公司原为福建晶体技术开发公司于1990年由中科院福建物质结构研究所成立并获得LBO晶体的中国专利1992年公司首先开发成功NdYVO4和YVO4晶体并开始批量生产2001年公司改制为福建福晶科技有限公司并于2006年整体变更为股份有限公司2008年3月公司于深交所主板上市2016年对机构进行调整组建晶体光学和激光器件事业部并于201920202021年分别获ISO45001职业健康与安全管理体系IATF16949汽车质量管理体系与CNAS实验室认证图1福晶科技发展历程数据来源公司官网招股说明书东北证券截至2022年9月30日福晶科技总股本42750万股其中流通股42368494万股占比9911高管股190753万股占比045有限售条件的股本为190753万股占比045公司前十大股东合计持股比例为2834中国科学院福建结构物质研究所为公司实际控制人持股2245此外董敏持股203皇甫翎持股12福晶科技全资控股参股公司包括华晶投资睿创光电海泰光电等新设子公司福建至期光子科技有限公司于2022年12月19日完成工商注册登记图2福晶科技股权结构数据来源Wind东北证券请务必阅读正文后的声明及说明437福晶科技公司深度TablePageTop公司的主营业务属于光电子产业中的信息功能材料行业为非线性光学晶体激光晶体精密光学元件和激光器件的研发生产和销售产品广泛应用于激光光通讯半导体ARVR生命科学无人驾驶检测分析仪器等诸多工业领域作为福建省高新技术企业之一公司现已成为全球知名的LBO晶体BBO晶体NdYVO4晶体磁光晶体精密及超精密光学元件高功率光隔离器声光及电光器件的龙头厂商技术方面公司发展了熔盐法提拉法水溶液法坩埚下降法等多种晶体生长技术拥有全息光栅非球面数控研磨抛光离子束抛光磁流变抛光大型双抛大型环抛等多条先进的超精密光学产线以及IADIBSMSEB等各类镀膜工艺对不同细分市场的应用需求均有优异的适配性公司的检测技术和设备也处于业界领先地位拥有Zygo干涉仪PE分光光度计Trioptics中心仪等多台检测仪器公司为激光器厂商提供关键元器件主要产品和业务均处于激光产业链的上游包括光学材料和光学元器件等各类核心部件公司产品按形态可划分为晶体元器件精密光学元件和激光器件三大类其中晶体元器件主要包括非线性光学晶体激光晶体磁光晶体等核心产品处于行业领先地位表1福晶科技主要产品及用途类产品图示说明用途别公司是全球最大的LBOBBO晶非线性光学晶晶体及其元器件的生产企业全主要用途作为固体激光器的工体激光晶体体球重要的NdYVO4晶体供应作物质非线性频率转换磁光磁光晶体双折元商下属子公司海泰光电是国材料电光材料等射晶体声光和器内最大的KTP晶体生产商公主要细分应用市场固体激光电光晶体闪烁件司亦为全球最大的NdYVO4器光纤激光器等晶体等KTP胶合晶体生产商精非球面透镜球主要用途应用于激光器谐振密面透镜柱面透腔垂直聚焦光路传输光束公司精密光学元件产品业务规光镜反射镜窗整形偏振转换分光合束模不断扩大并积极布局新兴学口片棱镜波主要细分应用市场固体激光市场高端光学元件领域元片偏振镜分器光纤激光器光通讯件光镜光栅等ARVR激光雷达半导体设备自主研发的声光磁光器件等磁光声光电光产品已获得紫外激光器光纤主要用途应用于光纤与固体激激器件驱动器激光器超快激光器客户的认光器的声光调制器电光调制光光弹调制器光可并批量供应部分器件类产器Q开关隔离器等器纤传输类器件品打破国外厂商垄断局面并实主要细分应用市场固体激光件光学系统光学现国产替代成为国内激光器器光纤激光器光通讯镜头等件主流供应商之一数据来源公司官网HTI东北证券2015年以来公司营业收入不断上升归母净利润亦呈现总体增长趋势2016年至2017年公司进入加速成长期营收连续两年实现近50增长主因固体紫外激光器在印制电路板消费电子中脆性材料加工等应用领域的迅速扩展带动了对晶体元器件的需求近年来受益激光器产业的快速增长与下游应用的不断拓宽公司精密光学元件激光器件激光晶体元器件等产品迎来快速增长2021年实现营业收入689亿元较2020年增加142亿元同比增长2603实现归母净请务必阅读正文后的声明及说明537福晶科技公司深度TablePageTop利润191亿元同比增长33192022年三季度公司实现营业收