大尺寸激光晶體、彩色寶石項目計劃書

1、大尺寸激光晶體、彩色寶石項目計劃書項目名稱 大 尺 寸 激 光 晶 體 與 彩 色 寶 石 產(chǎn) 業(yè) 化 技術(shù)領(lǐng)域 新 材 料申請人地址電話傳真電子郵件 聯(lián)系人、 項目概述公司簡介有能集團，公司注冊資本 10888萬元，總資產(chǎn)逾 40 億元，擁有八個產(chǎn)業(yè)基 地，占地 60 余萬平方米，下轄一個設(shè)計院和 16 家子公司，產(chǎn)品涉及成套電氣、 電力自動化、 智能元器件、電控系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域， 擁有藍寶石到燈具的完整 LED 產(chǎn)業(yè)鏈，是以電氣設(shè)備研發(fā)制造為主的大型集團化企業(yè)。江蘇有能光電有限公司最早是從事藍寶石晶體生產(chǎn)經(jīng)營的公司， 公司成立于 2011 年，位于鎮(zhèn)江市高新技術(shù)園區(qū)，公司注冊資本 1億元人民

2、幣，是有能集團 全資子公司。由于 2011-2012 兩年藍寶石價格迅速下降，藍寶石晶體經(jīng)濟利益 越來越小，公司開始產(chǎn)品轉(zhuǎn)型，依托原有設(shè)備及技術(shù)，歷時 4 年研發(fā)掌握了大 尺寸透明、半透明光學材料高溫傳熱機制、突破了大尺寸透明材料各種技術(shù)難 點，利用公司原有設(shè)備成功生長出直徑 260mm C向藍寶石、 260mm 鈦寶石、 藍色藍寶石及祖母綠寶石、 170mm 純 YAG晶體，實現(xiàn)了大尺寸、低成本、高質(zhì) 量光學晶體材料的突破。目前公司致力于大尺寸激光晶體、光學功能晶體、彩 色寶石、金屬單晶等產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)。發(fā)明團隊由于透明材料的傳熱不僅有熱傳導， 還存在熱輻射， 所以材料的折射率、 吸 收系

3、數(shù)、發(fā)射率，界面處的形狀、光潔度等等因素都會對熱傳導有著極大的影 響，尤其是生長 1900以上的氧化物晶體時， 熱輻射傳熱成為主要的傳熱方式， 傳熱機制更加復雜。美國的 GT 公司在熱交換法生長近體領(lǐng)域研究多年，就是 因為無法突破高溫氧化物晶體生長技術(shù)難點而破產(chǎn)倒閉，另外一家ARC公司，雖然在 GT 公司研究的基礎(chǔ)上又做了多年更深入的研究，仍舊無法解決大尺寸 透明氧化物晶體生長的質(zhì)量問題。因此，為了研究高溫透明半透明材料的傳熱 機制，公司引進了多位傳熱和晶體生長領(lǐng)域的專家， 同時引進了 CrysMas、CGSim、 FEMAGSoft三款熱場模擬軟件，并與西安交通大學聯(lián)合開發(fā)一款更先進的熱場

4、模擬計算軟件。通過多年模擬計算與實驗相結(jié)合的手段，公司創(chuàng)造性的實現(xiàn)了 大尺寸透明晶體材料的生長。曾參與有能光電項目研究的人員如下：徐軍教授， 2013 年受聘于公司技術(shù)總監(jiān)，博士生導師、國家一級研究員， 師從我國著名光學、材料科學家干福熹院士，自 1986 年起一直從事藍寶石晶 體、激光和光學晶體（鈦寶石激光晶體）的研究。曾利用坩堝下降法法成功直 徑最大達 150mm 鈦寶石晶體、 溫梯法生長 150mmNd:YAG激光晶體。曾獲國家科技進步二等獎，入選國家百千萬人才工作者，是我國光電材料的領(lǐng)軍人物。劉立軍教授， 西安交通大學能源與動力工程學院教授。 劉教授是晶體材料制備及生長的專家，其課題組

