北京时间17时55分，2018诺贝尔物理学奖揭晓，美国科学家Arthur Ashkin和法国科学家 Gérard Mourou、加拿大科学家Donna Strickland获得这一奖项，以表彰他们在激光物理学领域的“突破性发明”。

自由电子激光的优点及应用前景

自由电子激光的概念由约翰·马迪于1971年在他的博士论文中首次提出，1976年，他和同事在斯坦福大学实现了远红外自由电子激光。

自由电子激光的工作介质是自由电子，因此称为自由电子激光，具有一系列已有激光光源无法替代的优点。例如，频率连续可调、频谱范围广、峰值功率和平均功率高且可调、相干性好、偏振强、时间结构可控等。

X射线激光不仅可用于解开病毒和细胞原子结构之谜，而且可用于在纳米粒子中制作三维图像、记录化学反应并观察粒子内部的反应过程，有助于新药和新材料的研发。到目前为止，科学界对于细胞结构的认识还停留在拍摄分子照片的水平，而借助硬X射线自由电子激光装置，科学家有机会观测细胞存活时的状态。

除此，由于自由电子激光器具有许多一般激光器望尘莫及的优点，所以自由电子激光器问世后不久，科学家们就开始着手于研究它的应用问题。

自由电子激光特别适宜于研究光与原子、分子和凝固态物质的相互作用，因此，在前沿物理、材料、能源、通信、国防和技术科学等多个方面有着广泛的应用前景。原子核工程是自由电子激光器应用最有前途的领域之一。

华裔科学家崭露头角

黄志戎博士荣获2014年度国际自由电子激光奖。

黄志戎教授毕业于北京大学物理系，1998年获得斯坦福大学物理学博士学位，同年加入美国阿贡国家实验室从事X射线自由电子激光理论及自由电子激光测试装置的研究工作。

黄志戎现为美国SLAC国家加速器实验室高级研究员、直线加速器相干光源自由电子激光研发项目负责人，是世界上第一台硬X射线自由电子激光装置研究团队的重要成员。

在第37届国际自由电子激光会议上，中国科学院上海应用物理研究所邓海啸博士被授予2015年度自由电子激光青年科学家奖。邓海啸参与了我国首台大型自由电子激光装置的建设。

我国已有两台大型装置在应用和建设

世界上第一台软X射线自由电子激光（FLASH）于2006年诞生于德国同步加速器实验室（DESY），第一台硬X射线自由电子激光（LCLS）于2009年在美国斯坦福直线加速器中心（SLAC）调试成功。

目前，欧洲在德国汉堡附近建设了新的X射线自由电子激光设施，由德国和欧洲其他11个国家共同参与，建设了3条直径不同的地下隧道，总长度接近6公里，总耗资大约15亿欧元。

相比原先德国的FLASH装置，欧洲自由电子激光装置的波长不仅短了60倍，而且能量更高。

中国科学院高能所于1993年制成我国第一台自由电子激光装置。

7月12日， “基于可调极紫外相干光源的综合实验研究装置”在大连进入正式运行阶段。这是我国第一台大型自由电子激光科学研究用户装置，也是当今世界上唯一运行在极紫外波段的自由电子激光装置，对于能源、化学、物理、生物、医学、材料等多个科学领域具有革命性的推动作用。

4月27日，我国“硬X射线自由电子激光装置”建设启动，选址在上海张江综合性国家科学中心核心区域，装置总长约3．1公里，将建设埋深30多米的地下隧道，包含超导直线加速器隧道、波荡器隧道、光束线隧道等10条隧道及5个工作井。

硬X射线自由电子激光装置的建成，将为我国多学科提供高分辨成像、超快过程探索、先进结构解析等尖端研究手段。

4家公司最被看好

尽管自由电子激光器还只是应用于科研领域，但随着制造产业的升级，过去十年间，我国激光市场规模也在不断扩大，从2010年的97亿元快速增长到2017年的455亿元。

激光加工相比传统机械加工具有精度高、速度快、变形小等优势，不仅在传统制造、汽车生产、重工制造等行业中的应用在增加，而且医疗美容、通信和航空航天领域也开始使用激光器，未来激光器销售仍呈快速增长。

目前，我国激光在3C产品和汽车行业中应用最为广泛，主要是激光焊接、激光加工、激光切割、激光打标等。我国激光器行业中，大族激光、华工科技、锐科激光和福晶科技为核心企业。