入与归母净利润606亿元187亿元同比增长11251635主要得益于海外市场的增长产品结构的进一步优化和改善图32015-2022Q3公司营业收入万元图42015-2022Q3公司归母净利润万元数据来源Wind东北证券数据来源Wind东北证券公司的主要产品为非线性光学元器件激光晶体元器件激光光学元件及激光器件等2022上半年公司非线性光学晶体激光晶体激光器件与激光光学元件销售收入分别占公司总营业收入的266617131962与3353其中非线性光学晶体与激光晶体共同实现收入172亿元占全部主营业务收入比例为4380从产品结构来看非线性光学晶体毛利率稳定在75左右为公司毛利最高的产品近年来收入规模增速均趋于稳定公司激光晶体营业收入逐年增加2022年中收入同比增长2837除受整体激光器产业的景气度提振外公司控股子公司海泰光电在光电医美领域取得重大突破激光脱毛仪的销量增长导致海泰光电的盈利能力快速提升从而带来激光晶体部分收入的增长此外公司光学元件业务规模不断扩大并积极布局新兴高端市场领域2022上半年实现同比2173的收入增长图52022中报公司主营业务收入构成图62022中报公司产品毛利构成数据来源Wind东北证券数据来源Wind东北证券2非线性光学晶体技术全球领先21公司非线性光学晶体市占率高非线性光学晶体NLO晶体是重要的光电信息功能材料之一是指在强光作用下能产生非线性光学效应的晶体作为激光技术的重要物质基础非线性光学晶体是激光器的关键材料之一其主要功能是对激光波长进行变频从而拓展激光请务必阅读正文后的声明及说明637福晶科技公司深度TablePageTop器可调谐范围非线性光学晶体产品种类众多且伴随着新产品的不断问世技术仍处于不断发展突破的阶段目前我国非线性光学晶体的主要产品种类包括铌酸锂晶体LN晶体磷酸氧钛钾晶体KTP晶体磷酸二氢钾晶体KDP晶体铌酸钾晶体KN晶体偏硼酸钡晶体BBO晶体三硼酸锂晶体LBO晶体等表2我国非线性光学晶体主要产品种类种类名称图片特点非线性较强具有420nm至52m的宽透明铌酸锂晶体范围并具有出色的非线性电光和压电特LN晶体性主要应用于1m波长的非线性频率转换以及电光调制器高非线性高机械稳定性高光学质量以及350nm-45m的透明范围适合于周期性极磷酸氧钛钾化掺钕激光器的中低功率倍频非线性晶体KTP晶OPO介质广泛应用于商业和军用激光中体包括实验室医学系统射程探测器激光雷达光通信和工业激光系统具有优异的紫外线透射率高激光损伤阈磷酸二氢钾值非线性相对较低可以大尺寸生长高晶体KDP晶吸湿性掺钕激光器的倍频器三倍频器和体四倍频器钛蓝宝石翠绿宝石钕掺杂激光器的Q开关很高的非线性透明范围宽045mm不铌酸钾晶体受光折射效应影响电光学和非线性光学KN晶体激光二极管的光折变应用近红外中的动态全息和光学相位共轭光波导光学二次谐波产生SHG倍频器具有较大的非线性系数具有很高的光损伤偏硼酸钡晶阈值从紫外到中红外范围内的非线性频率体BBO晶转换性能非常好目前已被应用于将频率倍体频到蓝光频域及钛蓝宝石激光的倍频中是一种性能优良的非线性光学晶体具有紫外透光性好光学损伤阈值较高和非线性系数适中等特点该晶体化学性能稳定机械三硼酸锂晶硬度高不潮解对于某些非线性光学加工极体LBO晶体具吸引力其双折射小于BBO晶体所以可有助于限制相位匹配的光谱范围但是也会在可见光和近红外光的频率转换应用中导致产生非临界相位匹配和大的接收角数据来源公开资料观研天下东北证券从全球范围来看当前美国日本中国等国家是非线性光学晶体的主要生产国我国在全球非线性光学晶体市场中竞争力较强特别是在可见紫外波段非线性晶体的研究方面一直处于领先水平现阶段国外已有的所有晶体生长方法我国均有且几乎所有重要的非线性光学晶体都已研发出来公司凭借技术集成优势等是我国非线性光学晶体行业中的最大的企业并已经成为全球知名的非线性光学晶体供应商其代表性的非线性光学晶体主要有LBOBBO和KTP三大品种请务必阅读正文后的声明及说明737福晶科技公司深度TablePageTopLBO晶体三硼酸锂与BBO晶体低温相偏硼酸钡均为由中国科学院物质结构研究所于80年代发明的非线性光学晶体其中LBO晶体具有透光范围宽离断角小损伤阈值高接受角宽等特点在医用与工业用途的NdYAG激光科研与