1、 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 1 / 28 炬光科技炬光科技（688167.SH） 2021 年 12 月 31 日 投资评级：投资评级：买入买入（首次首次） 日期 2021/12/30 当前股价(元) 213.55 一年最高最低(元) 230.00/176.00 总市值(亿元) 192.11 流通市值(亿元) 41.26 总股本(亿股) 0.90 流通股本(亿股) 0.19 近 3 个月换手率(%) 151.76 股价走势图股价走势图 数据来源：聚源 光子魔术大师，进军激光雷达打开千亿市场空间光子魔术大师，进军激光雷达打开千亿市场空间 公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 “产生光子
2、产生光子”和和“调控光子调控光子”构成核心壁垒，进军构成核心壁垒，进军激光雷达激光雷达打开千亿市场空间打开千亿市场空间 公司是激光行业上游元器件领域龙头，在“产生光子”的大功率半导体激光器和“调控光子”的激光光学元器件领域形成了深厚壁垒，2015 年主导制定半导体激光器国家标准，子公司 LIMO 获得“光电子行业奥斯卡”Prism Awards。智能汽车时代， 高线数激光雷达从零到一需求快速增长， 公司依托技术优势进军激光雷达发射模块市场有望借助产业趋势实现腾飞。 我们预计公司 2021-2023 年归母净利润分别为 0.65/1.26/2.37 亿元，对应 EPS 分别为 0.72/1.40
3、/2.63 元/股，对应当前股价的 PE 分别为 297.4/152.1/81.2 倍，首次覆盖，给予“买入”评级。 激光上游元器件技术壁垒深，客户粘性高，构筑公司扎实基本盘激光上游元器件技术壁垒深，客户粘性高，构筑公司扎实基本盘 公司自成立以来深耕激光上游元器件底层技术和工艺， 凭借优秀的产品性能在市场中占据一席之地形成稳定的基本盘。 在大功率激光器方面， 公司凭借共晶键合、无铟化封装等技术和工艺， 生产出性能甚至优于相干公司等全球巨头的产品， 被广泛应用于科研院所、激光器等企业中。在激光光学元器件方面，子公司 LIMO的光场匀化器被应用于全球顶级光刻机厂商产品中， 其他产品亦被广泛应用于相
4、干公司、锐科激光、长光华芯等企业。同时依托光学元器件的光束整形能力，半导体激光元器件的应用领域亦得以大幅拓宽，两大业务相得益彰，协同发展。 中中下游市场百花齐放，下游市场百花齐放，高线数高线数激光雷达进入规模化量产元年激光雷达进入规模化量产元年 基于“产生光子”和“调控光子”能力的成熟，公司开始进军数倍市场空间的中游模组市场。 激光雷达领域公司广泛布局多种光斑类型、 多种激光发射器的产品，并通过车规验证，与大陆集团、B 公司签订合作协议，同时获得华为入股，将成为激光雷达市场发展核心受益方。 在医美领域， 公司和激光脱毛领域的鼻祖英国Cyden 签署排他协议，面对广阔的激光医美市场展开布局。在泛
5、半导体领域，公司的 OLED 固体激光退火产品交付样机，打破相干公司过去十年全球优势地位。公司高技术壁垒逐步走向规模和业绩的兑现。 风险提示：风险提示：新的进入者改变竞争格局、技术变革、公司业绩不及预期等。 财务摘要和估值指标财务摘要和估值指标 指标指标 2019A 2020A 2021E 2022E 2023E 营业收入(百万元) 335 360 527 767 1,311 YOY(%) -5.6 7.4 46.3 45.6 71.0 归母净利润(百万元) -80 35 65 126 237 YOY(%) -530.9 -143.4 85.3 95.5 87.3 毛利率(%) 38.3 51
6、.0 49.2 47.7 45.7 净利率(%) -24.0 9.7 12.3 16.5 18.0 ROE(%) -18.9 5.3 9.2 15.2 22.1 EPS(摊薄/元) -0.89 0.39 0.72 1.40 2.63 P/E(倍) -238.9 550.9 297.4 152.1 81.2 P/B(倍) 45.1 30.7 27.8 23.5 18.2 数据来源：聚源、开源证券研究所 -10%-5%0%5%10%15%-042021-08炬光科技沪深300开源证券开源证券 证券研究报告证券研究报告 公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 公司研究公司研究 公司首