5、專注于硅，藍寶石等各種晶體的物理生長及模擬。丁國強副總經(jīng)理，畢業(yè)于北京有色金屬研究總院紅外光學材料專業(yè)、 自 2007 年開始垂直梯度凝固技術(shù)生長砷化鎵單晶、熱交換法藍寶石晶體生長研究， 2012年 9月加入有能光電，負責公司技術(shù)研發(fā)工作。馬文成博士， 西安交通大學在讀博士， 是目前國內(nèi)透明材料傳熱計算領(lǐng)域的專家，在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表了多篇論文，受到了業(yè)內(nèi)專家的一致好評。產(chǎn)品及應用介紹產(chǎn)品名稱： Ti:Al 2O3 激光晶體及元件 特征：圖 1 Ti:Al2O3 激光晶體產(chǎn)品性能： Ti:Al2O3激光晶體具有增益帶寬、峰值增益截面大、量子效率高、熱 導率高、激光破壞閾值高和熱穩(wěn)定性等綜合優(yōu)點，是超

6、快、超強飛秒激光和高 功率可調(diào)諧激光系統(tǒng)優(yōu)良的振蕩及放大介質(zhì)。同時還具有最優(yōu)良的光學、物理 化學和機械性能，特別是熱傳導性能好。因此， Ti:Al2O3 是國際公認的最佳寬 帶可調(diào)諧激光晶體材料和產(chǎn)生超快高功率激光運轉(zhuǎn)的最重要工作介質(zhì)。用途： Ti:Al2O3 激光晶體是超強、超快、可調(diào)諧激光系統(tǒng)的主要工作物質(zhì)， 并且只有鈦寶石克爾透鏡鎖模激光器可獲得小于 6fs 的超短脈沖寬度。目前，Ti:Al2O3 激光晶體被廣泛地應用于環(huán)境污染監(jiān)測、醫(yī)療診斷、軍事應用、瞬態(tài) 光學、激光光譜、激光化學、激光遙感、激光雷達學等領(lǐng)域。產(chǎn)品名稱以 YAG、藍寶石為基質(zhì)的彩色寶石特征圖 2 粉色藍寶石及飾品產(chǎn)品性

7、能：通過摻入各種著色離子，形成與天然寶石具有同樣顏色的寶石材料， 目前主要產(chǎn)品有粉色藍寶石、紫色藍寶石、藍色藍寶石及祖母綠寶石。用途：作為寶石材料， 與各種貴金屬材料鑲嵌成戒指、項鏈、手鏈等各種飾品；用在一些服裝、電子設(shè)備上作為飾品產(chǎn)品名稱Nd:YAG激光晶體及元件特征圖 3 Nd:YAG激光晶體產(chǎn)品性能： Nd:YAG激光晶體具有非常優(yōu)越的光譜和激光特性；從最低溫度至熔 點， YAG的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，并且在固相中不存在相變。 YAG的強度和硬度較紅寶石 稍低，在加工過程中不會引起應力損傷，是一種性能優(yōu)良的固體激光器的工作 物質(zhì)。用途： Nd:YAG激光晶體應用最廣泛、用量最大，是高功率固體激光器主

8、要 的工作物質(zhì)。在國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展：激光加工、激光治療、激光存儲、激光 顯示及環(huán)境監(jiān)測；在國家安全：激光測距、激光雷達、激光通訊；軟殺傷和硬 殺傷戰(zhàn)術(shù)激光武器等方面有著重要、深遠的應用前景。、 市場分析鈦寶石行業(yè)現(xiàn)狀與市場前景分析美國晶體系統(tǒng)公司 (Crystal Systems采) 用熱交換法 (HEM)可生長出直徑 8 英寸 的 Ti:Al2O3晶體，但價格昂貴、交貨期長( 1 年)，質(zhì)量不穩(wěn)定，并且由于國 防原因，美國不會輕易出口。中科院上海光機所采用溫梯法 (TGT)可生長出 110mm 鈦寶石晶體毛坯， 產(chǎn)品 主要提供給日本即與國內(nèi)科研單位和代理商，全球市場占有率低。但由于溫梯 法