军事用途的高功率NdYAG与NdYLF激光泵浦源等方面均有广泛应用BBO晶体作为一种紫外倍频晶体具有较大的相位匹配范围以及较宽的透过波段倍频转换效率比较高并具有很高的激光损伤阈值被公认为目前世界上最优秀的二阶非线性光学晶体用于众多非线性参量的应用此外KTP晶体具有优良的非线性光学性能及电光性优异的机械性能化学稳定性和高的抗光损伤阈值已作为一种商业化的晶体广泛应用于中低功率密度的固体激光器和差频光参量振荡和放大等领域利用KTP进行腔内与腔外倍频的掺Nd晶体的激光器在逐步取代可见光染料激光和可调蓝宝石激光器在许多的工业研究中该种激光器被广泛用做绿光光源表3LBOBBOKTP晶体性能参数对比特性LBO晶体BBO晶体KTP晶体斜方晶系空间群斜方晶系空间群Pna21晶体结构三方晶系空间群R3cPna21点群mm2点群mm2a84473b73788cab12532a6404b10616晶格参数51395Z2c12717Z6c12814Z8熔点约834约1095约1172C莫氏硬度645密度247gcm3385gcm3301gcm3ax108x10-5Kax11x10-6热膨胀系a114x10-6Kay-88x10-5Kay9x10-6数a3336x10-6Kaz34x10-5Kaz06x10-601cmat1064nm吸收系数01cmat1064nm01cmat1064nm1cmat532nm数据来源公开资料观研天下东北证券公司是全球最大的LBOBBO晶体及其元器件的生产商其LBO和BBO晶体市占率稳居全球第一2021年全球市占率约为80左右公司及其控股子公司海泰光电亦为全球较大的KTP晶体NdYVO4KTP胶合晶体制造商22固体激光器波长应用范围广泛激光器作为产生输出激光的设备是激光及技术应用的基础亦是公司产品最主要的应用领域之一它主要由泵浦源激励能源激光工作物质和光学谐振腔等三部分组成泵浦源为工作物质提供能量产生激光主要种类有光能源电能源等如泵浦灯激光二极管LD激光工作物质则是能够产生受激辐射的物质是激光器的核心如激光晶体半导体二氧化碳液体等而光学谐振腔由腔镜等激光光学镜片组成能使受激辐射的光在光学谐振腔内多次往返维持振荡并最终实现激光输出根据增益介质的不同激光器可分为固体激光器光纤激光器气体激光器染料激光器半导体激光器和准分子激光器等此外激光器也可按照输出波形输出波长以及功率的大小等标准分类请务必阅读正文后的声明及说明837福晶科技公司深度TablePageTop表4不同分类标准下的激光器种类增益介质输出波形输出波长功率固体激光器连续激光器X激光器高功率1500W光纤激光器准连续激光器紫外激光器中功率100-气体激光器脉冲激光器可见光激光器1500W燃料激光器毫秒纳秒皮红外激光器低功率100W半导体激光器秒飞秒准分子激光器数据来源公司官网东北证券非线性光学晶体LBOBBO及KTP主要作为倍频晶体用于固体激光器的生产固体激光器是以激光晶体等固体材料作为激光工作物质的激光器具有激光质量稳定峰值功率高结构紧凑运转可靠使用方便等优点被广泛应用于工业农业医疗科学研究等各领域固体激光器的泵浦源主要有灯泵浦半导体激光器泵浦等方式其中以半导体激光器激光二极管作为泵浦源的固体激光器称为全固态激光器相对于一般固体激光器而言全固态激光器具有体积小重量轻效率高性能稳定可靠性好和寿命长等优点是固体激光器中发展速度较快的产品LBOBBO等晶体的非线性光学效应通过变频丰富了激光波长范围有效拓宽了激光器的应用领域由于激光器具有固定的工作波长且激光工作物质种类有限因此仅应用激光晶体元器件的激光器产生的激光即基频激光应用领域十分受限然而在应用非线性光学晶体后非线性光学晶体对基频激光的倍频混频作用可以使激光器得以发射多种波长的激光丰富了激光的波长从而满足了人类对多种波长激光的需求拓宽了应用领域非线性光学晶体也因此而具有较大的商业价值图7固体激光器结构图数据来源公司招股说明书东北证券以增益介质作为分类标准使用LBOBBOKTP等非线性晶体的激光器均属于固体激光器范畴固体激光器因其峰值功率高脉冲能量大并能够通过非线性晶体将泵浦发出的红外光转换为绿光紫外光及深紫外光等多种短波长激光输出等优点在军事加工医疗和科学研究领域均有广泛的用途工业中固体激光器作为改造