7、次覆盖报告公司首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 2 / 28 目目 录录 1、 产生光子+调控光子协同布局，激光上游龙头冉冉升起 . 4 1.1、 国内高功率半导体激光器龙头，发力中游模块和系统解决方案 . 4 1.2、 科学家领衔，尖端技术和工艺壁垒形成深厚护城河 . 4 1.3、 上游原器件形成稳健基本盘，中下游市场延展打开成长空间 . 5 1.4、 历史业绩稳定成长，新兴业务蓄势待发 . 6 2、 激光行业上游元器件市场稳步增长，下游应用百花齐放 . 7 2.1、 激光光学元件弥补短板，半导体激光器前景广阔 . 7 2.1.1、 全球激光器行业稳步增长，供应链具有持续
8、成长空间 . 7 2.1.2、 激光器是激光产品最核心部件 . 7 2.1.3、 半导体激光器优势显著，光学整形后进一步打开应用空间 . 8 2.1.4、 激光光学产品给激光装上翅膀，其生产工艺和对光路理解尤为重要 . 9 2.2、 车载高线数激光雷达前装量产元年已至，激光发射模组居关键地位 . 10 2.2.1、 搭载激光雷达日益成为自动驾驶主流技术发展方向 . 10 2.2.2、 收发模块成本占比高，激光器是核心元器件 . 10 2.2.3、 激光雷达市场空间广阔，高线数产品预计 2022 迎来规模化落地 . 11 2.2.4、 激光在汽车上的应用不止于激光雷达，DMS、AR-HUD、激光
9、大灯亦潜力无限 . 13 2.3、 高端制造域激光器应用广泛，光刻是最高端应用场景 . 14 2.4、 医美市场迎来发展良机，激光美容仪器“轻度介入”深受喜爱 . 15 3、 全面进军中游市场，激光雷达打开千亿空间 . 15 3.1、 上游元器件壁垒高筑，形成稳健基本盘 . 15 3.1.1、 高功率半导体打破国外垄断，发展前景广阔 . 15 3.1.2、 激光光学元器件壁垒高，加持半导体激光器业务如虎添翼 . 17 3.2、 激光雷达核心模块供应商，多方合作加速车载业务发展 . 19 3.2.1、 通过车规级认证，完善产品布局，厉兵秣马布局激光雷达量产时代 . 19 3.2.2、 拿下法雷奥
10、等诸多客户单，获得华为入股，业绩进入快速增长期 . 20 3.3、 医美、泛半导体市场蓄势待发 . 22 3.4、 IPO 募资扩产，加码微光学应用及激光雷达发射模组项目 . 23 4、 盈利预测与投资建议 . 24 5、 风险提示 . 25 附：财务预测摘要 . 26 图表目录图表目录 图 1： 炬光科技自 2007 年成立起始终深耕于激光行业. 4 图 2： 公司在发展中形成九大核心技术 . 5 图 3： 炬光科技基于纵向一体化战略，由元器件供应走向模块集成服务 . 6 图 4： 公司历史营业收入稳健，净利润持续向好（亿元） . 6 图 5： 公司收入集中于激光器和光学元件两大板块 . 6
11、 图 6： 全球激光器销售收入保持持续稳健增长（亿美元） . 7 图 7： 材料加工与光刻应用仍是激光器最大应用领域 . 7 图 8： 激光器是激光设备的核心部件 . 8 图 9： ROE 依靠光的折射实现光束整形 . 9 mNtNtRpRqMxPtRtPmNsOsP6MaO7NnPqQoMsQeRrRrQjMpPrMbRqQyRuOtOtRxNmOqR公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 3 / 28 图 10： DOE 可通过衍射产生各种形状的光斑 . 9 图 11： 微透镜阵列可将能量分布不均匀的光束进行整形 . 10 图 12： 微透镜阵列将光束整形
12、为各类不同的光斑 . 10 图 13： 激光雷达包括机械、半固态、固态三类 . 10 图 14： 激光雷达由发射、扫描、接收、处理四部分组成 . 11 图 15： 发射、接收模块在激光雷达成本占比较高 . 11 图 16： VCSEL 通过垂直发光的方式降低测试成本 . 11 图 17： 2024 年后全球激光雷达市场规模预计超百亿美元 . 12 图 18： 高阶辅助驾驶预计将成为主要应用场景 . 12 图 19： 2016 年至 2020 年全球材料加工与光刻激光器市场规模呈扩大趋势 . 14 图 20： 光刻是芯片制造的核心环节 . 15 图 21： 预计全球医美市场将继续保持稳定增长 .