9、通過水冷籽晶桿釋放導出的結(jié)晶潛熱能力有限，加上受保溫材料和發(fā)熱體耐 溫性的限制無法獲得足夠的溫度梯度，使得溫梯法生長更大尺寸的晶體變得十 分困難，晶體生長的成品率低，目前已停產(chǎn)。Ti:Al2O3作為三大基礎(chǔ)激光晶體之一，具有發(fā)射帶寬、發(fā)射截面大、熱導率 高、損傷閾值高、物化性能優(yōu)良等優(yōu)點，被廣泛應用于環(huán)境污染監(jiān)測、軍事應 用、瞬態(tài)光學、激光光譜、激光化學、激光遙感、激光雷達學等領(lǐng)域；它是目 前應用最為廣泛的可調(diào)諧激光晶體和產(chǎn)生超快高功率激光運轉(zhuǎn)的最重要工作介 質(zhì)，并且已成為無可替代的超快激光材料，其應用和市場穩(wěn)定，需求量大。超 快激光器雖然市場規(guī)模較小， 但增長速度是整個激光器市場的兩倍。 資

10、料顯示， 超快脈沖激光器市場目前規(guī)模約為 4.5 億美元，到 2019 年，總額有望超過 14 億美元。兆瓦峰值功率、皮秒和飛秒脈沖寬度的超快激光器在加工領(lǐng)域 3C 產(chǎn) 業(yè) (包括計算機、通信和消費電子產(chǎn)品如智能電話、平板電腦器件領(lǐng)域)將取得迅猛發(fā)展。 在生物醫(yī)療行業(yè)、硬脆透明材料和金屬加工中的應用也日漸增多。Hesa research 研究報告摻釹釔鋁石榴石激光晶體行業(yè)現(xiàn)狀與市場前景分析作為迄今為止最為重要的激光晶體，摻釹釔鋁石榴石（ Nd：YAG）已成為目 前世界上最成熟、 最主流的激光晶體材料， 在固體激光應用領(lǐng)域占據(jù)十分重要的 地位。全世界固體激光器中 50%以上都采用摻釹釔鋁石榴石（

11、 Nd：YAG）激光晶 體，摻釹釔鋁石榴石（ Nd：YAG）激光晶體亦是高功率固體激光器的首選材料。 作為摻釹釔鋁石榴石 （Nd：YAG）系列激光晶體產(chǎn)品傳統(tǒng)的下游激光設(shè)備行業(yè) （主 要包括激光醫(yī)療美容、國防軍工、工業(yè)加工）仍處在較快的發(fā)展時期。隨著我國 經(jīng)濟的快速發(fā)展， 激光設(shè)備行業(yè)正處于從成長期向成熟期發(fā)展的階段。 未來五年 內(nèi)，激光設(shè)備行業(yè)將持續(xù)增長。 考慮到激光晶體材料作為整機備件和零件更換等 因素，下游激光應用設(shè)備行業(yè)對以摻釹釔鋁石榴石（ Nd：YAG）為代表的 YAG系 列激光晶體的需求增長速度應大于其自身的增長速度。由于固體大功率脈沖激光焊接技術(shù)和設(shè)備的應用加快普及， 以及美容、

12、醫(yī)療 對激光器的大量需求， 對高質(zhì)量 YAG系列激光晶體的需求迅速增長。 根據(jù) Factor & Equilibrium 發(fā)布的研究報告， 截止到 2016 年，摻 Nd:YAG激光晶體產(chǎn)值達 9.42 億元人民（ 1.385 億美元），并預測在 2017-2025 年期間，市場將以 3.1%復合速 率增長，至 2025年市場將增加到 12.33億人民幣（ 1.813 億美元）。三、競爭優(yōu)勢 公司的競爭優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 1設(shè)備優(yōu)勢，公司進口的晶體生長設(shè)備是目前業(yè)內(nèi)控溫精度最高、熱交換 效率最大、 熱流控制最好的全自動化晶體生長設(shè)備。 設(shè)備采用全金屬熱場， 生長 氣氛可依據(jù)摻雜元素價