传统技术的重要途径广泛应用于切割打标焊接微加工等激光加工领域在医疗领域固体激光治疗仪已广泛应用于几乎所有医学专科请务必阅读正文后的声明及说明937福晶科技公司深度TablePageTop在科研领域则广泛应用于激光等离子体激光分离同位素化学动力学等方面以大功率半导体激光器LD为泵浦源的蓝绿全固态激光器正在逐步取代部分传统的气体激光器图8固体激光器应用领域数据来源公司招股说明书东北证券3公司多条业务线适配光纤激光器31TGGTSAG应用于光隔离器公司生产的磁光晶体包括TSAG晶体TGG晶体两种主要应用于光隔离器的生产是光纤激光器的关键材料作为光通信网络中的重要元器件之一光隔离器是一种无源光器件利用法拉第旋转的非互易性原理制造而成可以让激光只沿着一个方向发出阻挡激光从相反方向通过光的照射范围广且会产生反射光在激光器中激光如果不按照既定方向发射发射范围过宽传输效果将会降低并且反射的激光会对激光器中的其他元器件造成损坏将会导致激光器无法稳定工作因此在光纤激光器中光隔离器起到避免光路中的回波对光源泵浦源以及其他发光器件造成干扰和损坏保证激光器稳定工作高效传输的作用是应用在光纤激光器中的重要部件之一图9脉冲光纤激光器的结构以及隔离器的作用数据来源维科网激光东北证券请务必阅读正文后的声明及说明1037福晶科技公司深度TablePageTop磁光晶体具有磁光效应在外加磁场作用下能呈现光学的各向异性被用于制作法拉第旋光器与隔离器TGG晶体具有大的磁光常数低的光损失高热导性和高激光损伤阈值广泛应用于YAG掺钛蓝宝石等多级放大环型种子注入激光器中也用于制作法拉第旋光器与隔离器的磁光材料适用波长400-1100nm不包括470nm-500nm而TSAG晶体是可见光和红外波段的理想磁光晶体具有维尔德常数大化学光特性极佳的优点适合高功率应用主要用于400-1600nm的波长范围公司TSAG晶体产品获得维科杯OFweek2020年度激光行业激光元件配件及组件技术创新奖并成功推向市场图10光纤激光器光隔离器用TGG晶体TSAG晶体数据来源维科网激光东北证券相比于TGGTSAG具有更高的维尔德常数具有较为优异的磁光性能高激光损伤阈值低吸收损耗以及容易制备等优点且可使隔离器更加小巧便捷是高功率下光隔离器的理想材料目前TGG晶体铽镓石榴石是光隔离器中最常用的磁光材料随着光纤激光器技术不断进步对光隔离器的性能要求不断提高磁光材料的各项性能参数要求随之不断提升TGG晶体逐渐无法满足需求且具有生长过程中氧化镓挥发分解晶体螺旋生长组分一致性差等问题大尺寸高均匀性生长方面还存在较大的困难并且具有较高的光学吸收损耗在高功率激光应用方面遇到瓶颈相比之下性能更优的TSAG晶体因此被称为下一代光纤激光器的关键材料但由于该晶体存在原料成本高应力大易开裂大尺寸单晶生长困难等问题从而限制了其应用领域随着下游光通信等领域对激光器的要求向超高频超高速超大容量方向发展TSAG未来应用比例有望持续提升请务必阅读正文后的声明及说明1137福晶科技公司深度TablePageTop表5TGG与TSAG晶体性能与优缺点比较TGGTSAG分子式Tb3Ga5O12Tb3Sc2Al3O12晶格参数a12355Aa123A生长方式提拉法提拉法密度713gcm3591gcm3硬度80-熔点1725197010折射率1954at1064nm21815265at532nm633nm1064nm维尔德常数40radTmat1064nm48radTmat1064nm吸收约比TSAG高423000ppmcmat1064nm400-1100nm不包括470nm-应用波长范围400-1600nm500nm维尔德常数大化学光特性极佳磁光常数大高热导性和高激光损较为优异的磁光性能高激光损伤阈优点伤阈值值低吸收损耗以及容易制备可使隔离器更加小巧便捷生长过程中氧化镓挥发分解晶体螺旋生长组分一致性差大尺原料成本高应力大易开裂大尺寸缺点寸高均匀性生长方面存在较大困单晶生长困难等难具有较高的光学吸收损耗在高功率激光应用方面遇到瓶颈数据来源公司官网发光学报东北证券光通信器件市场中光有源器件占据大部分的市场份额占比约为83光无源器件市场份额占比约为17光隔离器的主要应用领域包括光纤激光器光纤放大器光纤CATV相干光通信等2020