自世界上首臺(tái)激光器誕生至今的60余年間，激光器種類繁多。光纖激光器、半導(dǎo)體激光器、CO?激光器等皆是熱門類型，而碟片激光器領(lǐng)域，德國(guó)通快獨(dú)占鰲頭近30年，期間鮮有能與其競(jìng)爭(zhēng)的新企業(yè)出現(xiàn)。中輝激光便是一家聚焦碟片激光器的中國(guó)企業(yè)，此前曾有媒體報(bào)道，中輝激光已達(dá)成全球第二家具備碟片激光器量產(chǎn)的能力。為此光電匯采訪了中輝激光董事長(zhǎng)顏永振，請(qǐng)他帶我們走進(jìn)碟片激光器的精密世界。
一、邂逅激光：從初識(shí)到探索
顏永振并非一開始就涉足激光。他第一次見(jiàn)到激光器是在中國(guó)科學(xué)院力學(xué)所讀研期間。當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)室配備的是國(guó)內(nèi)首臺(tái)1000 W連續(xù)光纖激光器，這一設(shè)備在當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)極為先進(jìn)。其不僅體積龐大，造價(jià)更是高達(dá)400多萬(wàn)，調(diào)試時(shí)還需國(guó)外廠家攜專門工具前來(lái)，足見(jiàn)其精密。這促使他開始關(guān)注激光相關(guān)企業(yè)，他發(fā)現(xiàn)通快在激光技術(shù)領(lǐng)域表現(xiàn)卓越，尤其在高端激光焊接應(yīng)用方面，且通快是當(dāng)時(shí)全球唯一實(shí)現(xiàn)碟片激光器技術(shù)產(chǎn)業(yè)化并壟斷該市場(chǎng)近30年的公司。2009年，顏永振進(jìn)入通快。在工作的11年間，他再次被激光技術(shù)廣闊的發(fā)展前景所吸引，同時(shí)意識(shí)到國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域潛力巨大。國(guó)外企業(yè)雖實(shí)驗(yàn)室技術(shù)水平較高，但產(chǎn)品開發(fā)速度遲緩，如國(guó)外品牌大約5年才推出一款產(chǎn)品，而國(guó)內(nèi)企業(yè)發(fā)展節(jié)奏較快，被國(guó)外壟斷的激光技術(shù)并非不可逾越。2020年，顏永振決定開始創(chuàng)業(yè)。當(dāng)時(shí)激光技術(shù)發(fā)展飛速，超快激光是可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)方向，顏永振選擇了攻關(guān)難度最大的碟片激光器?！暗す馄髟诔旒す忸I(lǐng)域有著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，碟片介質(zhì)呈薄片形狀，散熱性能佳、表面面積大。對(duì)于超快激光器而言，在百瓦級(jí)范圍，碟片的熱透鏡效應(yīng)幾乎可忽略不計(jì)，這是在提高功率和能量方面的天然優(yōu)勢(shì)，而光纖等其他材料則不具備?！?/span>
二、技術(shù)攻堅(jiān)：穩(wěn)定為王
還記得前面我們提到的，近30年來(lái)只有通快一家企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)碟片激光器技術(shù)產(chǎn)業(yè)化嗎？這其中的主要原因就是碟片激光器工程難度極大。在國(guó)內(nèi)，也有一些單位在研究碟片技術(shù)，比如中國(guó)科學(xué)院大連化物所，華中科技大學(xué)、深圳技術(shù)大學(xué)等。不過(guò)，這些單位大多處于實(shí)驗(yàn)室階段，尚未完全實(shí)現(xiàn)激光器的產(chǎn)業(yè)化。作為增益介質(zhì)，碟片的制造是最為困難的部分。碟片的厚度一般處于百微米量級(jí)，直徑大概為幾厘米。和其他種類的增益晶體有所不同的是，碟片晶體無(wú)法在市場(chǎng)上直接購(gòu)買得到，只能自行制造，而要制造如此薄的晶體面臨著極大的挑戰(zhàn)。碟片制造是碟片激光器得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，如果這一環(huán)節(jié)無(wú)法突破，那一切都無(wú)從談起。中輝激光成功找到并培養(yǎng)了自己穩(wěn)定的供應(yīng)商，將采購(gòu)來(lái)的晶體進(jìn)行再加工，突破了碟片制造技術(shù)，但這也只是邁出了第一步?！肮庥械恍?，做成激光器，關(guān)鍵在于穩(wěn)定性。穩(wěn)定性雖然只是簡(jiǎn)單的三個(gè)字，但涉及多種因素交織，從器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到配套群體都要合格才能實(shí)現(xiàn)，這是碟片激光器工程方面最核心的問(wèn)題，不穩(wěn)定就無(wú)法將激光器作為產(chǎn)品提供給客戶使用?！鳖佊勒窠忉尩?。“除了技術(shù)上的原因，”顏永振補(bǔ)充道：“光纖激光器的迅猛發(fā)展也對(duì)碟片激光器在連續(xù)激光器領(lǐng)域造成不小的沖擊。光纖激光器價(jià)格便宜、小巧免調(diào)，加上廠家眾多，使得用碟片做連續(xù)激光器性價(jià)比不高。”那為什么還要堅(jiān)持做碟片激光器呢？“在超短脈沖激光器領(lǐng)域，碟片激光器目前有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗墓獍呖梢宰龅煤艽?，這樣非線性效應(yīng)就小，單脈沖能量就可以做得很高?！鳖佊勒窠又f(shuō)：“兩者沒(méi)有絕對(duì)的好壞之分，取決于應(yīng)用方向。碟片激光器和其他摻鐿固體激光器一樣，受限于增益帶寬，在脈寬上還不能和某些光纖激光器相比；而在平均功率和脈沖能量上，光纖激光器很難達(dá)到碟片激光器的水平。因此碟片激光器在工業(yè)加工領(lǐng)域應(yīng)用更廣。”