13、 15 图 22： 全球激光医美市场规模稳步提升 . 15 图 23： 公司的半导体元器件业务产品谱系齐全竞争力强 . 16 图 24： 全球半导体激光器市场规模有望继续增长 . 17 图 25： 半导体激光器业务稳步增长 . 17 图 26： 激光光学产品品类丰富性能优异 . 17 图 27： 晶圆级加工技术可显著提升晶圆尺寸，降低生产成本 . 18 图 28： 激光光学业务导入全球顶级半导体加工厂商，业绩加速成长 . 19 图 29： 激光雷达业务中，模组类产品单车价值量较高，构成公司主要收入来源 . 20 图 30： HFL110 是全球首款 3D Flash 全固态激光雷达. 21 图
14、 31： 大陆 HF110 配套日系两大车型 . 21 图 32： 华为 96 线中长距激光雷达大幅降低生产成本 . 21 图 33： Luminar Iris 最远探测距离达 500 米，将搭载于小马智行 Robotaxi . 22 图 34： 公司的半导体晶圆退火产品供货顶级设备厂商. 23 图 35： UV line 激光剥离系统帮助提升激光剥离效率 . 23 表 1： 半导体激光器光电效率、加工能力、体积具有显著优势，唯独光束质量是短板 . 8 表 2： 2022 年将迎来激光雷达批量上车的高峰 . 12 表 3： 公司全面布局激光雷达光源模组 . 20 表 4： 炬光科技募资主要用于
15、补充流动资金、微光学及激光雷达发射模组等项目 . 24 表 5： 可比公司盈利预测与估值（截至 2021/12/30） . 25 公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 4 / 28 1、 产生光子产生光子+调控光子协同布局，调控光子协同布局，激光上游龙头冉冉升起激光上游龙头冉冉升起 1.1、 国内高功率半导体国内高功率半导体激光器激光器龙头，发力中游模块和系统解决方案龙头，发力中游模块和系统解决方案 布局布局“产生光子”和“调控光子” ，公司成为高功率半导体激光器行业领军企业。“产生光子”和“调控光子” ，公司成为高功率半导体激光器行业领军企业。公司于 20
16、07 年 9 月在西安成立，是激光行业上游龙头之一。成立以来以半导体激光器为起点， 持续专注光子技术基础科学的研发， 并不断向先进制造、 医疗健康等潜在应用领域拓展。2008 年，公司首次推出半导体激光器产品，此后公司在半导体激光器领域持续投入，不断积累核心技术，并于 2015 年主导制定相关国家标准，行业技术领先地位突出。2017 年，公司并购德国激光光学元器件、光子应用模块和系统研发及生产商 LIMO，将自身“产生光子”的能力与 LIMO“调控光子”的能力结合，进一步提升了在微光学领域的技术， 实现了 “产生光子” 结合 “调控光子” 的战略布局，微光学技术不断成长。 2018 年 2 月
17、， 公司旗下德国 LIMO 荣获 “光电子行业奥斯卡”Prism Awards。凭借持续的技术研发与创新，公司持续为固体激光器、光纤激光器生产企业和科研院所、光刻机核心部件生产商、激光雷达整机企业、医疗美容设备、工业制造设备、半导体和平板显示设备制造商等提供核心元器件及应用解决方案，产品逐步被应用于先进制造、汽车应用、医疗健康、科学研究、信息技术等领域。 图图1：炬光科技自炬光科技自 2007 年成立起始终深耕于激光行业年成立起始终深耕于激光行业 资料来源：公司公告、开源证券研究所 1.2、 科学家领衔科学家领衔，尖端技术和工艺壁垒形成深厚护城河，尖端技术和工艺壁垒形成深厚护城河 公司在公司在
18、顶级科学家带领下，顶级科学家带领下，不断深耕不断深耕“产生光子” 、 “调控光子”的基础科学领域“产生光子” 、 “调控光子”的基础科学领域，形形成成九大核心技术九大核心技术。 公司创始人刘兴胜曾任职美国康宁公司、 美国相干公司、 美国恩耐公司高级技术岗位。首席技术官 Chung-en Zah 先生为 Limo GmbH 执行董事，曾任贝尔实验室高级科学家及光电集成研究组负责人以及 Thorlabs, Inc 半导体激光技术研究部高级总监。高管的技术背景一方面帮助公司研发出有竞争力的产品，另一方面也奠定了公司浓厚的技术底蕴。在激光行业上游领域，公司持续积累，在共晶键合、激光产品的热管理、激光产