年全球光隔离器市场规模约663亿美元且在不断扩大预计2025年接近76亿美元其中光纤激光器是其重要下游市场2021年中国磁光隔离器市场需求超过5000万只行业内TOP4企业占据超七成份额市场集中度相对较高图11全球光隔离器市场规模单位百万美元数据来源RESEARCHANDMARKETS东北证券除用于生产光隔离器的TGGTSAG两种磁光晶体外公司也主要为光纤激光器提供激光器件如隔离器调制器偏转器等隔离器主要用于光纤激光器中保持光学系统的稳定性防止激光散射导致功率流失以及损坏器件调制器可用于动态控制光的强度偏转器可用于控制光线在介质中偏转的角度从而控制光线角度请务必阅读正文后的声明及说明1237福晶科技公司深度TablePageTop表6福晶科技光纤激光器用激光器件光纤激光器用激光产品图片介绍作用应用领域器件光纤传感系统基于体波声光互作用原理同时具备光光纤激光器光纤耦合脉冲幅度调制和光频移的能力调制器用于动态激光打标型声光调调制速度的快慢决定了系统的响应速度控制光的光刻制器相比自由空间型的声光器件具有使用强度材料加工方便易于集成可靠性高等优势医疗手术微加工用于选择光纤激光可调谐滤一种波长选择器件具有调谐范围宽光纤激光光纤传感波器带宽窄插入损耗小稳定性高等特点器的不同ASE光谱控制波长光纤光栅应用激光精密加工可分为偏振相关型和偏振无关型两大有效保持激光传感系统自由空间类福晶科技采用高品质的磁光晶体光学系统超快激光系统型隔离器具有低吸收高消光比低损耗等特点的稳定性OCT系统激光检测可分为扩束型隔离器和非扩束型隔离器两大类前者主要由准直器双折射晶光纤-自有效保持光纤激光器体法拉第旋转器波片光学旋转由空间型光学系统光纤传感器镜和扩束镜组成后者主要由双折射隔离器的稳定性激光加工设备等晶体法拉第旋转器半波片或偏振器和准直器组成数据来源公司官网发光学报东北证券32NdYVO4泵浦性能应用光纤激光器的结构类似于传统的固体激光器气体激光器主要由泵浦源增益介质谐振腔三大部分构成其中泵浦源一般为高功率的半导体激光器增益介质为掺稀土元素的玻璃光纤谐振腔由耦合器或光纤光栅等构成由泵浦源发出的泵浦光通过一面反射镜耦合进入增益介质中随之被稀土元素光纤的增益介质吸收吸收了光子能量的稀土离子发生能级跃迁并实现粒子数反转反转后的粒子经过谐振腔由激发态跃迁回基态释放能量并形成稳定的激光输出最常用的光纤激光器泵浦为半导体激光器又称激光二极管半导体泵浦固体激光器是用半导体材料作为工作物质的激光器公司生产的激光晶体之一掺钕钒酸钇NdYVO4晶体作为一种性能优良的激光晶体适于制造激光二极管泵浦特别是中低功率的激光器NdYVO4晶体与KTP等非线性光学晶体配合使用能够达到较好的倍频转换效率公司的另一种相似产品掺钕钇铝石榴石NdYAG晶体是最早和最著名的激光晶体具有高增益低激光阈值高效率等优点是使用最广泛的固态激光材料应用于材料加工焊接切割及激光医学系统等因此公司生产的产品可通过制造半导体泵浦从而间接应用于光纤激光器的生产请务必阅读正文后的声明及说明1337福晶科技公司深度TablePageTop图12光纤激光器基本结构示意图图13半导体泵浦激光器原理图数据来源公开资料东北证券数据来源中国知网东北证券在吸收系数方面NdYVO4最大的优势在于更宽的吸收带宽范围内具有比NdYAG高5倍的吸收效率且能够达到当前高功率激光二极管的标准这意味着激光器生产商可以利用更小的晶体来制造体积更小的激光器同时激光二极管可以用较小功率输出特定的能量从而延长使用寿命除了较高的泵浦效率外NdYVO4晶体在二极管的规格上提供了更大的选择空间将为激光器生产商节省更多的制造成本另外NdYVO4在1064nm和1342nm波长处具有较大的受激发射截面因此连续输出效率要大大超过NdYAG这使得NdYVO4激光的两个波长都可以更容易保持较强的单线激发表7NdYVO4与NdYAG光特性比较掺杂受激发射截面吸收系数荧光寿命吸收长度阈值功率泵浦量子效率晶体atm10-19cmcmsLmmPthmWsNdYVO41025312900323052a-cut20257245001478486NdYVO41179290231455c-cutNdYAG085671230141115386数据来源公司官网东北证券目前