13、態(tài)需要可調(diào)整為還原性氣氛、 氧化性氣氛和中性氣氛， 這 對于激光晶體摻雜元素所需的價態(tài)控制有著極大的影響； 設(shè)備擁有完整的晶體生 長速率監(jiān)控系統(tǒng)， 可以完全實現(xiàn)晶體生長速率的精確控制， 充分保證了高質(zhì)量單 晶的生長；采用當前最先進的測控溫裝置， 2100溫度下，控溫精度可以做到 0.01；采用高效的熱交換系統(tǒng)，氦氣采用密閉式循環(huán)、氣流量控制精度可達 0.01L/min；擁有溫度梯度調(diào)整系統(tǒng)，依據(jù)生長材料的物性調(diào)整最佳的生長溫度 梯度等。技術(shù)優(yōu)勢，公司技術(shù)起點較高，起步于美國多年熱交換法生長晶體技術(shù) 的積累，并吸收了國內(nèi)多年熱交換技術(shù)的經(jīng)驗和高溫透明材料傳熱的研究成果。 公司擁有業(yè)內(nèi)最成熟的熱場

14、模擬計算技術(shù)， 計算結(jié)果與實驗結(jié)果吻合度較高， 可 以有效的指導研發(fā)與生產(chǎn)；技術(shù)團隊集結(jié)了傳熱、材料、晶體生長方面的專家， 專業(yè)搭配合理；掌握了氧化物晶體材料熔融狀態(tài)與高溫晶體狀態(tài)下的傳熱機制， 高溫晶體材料熱歷史對質(zhì)量影響機制， 可以根據(jù)不同氧化物材料給出最佳的工藝 條件；掌握了不同摻雜元素在多種氧化物晶體中摻雜的控制機制， 可以根據(jù)晶體 材料要求，實現(xiàn)摻雜元素濃度、價態(tài)的控制。成本優(yōu)勢，公司可以根據(jù)不同的晶體材料與摻雜要求，采用各種不同的 保溫材料降低能耗； 采用價格較便宜的鎢鉬坩堝代替銥金、 鉑金坩堝， 并使坩堝 可以多年重復使用； 采用不同氣氛下原位退火， 減少晶體生產(chǎn)流程； 晶體生長

15、過 程全自動化控制， 節(jié)約勞動力成本。 這些措施可以將大尺寸激光晶體生長成本降 低 60%左右。尺寸較大、利用率高，公司激光晶體當前最大可以生長至 260mm，設(shè)備 擁有最大直徑 330mm 的潛力。熱交換技術(shù)生長晶體核心在側(cè)面，可以加工成 200mm 以上的激光晶體材料。材料的利用率最高可以達到 60%以上。具體到產(chǎn)品上，其優(yōu)勢如下：鈦寶石產(chǎn)品競爭優(yōu)勢： 目前晶體尺寸直徑 260mm，達到美國 GT 公司同期水 平，但由于我們采用全金屬熱場， 晶體無碳污染和氧空位缺陷， 晶體質(zhì)量高于美 國公司。摻釹釔鋁石榴石產(chǎn)品競爭優(yōu)勢： 直接利用鎢坩堝取代昂貴的銥金坩堝進行生 長，而且坩堝可以重復利用，