19、品的热应力控制、界面材料与表面工程、测试分析诊断、线光斑整形、光束转换、光场匀化、晶圆级同步结构化激光光学制造等方向研究深入，形成独有的核心技术积淀。截至 2021 年 9 月 30 日，公司在中国境内取得专利 291 项，境外取得专利 113 项。多重尖端技术和工艺加持下，公司生产的产品被应用于全球顶尖的设备和场景， 例如半导体激光器被应用于拥有 “人造太阳” 之称的国家惯性约束可控核聚变装置项目、光场匀化器被应用于世界顶级光刻机公司产品公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 5 / 28 中。 图图2：公司在发展中形成九大核心技术公司在发展中形成九大核心技
20、术 资料来源：公司官网、开源证券研究所 1.3、 上游原器件形成稳健基本盘上游原器件形成稳健基本盘，中中下游市场延展打开成长空间下游市场延展打开成长空间 公司的业务包含半导体激光、激光光学产品、汽车应用和光学系统业务四大板块。公司的业务包含半导体激光、激光光学产品、汽车应用和光学系统业务四大板块。目前，上游的半导体激光器和激光光学产品构成公司的主要收入来源。半导体激光半导体激光业务业务主要实现“光子的产生” ，以高功率半导体激光元器件为主，分为开放式器件、光纤耦合模块、 医疗美容器件和模块、 工业应用模块等。 以其中的开放式器件为例，该产品基于单个或多个激光二极管芯片封装而成，主要用于固体激光
21、器泵浦，最终应用于科学研究、 工业加工和医学成像等领域中。 激光光学业务激光光学业务主要实现 “光子的调控” ，通过快轴准直镜、光束准直转换系列产品、光场匀化器、微光学透镜模组等一系列产品对激光进行整形，通过调节光斑实现对光子的精密控制，进而在合适的时间把光子传输到合适的位置以实现对光子的高效利用。汽车应用业务汽车应用业务主要包含激光雷达面光源、 激光雷达线光源、 激光雷达光学组件等， 光学系统业务光学系统业务主要包含固体激光剥离线光斑、固体激光退火线光斑等系统。 扎根激光扎根激光上游上游元器件元器件，发力中游，发力中游模组和解决方案模组和解决方案打开打开数数倍市场空间。倍市场空间。激光器上游
22、产品结构复杂、 技术含量高、 客户验证时间长， 一旦被客户选择成为供应商通常会形成长期的合作关系。公司在上游元器件生产领域技术能力逐步成熟，客户体系逐步建立，形成较强壁垒，产品和解决方案已经被固体激光器、光纤激光器生产企业，科研院所， 医美设备厂商， 工业制造设备厂商， 光刻机核心部件厂商， 激光雷达整机企业，半导体和平板显示设备制造商等广泛使用。 下游应用领域包含先进制造、 汽车应用、医疗健康、科学研究、信息技术等。上游产品虽然技术含量较高，但市场规模相对有限， 因此公司也在近年逐步发力中游的光子应用模块和系统， 打开新的发展空间， 实现业务的纵向一体化。 目前， 在汽车领域， 公司当前生产
23、的产品不少都结合了多项核心技术， 以模组形式对外销售。 其中， 激光雷达面光源模组通过将光源和面光斑光束整形元器件集成， 产生面光斑脉冲激光， 可提供给激光雷达整机厂商， 用于其智能驾驶中短距激光雷达产品中。此外在医美、高端制造等领域公司亦有相关产品和解决方案布局。 中下游领域的拓展， 一方面， 面向数倍以上的增量市场为公司打开新的成长空间， 另一方面， 公司亦能够积累对不同应用领域的行业理解， 更好跟进下游市场的需求和变化，优化自身产品，进一步提升公司的竞争优势。 公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 6 / 28 图图3：炬光科技基于纵向一体化战略，由元
24、器件供应走向模块集成服务炬光科技基于纵向一体化战略，由元器件供应走向模块集成服务 资料来源：公司公告、开源证券研究所 1.4、 历史业绩稳定成长，新兴业务蓄势待发历史业绩稳定成长，新兴业务蓄势待发 公司公司历史业绩稳健，未来随着中游产品放量以及业务整合完成，收入和利润有望展历史业绩稳健，未来随着中游产品放量以及业务整合完成，收入和利润有望展现现优异优异成长性成长性。2020 年公司激光光学产品、半导体激光产品业务分别实现收入1.79/1.40 亿元，分别占总收入的 49.72%和 38.89%，其余业务合计实现收入 0.41 亿元，占总收入的 11.39%。收入端增速近年较为平稳，内部业务结构
25、有所变化，其中半导体激光业务 2020 年和 2021 年上半年在下游疫情影响下业务需求减少，而该业务中的预制金锡薄膜陶瓷热沉同时期开始获得国内外光纤激光器厂商批量订单，对冲其他子业务的业绩下滑，因此整体波动不大。而激光光学产品 2019 年由于下游光纤激光器行业景气度下降，以及 LIMO 受到德国经济下滑的影响业绩不佳。2021 年激光光学业务在上半年收入已经超过 2019 年全年， 一方面由于公司对 LIMO 的重组大幅提升了其运营效率，另一方面也由于公司强化了对国内客户的支持，让相关收入大幅提升。而汽车领域的激光雷达产品和光学系统业务蓄势待发，未来有望成为公司新的业务成长点。 图图4：公
