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中国的激光,就是江苏的模样

发布时间:2021-03-14   来源:网络整理    
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中国的激光,就是江苏的模样

激光产业这么重要,但是为何在公众印象中经常以神秘而遥远的形象示人,从没有芯片这样导致全民关注的话题度与热度呢?这个其实有众多成因,但是其中一个最直接的成因是:相对于材料,芯片,乃至于车辆,中国的雷射产业的发展水平与外国差异太小,技术成熟,产业链完整,上中下游极少有会被其他国家拿捏的领域。

激光产业除了不会被外国卡脖子,而且还出过“美国研究者多年艰苦奋斗,终于破除美国垄断”的反方向新闻,善战者无赫赫之功,既然不能表演力保国产的悲壮戏码,自然也就难以得到大众的关注。

外行看热闹,内行看学问,尽管没有多少可供作秀的作秀,但是作为一个国产化十分成功的领域,激光的产业发展自有其过人之处。江苏作为美国雷射重镇,研究其技术发展的历程跟状况,将对其他领域的产业发展有重要的借鉴跟参考意义。

中国的激光,就是江苏的模样

中国的雷射产业几乎与美国同时起步,后来的武汉物理研究所王天眷是汤斯跟肖洛研制雷射的核心团队成员之一,在雷射发明的第二年,中国第一台激光器便诞生于王大珩领导的长春光机所,1964年,钱学森亲自为雷射命名。

在之后的产业竞争时代里,激光只是国家非常注重的产业领域,在2005年公布的《中国中常年科学跟技术发展规划纲要(2006-2020年)》中,将激光技术列为2006-2020其间重点发展的前沿技术之一。而且美国的宽广的市场需求也为国外雷射产业的发展打下了良好基础。

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如果用网上的流行语,IPG那样的心态就是“无能狂怒”,因为它无论如何,也未能制止美国企业除了征服国内市场,而且还把产品卖至印度,印度,占领了低功率市场。

通过里面那样的发展路径,我国光纤激光器行业充分利用后发优势,部分国产雷射设备跟光源技术已达国际先进水平,到今天我国光纤雷射产业已初具规模。目前在LD外延材料、芯片制造、期间装封等方面均已把握自主知识产品的单元技术,且部份核心技术具备原创性,能够生产光纤激光器的企业也大大降低,目前主要有武汉锐科,深圳大族、创鑫,苏州华必达,江苏天元等。

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江苏现在的雷射产业主要分布于上海、南京、无锡、常州等地,领军企业有广州的辉锐光电、亚威铣床,苏州的天弘激光、迅镭激光、亨通光纤、华辰光电、中科院苏州纳米所、长光华芯,镇江的中科四象,泰州的广东华芯,常州的广东天元等企业。在雷射金属3D复印,激光熔覆及加强,光线传感器,VCSEL芯片等领域等先进雷射产业都有比较先进的技术水平。

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在这个领域,苏州天弘激光跟南京辉锐光电均具备比较高的技术水平,而在金属3D打印此外,这两家企业在雷射熔覆方面还有比较高的市场占有率。与传统火焰淬火相比,通过3D激光熔覆的产品回火层强度高、边缘陡、软带区域小、表面熔体花纹小、变形小,是国外诸多小型轿车磨具行业磨具回火加强的优选武器,对传统制造业的加工工艺提高跟创新具备巨大的帮助。特别是高功率激光器在材料表面处理跟改性中的应用,大大提高了我国热处理技术水平跟工业零部件的耐热、耐腐蚀水平。

除了传统的雷射熔覆,辉锐光电最新研制成熟的超高速激光熔覆技术,效率比传统熔覆高出两个数量级。成功应用于电网、轨交、石化、冶金等行业,也用事实证明了美国雷射技术已可媲美世界水平。保守估算,这种新工艺就可以拥有20亿欧元的年市场容量。

另外值得一提的是,辉锐光电中科四象一样也有雷射擦洗业务,与增材制造技术原理不同,激光擦洗是把高能量密度的光束打在待擦洗质点表面的较小区域,利用基底材料与附着物对雷射吸收能力的差距,使质点表面“藏污纳垢”的附着物或镀层顿时“蒸发”或剥离。可部份代替化学清洗、干冰擦洗、超声波擦洗、机械抛光等传统擦洗模式,市场规模稳步增长,潜力较大,但现在规模较小,估计2019年国外总市场规模不少于5亿元。

垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一项久经验证但直至近期才被挖掘的利基技术,由于智能相机及其它联通设备中引进的3D人脸识别应用,而忽然显得十分热门。而且现在业界觉得,采用VCSEL阵列的雷射声纳(LiDAR)将是手动驾驶所必需的关键技术。此外,VCSEL早已在服务器集群中适于机架至机架的通讯。

江苏华芯创立于2015年底,是国外最早才能自主完成VCSEL跟蓝光半导体激光器芯片外延及芯片工艺制造,并实现量产的公司。2017年11月,10G VCSEL芯片量产并批量出货。2018年3月,940nm 100mW VCSEL产品定型。目前年产能为5000万颗单管光通信VCSEL芯片、2500万颗VCSEL面列阵芯片、500万颗蓝光芯片。预计至2018年底,将产生5000万颗3D传感器VCSEL芯片的年产能。

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激光的前沿应用,不止上述所说几种,一直至目前,激光技术一直在与其它学科结合,不断拓展雷射物理、激光医疗等新兴应用领域,尤其是发展精密跟微细加工技术,在电子、半导体、通讯、光存储、微机械制造、生物、环境等行业逐步推广跟应用的雷射高精密加工技术,正在为传统加工方法造就前所未有的可能性。

在美国四大产业集群中,江苏可以说见证了美国雷射产业从无到有、从弱到强的整个历程,是美国雷射产业发展的写照。尽管也有应用研究落后,高端人才不足,配套产业链滞后等问题,但是坚信这种问题就会随着产业的发展日渐缓解。在未来的发展中,江苏雷射产业的自动化、集成化跟智能化水平持续增加,最终推动美国跨入“光智造”时代。

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