推动激光上游产业链发展 激光镜头&镜片未来可期

激光产业链的协同发展非常关键，除了大力研发先进光源以及开拓下游终端应用外，产业链的上游环节同样不容忽视，其中就包括用于激光加工的光学镜头和镜片。激光是单色光，波长范围覆盖从紫外到可见光、近红外、远红外波段，即180nm到10600nm。激光加工镜头在激光加工设备里，贯穿整个激光光路，从激光器腔内开始，到输出镜，准直光路、扩束光路、折返光路、振镜系统、扫描或聚焦光路等。它将激光器输出的能量，经过准直、扩束、折射、反射、聚焦等光学变换，传输到工件上，并引导激光光束达到实现各种加工目的。激光加工镜头，在设备中的作用也等同于眼睛在人体中发挥的作用，是一个关键部件，决定了设备加工的精度和能力。不同于其它类镜头，激光加工镜头的特点主要包括单色性，高透射，抗激光损伤。

▴激光产业链需要协同紧密发展

另外，激光镜片在激光系统中占据很重要的位置，激光光路的改变就是靠镜片的折射来实现的。光学镜片广泛应用于军事、科研、医疗、生物工程，天文观察等领域。光学镜片的成分和制造工艺，不仅是研制光学仪器至关重要的环节，更是一个国家科研实力的彰显。

在高功率尤其是万瓦级激光器，高能量密度的应用领域，为提高激光损伤阈值、减少器件焦点漂移，对镜片材质要求很高，石英材料在355nm、532nm、1064nm激光器件中应用最多，目前国产石英尚不能满足实际应用。晶体类如ZnSe在9.4um、10.6um领域应用较多，同样国产ZnSe在透过率、均匀性方面与进口材质差距较大。冷加工方面，对表面粗糙度，亚表面损伤，面形的要求提高，检测方面，大多数企业不具备对材料品质的检测手段，来料品质的保证主要靠良好的合作关系。关键参数如镜片材料的微吸收，器件的透过率等检测设备基本上依靠进口。激光薄膜损伤阈值的提高以及膜层吸收的降低也是国内急需攻克的难关。

激光加工设备的外光路系统中的激光光学镜头和光学镜片包括：准直镜头、扩束镜头、扫描透镜、聚焦镜头等适用于激光打标机、激光切割机、激光雕刻机、激光焊接机、激光3D成型机等激光加工设备的外光路系统中的镜头；以及激光加工激光器外光路中的反射镜片、扫描振镜片、波片、偏振片、分光镜片、合束镜片、保护窗镜片、相位延迟镜片、棱镜等激光光学元件；还有激光器的腔内镜片，输出镜等等。激光技术的适用性和应用领域不断拓展。

当前，国内生产激光加工光学镜头、镜片的企业越来越多，规模化的企业在发展中迅速成长起来，经过统计和调研，具有代表性的企业有：南京波长光电科技股份有限公司、北京大恒科技、贰陆（苏州）光学有限公司、北京力量激光元件有限责任公司、福建福晶科技股份有限公司、苏州华英光电有限公司、卡门哈斯激光科技苏州有限公司、苏州市天凯光电配件厂、深圳市鼎鑫盛光学科技有限公司、深圳市激埃特光电有限公司、深圳市晶格子光学科技有限公司、大连波能激光光学有限公司等，分布以江苏、广东为主。

▴2019年国内重点激光镜头镜片生产企业市场份额

据不完全统计，2019年，国内产值排名前5的激光镜头和镜片生产企业占据同年产品总产值近8成，余下部分代表企业则分占近2成的市场份额。其中，上市公司福建福晶科技和北京大恒科技2019年用于激光加工的光学镜头&镜片产值分别为2000万元和1200万元。而登陆新三板——提供高质量的激光光学、红外光学、智能光学、精密光学产品和全方位的服务的国家高新技术企业南京波长光电科技股份有限公司2019年激光产品的产值达到1.5亿元。

▴2019年国内重点激光镜头镜片生产企业区域分布

激光加工作为光学专业在生产中最常用的应用，激光加工设备行业的发展对促进科学技术的发展和进步、推动对传统工业改造升级、智能制造和加速国防技术的现代化发挥了积极的作用。中国制造2025的核心是智能制造，智能制造的核心之一是光电技术，而光电技术的核心之一正是激光技术。譬如，近几年推出的光纤激光器，已经成为工业激光市场中绝对的主力，又进一步推动了激光加工技术的阔步发展。激光精密加工和微细加工技术将是发展重点，其在电子、半导体、通讯、光存储、微机械制造、生物、环境等行业进一步推广和使用，将为传统加工方式创造前所未有的可能性。激光加工的自动化、集成化和智能化水平持续提高，在与工业机器人结合的基础上，实现三维的焊接、打标、切割等多维加工，激光技术的适用性和应用领域不断拓展。激光技术在工业中的应用已经无处不在，智能化和中国制造2025将为激光加工行业创造更多的发展机遇。

好马需配好鞍。随着万瓦级光纤激光器的问世，以及皮秒、飞秒超短脉冲激光的应用出现，迫切需要高品质激光镜头的技术发展，推动激光加工镜头的升级换代。激光镜头的激光损伤阈值需要大幅提升，激光镜头的生产技术难度加大，必然驱使镜头生产企业不断加大研发的投入，以及生产和工艺技术的更新升级。

激光精细加工领域的应用也正持续拓展，3C产品的加工对激光技术的诉求不断增强，例如：手机电路板激光钻孔达到微米级精度。高端精密激光镜头的需求不断攀升，国外产品目前还占据高端市场的大部分份额，国内生产企业还需要攻克技术难关，投入先进的生产设备和测试手段，研发出满足高端需求的激光加工镜头。

诚然，包括激光镜头和镜片、光学材料和元器件以及机械、数控等在内的产业链上游环节凝结了大量的核心攻关技术，目前许多产品也逐步实现了国产化。这些产品领域在未来亟待迎难而上，并且要与产业链实现更好的联动，携手并进。