26、司历史营业收入稳健，净利润持续向好公司历史营业收入稳健，净利润持续向好（亿元）（亿元） 图图5：公司收入公司收入集中于集中于激光器和光学元件激光器和光学元件两大两大板块板块 数据来源：公司公告、开源证券研究所 数据来源：公司公告、开源证券研究所 -600%-400%-200%0%200%400%-2.00-1.000.001.002.003.004.00营业总收入归母净利润营收同比(%)归母净利润同比(%)0.001.002.003.004.0020021Q1-Q3激光光学产品半导体激光产品汽车应用(激光雷达)产品光学系统产品研发服务及加工服务其他业务公司首次覆盖报告公司
27、首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 7 / 28 2、 激光行业上游激光行业上游元器件元器件市场稳步增长，下游应用百花齐放市场稳步增长，下游应用百花齐放 2.1、 激光光学元件弥补短板，半导体激光器前景广阔激光光学元件弥补短板，半导体激光器前景广阔 2.1.1、 全球激光器行业稳步增长全球激光器行业稳步增长，供应链具有持续成长空间，供应链具有持续成长空间 全球激光器行业有望持续受益于下游激光设备规模增长，材料加工与光刻仍是最大全球激光器行业有望持续受益于下游激光设备规模增长，材料加工与光刻仍是最大应用领域，仪表与传感器行业规模增速可观，随着高功率半导体激光元器件国产替应用领域
28、，仪表与传感器行业规模增速可观，随着高功率半导体激光元器件国产替代进程加快，国产厂商迎来发展良机。代进程加快，国产厂商迎来发展良机。激光设备对于推动我国经济转型升级具有不可替代的作用， 市场需求广阔。 作为激光设备必不可少的激光元器件， 激光器行业将持续受益。据 Laser Focus World 数据，2015 年至 2020 年，全球激光器销售收入由97.1 亿美元增长至 160.1 亿美元，CAGR 为 10.52%。预计 2021 年该市场规模将达到184.8 亿美元，同比增长率约为 15%。当前，我国低、中功率激光核心元器件已基本完成国产替代，高功率半导体激光器核心元器件国产替代未来
29、可期。国内激光厂商已掌握大部分器件制造技术，但部分核心器件如高功率半导体激光芯片等仍依赖进口。而国外激光器龙头企业，例如美国相干公司、美国 IPG 光电、美国 nLight 和法国 Lumibird 等， 则依靠全产业链整合实现产品低成本、 高性能及高稳定性。 根据 Laser Focus World 数据，2019 年全球激光器应用领域中，材料加工与光刻是全球激光主要应用市场，占比 40.94%；其余应用领域中，仪表和传感器行业内激光器市场规模增速较快，由 2016 年 6.15 亿美元增至 14.41 亿美元，CAGR 约为 23.72%，较其他行业领先。近年来，随着激光雷达、3D 传感、
30、生物医学仪器等细分行业的快速发展，仪表和传感器市场规模有望进一步扩大，从而拉动激光器元器件及相关光学应用模组与解决方案的市场需求增长。 图图6：全球激光器销售收入保持持续稳健增长全球激光器销售收入保持持续稳健增长（亿美元）（亿美元） 图图7：材料加工与光刻应用仍是激光器最大应用领域材料加工与光刻应用仍是激光器最大应用领域 数据来源：Laser Focus World、开源证券研究所 数据来源：Laser Focus World、开源证券研究所 2.1.2、 激光器是激光产品最核心部件激光器是激光产品最核心部件 激光器是激光产品最核心部件，直接决定激光器是激光产品最核心部件，直接决定激光激光设备
31、的性能设备的性能。激光起源于 20 世纪 60年代初期， 是指窄幅频率的光伏射线通过受激反馈共振与辐射放大， 产生的准直、 单色、相干的定向光束，被誉为“最准的尺” 、 “最快的刀” ，被广泛应用在焊接、切割、光纤通信、测距、唱片、美容等领域。产生激光的激光器由大量的光学材料和元器件组成，居于整个产业链的中枢位置，通常由光学系统、电源系统、控制系统和机械机构四个部分组成。 其中光学系统主要由泵浦源、 增益介质和谐振腔等元器件组成。 光子通过吸收了泵浦源能量的增益介质产生， 在光学谐振腔内不断反射， 往复运动， 从-5%0%5%10%15%20%25%30%0204060801001201401