16、所以坩堝成本幾乎可以忽略不計， 原料利用率可以 達到 95%以上，較直拉法的 30%高很多；彩色寶石產(chǎn)品競爭優(yōu)勢： 目前國內(nèi)外主要采用火焰法、 直拉法及透明陶瓷燒 結(jié)等方法生長彩色寶石， 上述方法無法有效的將摻雜元素融入進寶石， 有的即使 摻進去了但透明度、缺陷影響使其無法達到飾品的等級，更達不到寶石的等級。 公司目前能夠有效將鈦、鐵、釩、鉻、鈷、鎳等原素按照合適的價態(tài)、一定的濃 度有效的摻入晶體中，形成的產(chǎn)品均達到寶石級別。四、目標市場與營銷策略產(chǎn)品的細分市場、目標顧客群 : 以激光技術(shù)為主的光電子產(chǎn)業(yè)所涉及到的技術(shù)領(lǐng)域：科研院所、高等學校、 工業(yè)系統(tǒng)、 軍事部門、醫(yī)療與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等成為該

17、產(chǎn)品的銷售市場， 目標市場 明確、群體廣泛。營銷策略充分利用項目產(chǎn)品優(yōu)越的性價比， 獲取業(yè)績，形成品牌影響力； 通過制定靈 活的銷售結(jié)算政策，吸引社會銷售資源；通過擴大產(chǎn)能規(guī)模，降低成本，調(diào)優(yōu)價 格，完善服務，不斷提高產(chǎn)品性價比， 形成競爭的綜合優(yōu)勢， 逐步覆蓋國內(nèi)市場； 通過參加國際、國內(nèi)產(chǎn)品展銷會，提升價值優(yōu)勢與服務能力，擴大產(chǎn)品宣傳，擠 占國際市場份額。彩色寶石產(chǎn)品銷售采取兩個模式： 一是向客戶提供原料， 二是通過加工， 形 成自主的珠寶品牌。 目前已與國外一家珠寶商建立了聯(lián)系， 該公司的采購量已超 出我公司能夠供貨的范圍。 自主品牌正在營建當中， 自主的彩色寶石產(chǎn)品預計今 年年初入市。

18、五、發(fā)展規(guī)劃鈦寶石晶體發(fā)展規(guī)劃考慮鈦寶石晶體產(chǎn)品的市場規(guī)模， 運行 5 臺設(shè)備來生產(chǎn)鈦寶石， 其中生產(chǎn)放 大器用 2 臺，生產(chǎn)高濃度的激光棒 3 臺，考慮到鈦寶石產(chǎn)品規(guī)格的多樣性以及工 藝的復雜性，第一年實現(xiàn)年產(chǎn) 30 爐目標，第二年年產(chǎn)達到 40 爐，產(chǎn)值達到 6000 萬元。摻釹釔鋁石榴石晶體發(fā)展規(guī)劃摻釹釔鋁石榴石晶體產(chǎn)品市場規(guī)模較大， 公司主要利用自身的成本和尺寸優(yōu)勢，瞄準美容激光棒和高功率固體激光器，公司運行 20 臺設(shè)備來生產(chǎn) Nd:YAG 激光晶體，第一年 10臺設(shè)備運行，實現(xiàn)年產(chǎn) 80 爐目標，實現(xiàn)年收入 3200萬元； 第二年長晶爐增加到 20 臺，滿產(chǎn) 160爐激光晶體，年產(chǎn)

19、值達到 6400 萬。彩色寶石發(fā)展規(guī)劃彩色寶石市場發(fā)展很快，產(chǎn)品顏色需求變化較快，公司需要運行 25 臺設(shè)備 來生產(chǎn)，第一年運行長晶爐 5 臺，實現(xiàn) 40 爐目標，年產(chǎn)值達 2000 萬元；第二年 運行 25 臺設(shè)備年產(chǎn)達到 200 爐，年產(chǎn)值 10000萬元。六、風險因素及對策該項目屬于高新技術(shù)產(chǎn)品， 無自然災害風險。 由于項目所涉及的領(lǐng)域及項目 相關(guān)研究內(nèi)容專業(yè)性較強， 因此需要豐富的理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗， 同時需要專業(yè) 技術(shù)人才的研究與開發(fā)。 項目實施過程中，會遇到各種不確定性風險， 其中包括：1.技術(shù)風險：生長高品質(zhì)大尺寸激光晶體所需的設(shè)施、設(shè)備不夠完善，影響 到晶體生長技術(shù)的適用性、先