NdYVO4激光器已在机械材料加工波谱学晶片检验显示器医学检测激光印刷数据存储等多个领域得到广泛的应用同时NdYVO4二极管泵浦固态激光器正在迅速取代传统的水冷离子激光器和灯泵浦激光器的市场此外激光二极管泵浦的NdYVO4晶体与LBOBBOKTP等非线性光学晶体配合使用能够达到较好的倍频转换效率表8NdYVO4与NdYAG激光泵浦二极管的输出功率比较晶体尺寸mm泵浦功率输出1064nmNdYVO4331850mW350mWNdYVO433515W6WNdYAG332850mW34mW数据来源公司官网东北证券请务必阅读正文后的声明及说明1437福晶科技公司深度TablePageTop4光纤激光器下游规模稳步增长41光纤激光器全球市场规模快速增长根据工作物质的不同激光器可被分为主要四大类固体激光器光纤激光器气体激光器和半导体激光器其中固体激光器用途比较广泛在医学生物学化学等领域均有需求也可用于激光切割焊接钻孔等工业应用光纤激光器在工业加工领域中主要用于材料切割光通信传感军事领域等也有涉及气体激光器主要在工业加工中起到切割材料的作用半导体激光器在各类激光器中具有最佳的光电转换效率工业用可达45实验室已达到70然而相对于光纤激光器其光束质量稍差所以很少用于切割唯一能够做切割应用的半导体激光器厂商是美国的Teradiode已被松下收购半导体激光器应用最广泛的是打标金属的焊接熔覆硬化以及塑料焊接等应用在材料切割的工业领域中光纤激光器与气体激光器的使用较为广泛但二者的适用范围不同不能相互替代而是共同存在此外光纤激光器与气体激光器在材料成本电力消耗产生热量切割速度等方面也有其他差别表9不同激光器的应用领域比较激光器种类增益介质应用领域适用范围医学手术使用的成像技术显微系统微型手术等生物涉及医学生物学化学固体激光器固体的光遗传学基因测序等化学领域的细胞分析仪等工业激光切割激光焊接激光钻孔等标刻应用材料处理材料弯曲激光切割等工业加工切割不能切割木材塑料等非金属如汽车内饰家具也不能切割表面有覆盖层的金属如不锈钢特种钢板等光纤激光器光纤包括激光光纤通讯激光空间远距通讯工业造船汽车制光通信传感军造军事国防安全医疗器械仪器设备大型基础建设作为事医疗等其他激光器的泵浦源等气体激光器气体工业加工切割不能切割高反射性材料如铜材铝合金光纤通信光盘存取光谱分析光信息处理激光报警器光电子领域激光打印机激光条码扫描器高清晰激光电视光纤激光器和固体激光器的泵浦源最大应用激光熔覆塑材料加工半导体激光器半导体材料料焊接激光锡焊小功率的半导体激光器由于自身体积小寿命长且易于调制的军事特点被广泛应用于激光制导和激光测距等领域大功率激光器可用于激光雷达和激光模拟以及深海光通信数据来源光电子博览会维科网激光东北证券表10光纤激光器与气体激光器比较因素光纤激光器气体激光器说明增益介质光纤气体-气体激光器耗电量比光纤激光器高但二者耗电量10kw30kw均需消耗大量电力光电转换效率3010光纤激光器光电转换效率更高配套水冷机功率13kw18kw气体激光器工作时产生热量更高其余材料成本8元小时1元小时光纤激光器所使用的材料成本更高切割6mm以切割6mm以适用范围光纤激光器切割速度更快下薄板上板材数据来源Laserfair东北证券请务必阅读正文后的声明及说明1537福晶科技公司深度TablePageTop全球工业激光器市场规模呈现不断扩大的态势2013-2020年全球工业激光器市场规模从249亿美元增至516亿美元CAGR为110其中光纤激光器市场规模从84亿美元增至272亿美元CAGR为182近年来全球工业激光器市场规模增长较为稳定2021年市场规模为535亿美元同比增长372022年全球工业激光器市场规模有望达579亿美元同时受激光材料加工的主要终端行业如微电子汽车一般钣金加工的需求拉动2021年全球工业激光系统市场规模达到213亿美元同比增长22激光需求出现回升在工业激光器结构占比中相比于半导体激光器固体激光器和气体激光器光纤激光器凭借其较低成本高功率等优势及其不断拓展的应用领域如钣金加工领域在全球工业市场的占有率稳定超过502020年所占份额已达527长期来看光纤激光器占比最高由2013年的338增长至2020年的527其次为固体激光器2020年结构占比为167图