32、6000192020 2021E销售收入增长率（右轴）40.94%27.02%12.02%9.03%8.01%2.99%材料加工和光刻应用通信和光存储科研和军事医疗和美容仪器与传感器娱乐、显示与打印公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 8 / 28 而不断放大， 最终通过反射镜射出激光， 形成激光束。 因此激光器的性能往往直接决定激光设备输出光束的质量和功率，是下游激光设备的核心部件。 图图8：激光器是激光设备的核心部件激光器是激光设备的核心部件 资料来源：长光华芯招股说明书、开源证券研究所 2.1.3、 半导体激
33、光器半导体激光器优势显著优势显著，光学整形后，光学整形后进一步进一步打开应用空间打开应用空间 半导体激光器光束质量半导体激光器光束质量有所不足有所不足，但，但光电转换效率等光电转换效率等方面方面优势显著，经过光学整形优势显著，经过光学整形后后有望弥补有望弥补短板短板，在更多领域实现应用在更多领域实现应用。激光器按照增益介质（工作物质）可分为：（1）液体激光和气体激光，该方式效率低下并且需要频繁维护，目前只用于小众场景； （2）自由电子激光器，主要依靠加速器产生的高品质电子书与 NS 交替排列的磁铁阵列波荡器相互作用来产生具备激光品质的高功率相干辐射。目前技术发展不充分，难以广泛使用； （3）固
34、体激光器，主要以晶体或玻璃光纤作为工作物质，以灯（少部分使用）或半导体激光器作为泵浦源； （4）半导体激光器是以半导体材料作为激光介质， 以电流注入激光二极管来产生激光作为泵浦源。 这其中， 固体激光器尤其是光纤激光器具有光束质量好、 能量密度高、 使用方便等优势， 目前广泛应用于雕刻、切割、钻孔等领域。而半导体激光器具有光电转换效率高、体积小、寿命长、可靠性高、 工业化程度高、 成本低等诸多优点， 但由于半导体激光器直接产生的光束质量较差， 所以应用的领域受限， 通常作为泵浦源出现在固态激光器中。 然而在实际应用中， 一些场景并不需要高光束质量的激光， 只要满足特定应用所要求的光斑形状、功率
35、密度和光强分布即可。而激光光学产品恰好可以起到这一作用，经过激光光学产品的整形， 低光束质量的半导体激光也可以在焊接、 退火、 激光雷达等领域应用，完美弥补半导体激光器的不足，发挥该技术路线的优势。未来半导体激光器在激光光学元件搭配下将拥有越来越多的应用场景。 表表1：半导体激光器光电效率、加工能力、体积具有显著优势，半导体激光器光电效率、加工能力、体积具有显著优势，唯独光束质量是短板唯独光束质量是短板 对比项目对比项目 指标说明指标说明 CO2激光器激光器 （气体）（气体） YAG 激光器激光器 （固体）（固体） 薄盘激光器薄盘激光器 （固体）（固体） 光纤激光器光纤激光器 半导体半导体 激
36、光器激光器 波长 m 数值越小，加工能力越强 10.6 1.06 1.01.1 1.01.1 0.91.0 典型电光效率% 数值越大，效率越高，耗电越小 10 5 15 30 45+ 光束质量 BPP（4/5kw） 数值越小，光束质量越好 6 25 8 4m2 1m2 1m2 体积 体积越小，适用场合越多 大 最大 较大 非常小 非常小 资料来源：创鑫激光招股说明书、开源证券研究所 2.1.4、 激光光学产品激光光学产品给激光装上翅膀，给激光装上翅膀，其其生产工艺生产工艺和对和对光路理解尤为重要光路理解尤为重要 激光光学产品是激光的“加工器” ，生产工艺和光路理解激光光学产品是激光的“加工器”
37、 ，生产工艺和光路理解对对制备制备激光光学器件来说激光光学器件来说是是最重要的最重要的环节环节。激光的整形常用到的激光光学元器件包含微透镜阵列、光束准直器等， 其能够帮助调整激光的光场强度分布、 光斑形状和功率密度， 进而让半导体激光器发出的激光取得最好的应用效果和应用价值。以微透镜阵列为例，其表面由通光孔径及浮雕深度为微米级的透镜组成阵列， 最小功能单元也是球面镜、 非球面镜、 柱镜、棱镜等，能在微光学角度实现聚焦、成像、光束变换等功能，由于单元尺寸小，集成精度高，可以完成很多传统光学元件无法完成的功能。微透镜阵列可分为折射型 （ROE） 和衍射型 （DOE） 两类， 折射型微透镜阵列主要依
38、靠几何光学的折射原理，当激光照射到微透镜上时，微透镜阵列上的每个小透镜单元都可以将一小部分激光折射到满足要求的位置，进而实现对激光光束的精确整形。衍射型微透镜阵列主要基于物理光学的衍射原理，透镜阵列表面的浮雕结构形成衍射单元，激光经过这些衍射单元后在一定距离产生干涉， 形成特定的光强分布。 微光学产品对精度要求高，如衍射光学元件对光的入射角度敏感， 需要较好的光路调整精度和稳定性； 同时， 微光学元器件的生产工艺亦是考验厂商竞争力的核心环节，目前主流的生产方式有精密模压、晶圆级光学镜头（WLO）以及晶圆级玻璃（WLG）三类工艺，其中模压方案产出的产品耐久性差，通常用于低功率、低成本场景；晶圆级