20、進性、完整性、可行性和可靠性，從而產(chǎn)生技術(shù)性 風險。 通過增強操作者的責任心、提高設(shè)備的自動化，儀器的靈敏度及操作的 規(guī)范性來解決激光晶體生長技術(shù)所存在的風險。2.市場風險：影響激光晶體的市場需求是晶體的品質(zhì)及尺寸。防范手段，采 用可重復鎢坩堝生長更大尺寸激光晶體；進一步優(yōu)化工藝參數(shù)提高產(chǎn)品利用率， 提高產(chǎn)品品質(zhì)；進一步研究使用新型保溫材料，降低能耗。七、投融資計劃 項目初期投資包含了土地，工程基建，生產(chǎn)設(shè)備，公用工程設(shè)備，辦公交通 等幾方面，總體投資在 2.85 億左右。項目計劃分為 2期，第一期 20臺長晶爐的規(guī)模，二期擴產(chǎn) 30臺設(shè)備，為配合 公用工程運行的最佳經(jīng)濟規(guī)模， 項目完成后，

21、廠區(qū)將有 50臺長晶爐， 6-10臺掏棒 設(shè)備及外圍的公用工程設(shè)備全天 24小時持續(xù)運行。此外，園區(qū)還將建設(shè)行政樓，研發(fā)樓，食堂，員工宿舍，倉庫，花園，停車 場等一系列辦公，生產(chǎn)，研發(fā)，市場銷售等相關(guān)場所。綜上所述，計劃總共兩期， 50臺長晶爐以及所需要的配套公用工程和掏棒設(shè)備，總的建設(shè)投資額如下表所示：項目品名數(shù)量金額（萬元）年折舊公用工 程土地110 畝100020廠房及配套設(shè)施2350112供電工程設(shè)施110089供水及配套設(shè)備工程120097生產(chǎn)設(shè) 備長晶爐50臺225001827晶體掏棒設(shè)備2臺15012辦公設(shè) 施辦公設(shè)備20032總計285002190表 1. 兩期總的公用工程項目

22、及設(shè)備資金概況一期投資 20 臺長晶爐及公用工程等，共計需要資金 1.5 億元，二期追加 30 臺長晶爐，需要資金 1.35億元，兩期固定資產(chǎn)投資 2.85 億元。八、投資收益預測 產(chǎn)出情況分析本項目運行 50 臺進口熱交換晶體生長設(shè)備，生產(chǎn)鈦寶石晶體、 Nd:YAG激光 晶體和彩色寶石。產(chǎn)品鈦寶石產(chǎn)品 5 臺YAG產(chǎn)品 20 臺彩色寶石產(chǎn)品 25 臺數(shù)量（爐 次）單價 （萬）金額 （萬）數(shù)量（爐 次）單價 （萬）金額 （萬）數(shù)量（爐次）單價 （萬）金額 （萬）年產(chǎn)量401506,000160406,4002005010,000表 2. 項目產(chǎn)出分析市場營銷及利潤估算三年財務數(shù)據(jù)預測單位：萬元

23、區(qū)分2018年2019年2020年金額占比金額占比金額占比營業(yè)收入11,48715,31619,145營業(yè)成本3,714 32.33%4,162 27.17%4,610 24.08%主營稅金及附加0.00%440.29%3451.80%營業(yè)費用9428.20%1,2107.90%1,4367.50%管理費用6926.02%9005.88%1,0705.59%財務費用8107.05%9906.46%1,1105.80%營業(yè)利潤5,329 46.39%8,010 52.30%10,574 55.23%企業(yè)所得稅1,332 11.60%2,002 13.07%2,644 13.81%凈利潤3,997 34.79%6,007 39.22%7,931 41.42%三年投資回報率89.67%備注：固定資產(chǎn)進項稅留抵