三、定位中高端，推陳出新
中輝激光的技術(shù)團(tuán)隊(duì)是從零開始逐步培養(yǎng)起來(lái)的。從核心技術(shù)到產(chǎn)品制作是個(gè)很大的跨度，這期間需要大量時(shí)間。中輝激光的第一款產(chǎn)品是150 W超短脈沖激光器，顏永振說(shuō)：“FL150是中輝激光的第一款、也是公司產(chǎn)品序列里最低功率的一個(gè)產(chǎn)品平臺(tái)，但它首次打破了國(guó)外壟斷，并且為我們中輝的團(tuán)隊(duì)積累了大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為我們后續(xù)更高功率，千瓦乃至未來(lái)的萬(wàn)瓦級(jí)超快激光平臺(tái)的研發(fā)，提供了寶貴的原始積淀?！?/span>
中輝激光百瓦級(jí)超快激光器 -- FL150
基于150 W的研發(fā)平臺(tái)和經(jīng)驗(yàn)，中輝激光很快推出了1000 W碟片激光器，以及針對(duì)光伏領(lǐng)域的300 W皮秒激光器，并且計(jì)劃推出500 W超短脈沖激光器，以填補(bǔ)150 W到1000 W產(chǎn)品之間的空白。
中輝激光千瓦級(jí)超快激光器 -- FL1000
中輝激光百瓦級(jí)超快激光器 -- FL300
顏永振表示，國(guó)內(nèi)1000 W碟片激光器競(jìng)爭(zhēng)者較少，市場(chǎng)空間較大，未來(lái)他們將在超短脈沖應(yīng)用領(lǐng)域主推千瓦量級(jí)以上的碟片激光器，定位中高端市場(chǎng)。
四、蓄力已成，打開多元應(yīng)用市場(chǎng)
目前，碟片激光器可廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體材料和芯片、新一代移動(dòng)通訊、新型薄膜光伏組件、新能源汽車、航空航天關(guān)鍵零部件、高端醫(yī)學(xué)器械加工等諸多領(lǐng)域，市場(chǎng)前景十分廣闊。中輝激光在碟片激光器領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，但也面臨著諸多挑戰(zhàn)。
中輝激光的研發(fā)車間
在產(chǎn)品研發(fā)上，從150 W到1000 W再到未來(lái)計(jì)劃推出的500 W產(chǎn)品，中輝激光在不斷探索碟片激光器不同功率產(chǎn)品的研發(fā)路徑。研發(fā)過(guò)程中的難點(diǎn)眾多，無(wú)論是工程問(wèn)題中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與批量化生產(chǎn)的一致性要求，還是水電氣等輔助條件的高標(biāo)準(zhǔn)，都需要精心應(yīng)對(duì)。
反復(fù)的驗(yàn)證迭代雖然耗時(shí)，但這是確保產(chǎn)品穩(wěn)定性和可靠性的必經(jīng)之路，不同功率產(chǎn)品的構(gòu)件異同背后是對(duì)穩(wěn)定性這一核心問(wèn)題的不斷求解，而與供應(yīng)商的配合在定制部件方面也需要更多的時(shí)間和耐心。而在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)方面，150 W產(chǎn)品面臨的激烈競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)狀反映出整個(gè)碟片激光器市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)。
在有限的市場(chǎng)容量下，如何從惡性競(jìng)爭(zhēng)走向良性競(jìng)爭(zhēng)，是整個(gè)行業(yè)需要思考的問(wèn)題。對(duì)于中輝激光來(lái)說(shuō)，要在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，不僅需要提升產(chǎn)品性價(jià)比，還需要開拓更多的應(yīng)用領(lǐng)域和客戶資源。顏永振表示：“現(xiàn)在中輝激光處于比較穩(wěn)定的快速上升階段，目前我們已經(jīng)獲得了某一特殊應(yīng)用的批量訂單，預(yù)計(jì)明年千瓦量級(jí)的產(chǎn)品將大批量產(chǎn)出，我們希望通過(guò)這個(gè)產(chǎn)品能夠快速打開中高端應(yīng)用市場(chǎng)?！?/span>
后記
2024年，中輝激光員工已達(dá)70多人，研發(fā)人員占比50%，預(yù)計(jì)營(yíng)收8000萬(wàn)。盡管碟片激光器領(lǐng)域的探索之路上充滿挑戰(zhàn)，他們還是憑借對(duì)技術(shù)的執(zhí)著和對(duì)市場(chǎng)的敏銳洞察，一步步向著打造更具競(jìng)爭(zhēng)力的碟片激光器產(chǎn)品邁進(jìn)。他們的經(jīng)歷不僅是一個(gè)企業(yè)的成長(zhǎng)歷程，也是中國(guó)激光行業(yè)眾多初創(chuàng)企業(yè)發(fā)展的縮影，我們期待中國(guó)碟片激光器在未來(lái)能夠取得更多的突破和發(fā)展。