142017-2022年全球工业激光器市场规模图152013-2022年全球工业激光器结构占比统计数据来源LaserFocusWorld东北证券数据来源Wind中商情报网Optech东北证券就地区而言中国在激光系统市场增长方面发挥着重要的作用在全球工业制造业中贡献了很高的份额作为迄今为止工业激光系统的最大市场中国采用激光技术的程度与欧洲和美国相当在国内市场目前我国光纤激光器行业正处于市场高速增长期规模从2016年的54亿元增长至2020年的942亿元2021年达到125亿元的市场总规模2022年将会继续增长至138亿元同比增加106未来或将成为全球市场增长的主要驱动力图16我国光纤激光器市场规模及同比亿元图17连续光纤激光器成本构成数据来源LaserFocusWorld东北证券数据来源锐科激光东北证券根据龙头公司锐科激光的数据2021年光纤激光器人工成本占57制造费用占请务必阅读正文后的声明及说明1637福晶科技公司深度TablePageTop118直接材料成本占比825其中上游核心器件占据光纤激光器约80的成本包括泵浦源特种光纤光纤耦合器传输光缆功率合束器光纤光栅等零部件等因此公司处于光纤激光器的重要上游材料行业中随着国内及全球的光纤激光器市场不断扩张以及光纤激光器在全球工业激光器结构占比的增加光纤激光器将对上游的激光晶体磁光晶体及激光器件等产品的市场需求起到正向带动作用42通用制造及定制化市场促进下游需求激光设备市场的下游较为广泛从传统加工领域到高端制造市场各类激光器在工业通信医疗科研商业等领域均具有重要应用2020年中国激光设备约63应用于工业加工领域其中工业主要应用方向包括切割打标焊接等在光纤激光器市场根据国际龙头企业IPG在2021年的收入结构分析切割焊接打标为目前最主要的下游应用且根据激光行业规模与下游特点预估在激光切割焊接打标总体设备中约5871是标准化程度较高的部分因此光纤激光器的下游应用可分为两大部分通用制造市场和定制化市场通用制造市场指激光器应用于标准化程度较高的产品包括一般钣金加工锂电光伏等领域在这部分应用中行业一般具有标准化需求激光器国产化率较高而对于下游行业较为明确的应用即定制化市场激光器产业为下游提供的定制化程度较高如汽车3C电子医疗航空航天等在这部分应用中市场的绝对规模与占比均较小目前主要以进口激光器为主图182020年中国激光设备市场应用领域图192021年IPG收入结构按应用划分数据来源2020中国激光产业发展报告东北证券数据来源IPG官网东北证券表11激光器下游应用分类示意图激光器下游应用分类通用制造定制化市场动力电池汽车3C电子光伏在激光切割打标焊接设航空航天轨道交通备中约占5871船舶工程半导体医疗遥感数据来源中国激光产业发展报告东北证券421通用制造标准化程度高作为光纤激光器通用制造中应用最广泛且普遍的领域激光切割打标焊接的市场规模稳步扩大保证了光纤激光器下游需求的稳定增长在激光切割领域请务必阅读正文后的声明及说明1737福晶科技公司深度TablePageTop2021年市场规模达280亿元2016年到2021年CAGR为5其中标准化程度较高的一般钣金切割设备占5676其余设备则应用于金属陶瓷蓝宝石玻璃等的高精度加工对产品定制化与精度要求较高图20我国激光切割焊接打标设备市场规模亿元数据来源中国激光产业发展报告东北证券在激光焊接领域2021年市场规模达67亿元2018年到2021年CAGR为25激光焊接的主要下游应用包括动力电池汽车消费电子手持焊等分别占据43635811789其中手持焊应用为偏标准化的应用近几年激光焊接在动力电池汽车消费电子等精细微加工领域和航空发动机火箭飞行器汽车发动机等结构零部件高度复杂的尖端科技领域应用逐渐增多渗透率将加速提升2021年中国激光焊接成套设备市场获665亿元收入同比增299预计2022年将突破80亿元在激光打标领域我国市场规模约90亿元2017年到2021年CAGR为2该领域终端应用丰富在激光加工领域属于最为成熟的领域之一其中绝大多数为标准化的应用图21我国激光焊接成套设备销量额亿元数据来源2022中国激光产业报告东北证券4223D打印快速增长光纤激光器除应用于切割焊接打标等传统工业加工领域外其定制化市场应请务必阅读正文后的声明及