藍寶石的主要成分是氧化鋁(Al2O3),屬于三方晶系,其物理、化學、光學性能優良,具有硬度高、熱性能優、光透過率好、介電性能好、耐化學腐蝕等特點,是微電子、光電子產業的重要原材料。摻鈦藍寶石晶體,是以藍寶石為基質晶體,摻入三價鈦離子(Ti3+)制得的激光晶體,化學式為Ti:Al2O3,屬于六方晶系。摻鈦藍寶石熔點超過2000℃,硬度僅次于金剛石,吸收、發射帶寬大,發射截面大,是一種可調諧激光晶體。
摻鈦藍寶石制備工藝主要有提拉法、熱交換法、導向溫度梯度法、焰熔法、區熔法等。其中,導向溫度梯度法是中國科學院上海光學精密機械研究所科學家開發出的專利技術,可生長高質量摻鈦藍寶石晶體。在可調諧激光器制造領域,摻鈦藍寶石是應用比例最大的晶體材料,可生產超短脈沖、高功率、超快激光器,被廣泛應用在遙感、激光雷達、激光醫療、工業激光加工等行業以及科研領域中。
隨著激光產業迅速發展,全固態激光器需求不斷上升,以摻鈦藍寶石為材料制造而成的全固態激光器具有結構簡單、使用方便、功率高、調諧范圍寬、工作效率高、可靠性高、使用壽命長等特點,下游應用范圍廣泛。與國外相比,我國在摻鈦藍寶石全固態激光器領域起步較晚,進入21世紀才開始研究,與美國、德國、日本等國家相比,我國制造的產品在平均功率、光束質量方面存在一定差距,未來還有較大進步空間。
2015年以來,全球激光器市場規模不斷擴大,2020年達到165億美元左右,其中,工業激光器市場增長勢頭強勁,2020年市場份額占比接近1/3。受益于我國工業轉型升級速度加快,我國激光器市場發展更為迅速,2020年國內激光器市場規模在全球總市場中的份額占比達到2/3左右。由此可以看出,我國激光晶體市場空間大,利好摻鈦藍寶石行業發展。
新思界
行業分析人士表示,摻鈦藍寶石是一種性能優良的激光晶體,激光器是其主要下游市場,可以廣泛應用在雷達、醫療、工業加工等領域。隨著我國以及全球工業技術升級,對先進加工設備的需求不斷增長,工業激光器需求旺盛,利好摻鈦藍寶石行業發展。在我國,上海光機所在摻鈦藍寶石研究領域實力強,福晶科技等生產企業核心競爭力也在不斷提升,但下游全固態激光器行業高端生產力還需不斷進步。