39、光学镜头（WLO）技术被苹果应用于手机的 3D 结构光发射模组，主要专利集中于少数国外公司手中；相比晶圆级光学镜头工艺（WLO） ，晶圆级玻璃工艺（WLG）所生产的产品具有更小的尺寸和更优异的光学特性以及更好的耐久性， 因此 WLG 也有望替代 WLO 成为微透镜阵列的主要制备方案，国内的炬光科技在该工艺方向技术储备遥遥领先。除此之外，微光学元器件的设计和生产也考验厂商对于光路的理解，如何搭配光束整形等技术生产出更适合下游应用场景的产品，亦非常重要。 图图9：ROE 依靠光的折射实现光束整形依靠光的折射实现光束整形 图图10：DOE 可通过衍射产生各种形状的光斑可通过衍射产生各种形状的光斑 资
40、料来源：炬光科技公众号 资料来源：炬光科技公众号 公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 10 / 28 图图11：微透镜阵列可将能量分布不均匀的光束进行整形微透镜阵列可将能量分布不均匀的光束进行整形 图图12：微透镜阵列微透镜阵列将将光束光束整形为整形为各类各类不同不同的的光斑光斑 资料来源：炬光科技公众号 资料来源：炬光科技公众号 2.2、 车载车载高线数高线数激光雷达前装量产元年已至，激光发射模组居关键地位激光雷达前装量产元年已至，激光发射模组居关键地位 2.2.1、 搭载搭载激光雷达激光雷达日益成为自动驾驶主流技术发展方向日益成为自动驾驶主流技术发展方
41、向 智能化正接替电动化成为汽车下一阶段的发展方向，配备先进传感器的高阶自动驾智能化正接替电动化成为汽车下一阶段的发展方向，配备先进传感器的高阶自动驾驶更是国内自主厂商借助智能化弯道超车的重点。驶更是国内自主厂商借助智能化弯道超车的重点。 其中， 激光雷达因其探测距离远、探测精度高、 响应速度快、 受环境干扰影响较少及可近似全天候工作等优势， 成为大部分整车厂提高汽车智能驾驶水平的主流选择。激光雷达技术路线多样，主要包括以 Velodyne 为代表的机械式激光雷达，以 Luminar、法雷奥、大疆、华为等代表的半固态式激光雷达，以及性能优越但技术仍处瓶颈期的固态激光雷达。与特斯拉等领先厂商相比，
42、在软件和算法落后的背景下，其他整车厂商更倾向于选择激光雷达+高精度地图作为 L3 级别自动驾驶的解决方案。随着华为、大疆等跨界玩家的入局，激光雷达性能大幅提升，成本也将降低至万元以内，整车厂激光雷达前装意愿不断增强，我们预计我们预计 2022 年将是车载年将是车载高线数高线数激光雷达激光雷达大批量大批量前装上车元年，规模化量产的前装上车元年，规模化量产的拐点即将到来拐点即将到来。 图图13：激光雷达包括机械激光雷达包括机械、半固态、固态三类半固态、固态三类 资料来源：Yole 2.2.2、 收发模块成本占比高，激光器是核心收发模块成本占比高，激光器是核心元元器件器件 激光雷达主要分为激光发射模
43、块、扫描系统、接收模块及信息处理激光雷达主要分为激光发射模块、扫描系统、接收模块及信息处理系统系统四个部分，四个部分，发射及接收模块成本占比高达发射及接收模块成本占比高达 60%。发射模块。发射模块包括激励源、激光器、光束控制器与发射光学系统； 扫描系统扫描系统通过旋转电机、 扫描镜、 准直镜头与窄带滤光片等形式实现改变激光束的空间投射方向的功能 （Flash 激光雷达方案不包括扫描方案） ； 接收模块接收模块则主要为光电探测器；后端信息处理后端信息处理部分则与放大器、FPGA（主控单元）芯片、模拟芯片密不可分，其主要实现对激光发射模块、接收模块和扫描模块的控制以及数据处理和传输。据汽车之心描
44、述，发射、接收模块占据激光雷达成本的 60%左右。公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 11 / 28 发射模块中所需要的微光学器件包括激光器准直元器件、耦合元器件、光束形态转换元器件、 光场匀化扩束器等。 这些器件的性能将直接影响激光光源的形成、 激光雷达光束探测距离、分辨率、均匀度，是整个发射模块的技术关键。 图图14：激光雷达由发射、扫描、接收、处理四部分组成激光雷达由发射、扫描、接收、处理四部分组成 图图15：发射、接收模块在激光雷达成本占比较高发射、接收模块在激光雷达成本占比较高 资料来源：汽车人参考、开源证券研究所 数据来源：汽车之心、开源证券研