说明1837福晶科技公司深度TablePageTop用领域不断拓展激光医疗激光雷达激光显示激光检测等新兴激光应用正蓬勃发展带来了广阔的行业增长空间光纤激光器的新兴应用领域之一为3D打印设备的生产而3D打印作为科技发展和工业生产的前沿技术正受到产业界的广泛关注和政府的大力扶持增长迅速有望进一步扩大光纤激光器市场规模3D打印指由三维模型数据驱动利用逐层添加材料的方式直接制造产品的生产过程工作原理与普通打印基本相同区别在于打印材料不同3D打印机的打印材料是金属陶瓷树脂等工业原材料与电脑连接后通过电脑控制3D模型实现打印材料的叠加3D打印本质上为一种加工方式制造技术可分为三种方式在传统制造方法中减材制造指利用刀具或电化学的方法去除不需要的材料等材制造主要指利用模具控型将材料变为所需结构的零件或产品第三种方式则为近年来发展起来的3D打印技术是用材料逐层累积制造物体的方法也称为增材制造根据所用耗材和成型原理的差异目前主流的3D打印技术可分为挤出熔融成型粒装物料成型光聚合成型等三种类型而每种类型按成型技术的不同又演化出多个种类具体如下图所示而按照打印耗材种类的不同3D打印又分为非金属3D打印技术和金属3D打印技术DMP其中SLMDMLSEBM等属于金属材料3D打印技术FDMSLADLP3DP等属于非金属3D打印技术表123D打印技术分类按物料形态及成型原理3D打印技术分类挤出熔融成型粒状物料成型光聚合成型其他熔融层积直接金属激光烧结DMLS光固化成型石膏3D打印PPFDM电子束熔融EBMSLA分层实体制造LOM选择性激光烧结SLS数字光处理三维打印3DP选择性热烧结SHSDLP电子束自由成型制造选择性激光融化成型聚合物喷射EBFSLMPJ激光净形制造LENS数据来源中国知网东北证券激光器为实现3D打印最精密的核心器件3D打印用主流激光器包括紫外激光器光纤激光器以及气体激光器CO2激光器YAG激光器也曾被应用根据成型材料的不同3D打印机会匹配不同的激光器然而随着激光器制造行业的不断发展激光器与3D打印工艺的匹配也在不断革新现阶段光聚合成型技术普遍使用固体紫外激光器粒状物料成型技术则使用气体激光器对非金属材料进行烧结在金属材料打印领域早期采用的二氧化碳激光器由于功率较高已不再此领域应用而随着光纤激光器被逐步推向商业市场YAG激光器的弊端也逐渐显现出来目前虽仍有少量YAG激光器用于3D打印但光纤激光器因其更高的电光转换效率更稳定的性能已占据绝大多数金属材料打印市场成为金属打印发展的一大趋势请务必阅读正文后的声明及说明1937福晶科技公司深度TablePageTop表133D打印技术以及对应激光器应用情况3D打印技术激光器类型说明当前应用情况波长325nm功率15-50mw激光束光斑大小为紫外氦镉激光器初期SLA设备005-3mm波长351-365nm功率100-500mw激光束光斑紫外氩离子激光器初期SLA设备光聚合成型大小为005-3mm输出波长稳定为355nm输出功率接近800mw固体紫外激光器且可调寿命明显增长只需更换激光二极管即普遍使用可继续使用输出波长为106m功率从几瓦到几万瓦光束质量极高3D打印中功率选择几十瓦光粒状物料成型二氧化碳激光器普遍使用早期LOM斑直径04-05mm可用来烧结尼龙覆膜砂陶瓷以及PS粉末等非金属材料输出波长很长金属材料吸收率低功率动辄几二氧化碳激光器不适用千瓦波长106m与金属的耦合效率高加工性能金属材料打印YAG激光器良好一台800WYAG激光器的有效功率相当于应用较少3KWCO2激光功率光纤激光器更加集成电光转换率更高性能更稳定大多数应用数据来源3D打印网东北证券金属增材制造市场即金属3D打印市场应用领域多元近年来全球规模持续扩大由于3D打印技术具有结构精密整体性好具有均匀的微观结构等优点已广泛应用于机械制造建筑医药航空航天等诸多领域根据中国增材制造产业联盟统计由于工业机械汽车制造航天航空等领域对于构件质量要求定制化要求较高因此我国3D打印应用领域主要集中于工业机械汽车制造航天航空等领域三者合计占比超过50图222021年中国3D打印应用领域格局图数据来源中国增材制造产业联盟东北证券金属增材制造中SLMEBMLENS技术正逐步加大在航空航天领域中的应用请务必阅读正文后的声明及说明2037