1.大族激光

亚洲最大、世界排名前三的工业激光加工设备生产厂商，产品覆盖了激光打标机系列、激光焊接机系列、激光切割机系列、新能源激光焊接设备、激光演示系列、PCB 钻孔机系列、工业机器人等多个系列200余种工业激光设备及智能装备解决方案。

为更深层次掌握激光核心技术，去年以来，大族激光通过收购布局特种光纤进一步切入更上游，从而实现了从特种光纤到激光器再到设备集成的垂直一体化整合。2018年受益于 PCB 行业景气度提升，下游厂商扩张产能，软板硬板产线都迎来扩产，机械钻孔机、LDI 激光直接成像设备等产品订单同比增长100%以上。

2017年，扣非净利润增长129.36%，今年中期扣非后为—12.31%，收入减少主要是由于消费类电子业务去年收入集中在上半年，导致今年上半年同比降幅较大，利润减少与处置资产有关，行业研究员还是看好其下半年业绩。

9月17日，大族激光发布《回购股份报告书》，计划使用不低于人民币5000万元不超过人民币20亿元回购股份，回购价格不超过50元/股，按回购金额上限测算，预计回购股份数量约为4000万股。回购的股份将用于员工激励或注销，回购股份的期限为股东大会审议通过本回购股份方案后6个月之内。

2.华工科技

华工科技主要包括激光业务、光通信业务、 传感器业务、激光全息防伪业务等多项业务，激光业务在2017 年收入中占比 34.63%。

旗下的华工激光拥有各种功率激光器和激光设备的核心技术，在微加工领域成功研发蓝宝石切割、打孔设备，掌握皮秒激光成丝切割工艺、掌握高精度光机电协同控制技术等单元技术，开发了全面屏的全自动切割设备。

针对家电行业，推出紫外大幅面打标设备，突破了曲面异形加工瓶颈，填补了市场应用空白。开发出汽车变速箱齿轮焊接智能生产线、凸轮轴智能焊接装备、汽车座椅滑轨部装智能线、适用于航空航天、汽车等多领域的三维五轴智能加工设备。特别是，华工激光在汽车激光加工已实现了国内领先，公司自主研发了国内首条新能源汽车全铝车身焊装生产线，已实现了量产上市。

在9月21日《投资者关系活动记录表》中，华工科技预计今年年内将实现飞秒激光器量产，种子源等核心部件实现自主研发制造，产品可连续工作8000h-10000h，聚焦到比头发丝还小的空间区域。

飞秒级超快激光器在超快测量、超快光谱、固体激光种子源、基础研究；微加工、医学应用（眼科手术、牙科手术）；频率测量学等领域将会有更多的应用，皮秒、飞秒超快激光器国产化将推动国内应用商的使用成本降低至少30%-40%，市场可期。同时，公司紧抓大客户战略，国内3C大客户需求量持续增长，国际大客户订单与去年基本持平，大客户份额仍持续提升。

3.锐科激光

是国内第一家专门从事光纤激光器及核心器件研发并实现规模化生产的企业，公司主要产品为脉冲光纤激光器、连续光纤激光器两大系列，脉冲光纤激光器主要应用于各种材料的打标、精密加工、图文标记、深雕刻；连续光纤激光器广泛应用于汽车车身零件的切割，航空领域铝、钛合金材料的铆钉孔切割，造船业和钢铁业的厚钢板切割等。

锐科激光正双重受益于行业景气和国产替代。在9月5日的机构调研中，公司称，光纤激光器现在为60亿元—70亿元的规模，到2020年，即使市场增幅低于2017年增幅，仅国内市场也会有100个亿左右的规模，如果能拿30%的市场份额，公司的收入包含海外部分就可以有30亿以上规模。

4.福晶科技

非线性光学晶体元器件是公司重要的基础业务线，公司是全球最大的 LBO 晶体、BBO 晶体供应商，也是全球重要的 Nd:YVO4 晶体供应商，控股子公司青岛海泰光电技术有限公司是国内最大的 KTP 晶体生产商。

公司发展了熔盐法，提拉法、水溶液法和坩埚下降法等多种晶体生长技术，拥有数控加工、双抛、大型环抛等多种加工手段以及 IAD，IBS，EB 等镀膜工艺以适应各类 不同的应用需求。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。

公司产品主要用于固体激光器及光纤激光器制造，是激光系统的核心元器件。公司根据下游的客户的需求，主要采取小批量、多规格的非标准产品订单生产模式，根据客户的指标要求，开发、生产并销售相关产品。公司的客户是全球主要激光器生产商。

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