45、究所 其中，激光器作为车载激光雷达发射系统的核心器件之一，正由其中，激光器作为车载激光雷达发射系统的核心器件之一，正由 EEL 向向 VCSEL 演演进。进。激光器的选择需综合考虑实际应用环境、技术方案、性能需求以及成本需求。目前常见的激光器主要包括半导体边发射激光器（EEL） 、半导体垂直腔面发射激光器（VCSEL）以及光纤激光器等。EEL 作为光源具有高发光功率密度的优势，但 EEL激光器发光面位于半导体晶圆的侧面，生产中需进行切割、翻转、镀膜、再切割的工艺步骤， 往往只能通过单颗一一贴装的方式与电路板整合。 与此同时， 每颗激光器需独立手工装调，对产线工人的手工装调技术依赖性较大，生产成
46、本高且一致性难以保障。有别于 EEL，VCSEL 的光源发射方向与芯片垂直，一方面使得其可直接在晶圆上进行光斑测试，测试成本较 EEL 更低，另一方面 VCSEL 大多采用直接调制，腔长短、集成难度低，在传感领域的性能及量产能力都更为突出。近年来，国内外多家 VCSEL 激光器公司纷纷开发多层结 VCSEL 激光器，据禾赛科技招股书，多层结VCSEL 激光器将发光功率密度提升了 510 倍。未来，VCSEL 有望逐渐取代 EEL 成为主流激光元器件。 图图16：VCSEL 通过垂直发光的方式降低测试成本通过垂直发光的方式降低测试成本 资料来源：禾赛科技招股书 2.2.3、 激光雷达市场空间广阔
47、，激光雷达市场空间广阔，高线数产品预计高线数产品预计 2022 迎来规模化落地迎来规模化落地 63%23%10%5%收、发模组人工调试机械装置等控制模组公司首次覆盖报告公司首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 12 / 28 ADAS、无人驾驶成为激光雷达下游主要应用场景，激光雷达市场空间广阔。、无人驾驶成为激光雷达下游主要应用场景，激光雷达市场空间广阔。激光雷达下游应用领域广泛， 主要可分为无人驾驶、 高阶辅助驾驶、 服务机器人和车联网行业。随着激光雷达在车载领域的推进，针对测试与高精地图测绘领域的激光雷达市场将迎来顶峰，乘用车前装量产成为未来主要发展方向。据 Frost&S
48、ullivan 预测，2025 年高级辅助驾驶、无人驾驶、车联网和服务机器人领域分别占激光雷达市场总规模的 34.64%、 26.30%、 33.81%和 5.26%。 2025 年全球激光雷达市场规模将达 135.4亿美元（折合人民币近 1000 亿元） ，2019-2025 年 CAGR 为 64.5%。与此同时，我们统计了近年明确宣布搭载激光雷达的车型，发现 2022 年将是车载高线数激光雷达量产上车的高峰，随后激光雷达的需求将进入快速成长期。考虑到高阶自动驾驶渗透率仍然较低，且无人机、车联网等领域的应用需求有望随激光雷达成本下降而持续释放，预计未来我国激光雷达市场将超千亿。 图图17：
49、2024 年后全球激光雷达市场规模预计超百亿美元年后全球激光雷达市场规模预计超百亿美元 图图18：高阶辅助驾驶预计将成为主要应用场景高阶辅助驾驶预计将成为主要应用场景 数据来源：Frost&Sullivan、开源证券研究所 数据来源：Frost&Sullivan、开源证券研究所 表表2：2022 年将迎来激光雷达批量上车的高峰年将迎来激光雷达批量上车的高峰 品牌品牌 配套车型配套车型 量产时间量产时间 激光雷达激光雷达 激光雷达型号激光雷达型号 供应商供应商 线数线数 蔚来 ET7 2022 1 猎鹰 图达通 - 理想 X01 2022 预计 1 可能为 AT128 禾赛科技 128 线 小鹏
50、 P5 2021.09 2 Horiz 大疆 Livox 等效 44 线 G9 2022 2 RS-LiDAR-M1 速腾聚创 125 线 威马 M7 2022 3 RS-LiDAR-M1 速腾聚创 125 线 高合汽车 HiPhi Z 2022 1 可能为 AT128 禾赛科技 128 线 哪吒 哪吒 S 2022 3 华为激光雷达 华为 96 线 长城沙龙 机甲龙 2022 4 华为激光雷达 华为 96 线 长城摩卡 高端车型 2022 3 Inext Ibeo 全固态 Flash 长安阿维塔 E11 2022 3 华为激光雷达 华为 96 线 广汽埃安 LX 2022 3 RS-LiDA
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