原子受激輻射的光，被稱為“激光”。小小的光束里蘊(yùn)藏著大大的能量，具有強(qiáng)大的破拆能力，是近年來(lái)各國(guó)武器研發(fā)的前沿領(lǐng)域。但其實(shí)，它也可以用來(lái)切割和焊接，在民用工業(yè)上有著非常廣泛的用途。

在武漢，有一家企業(yè)專門研究如何把激光的效果發(fā)揮到極致，讓激光技術(shù)助推中國(guó)傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。它以激光設(shè)備的“心臟”——激光器為主業(yè)，牽頭制定了我國(guó)第一部光纖激光器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，獲得了“國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新示范企業(yè)”“制造業(yè)單項(xiàng)冠軍示范企業(yè)”等多項(xiàng)榮譽(yù)。

高精度、高密度和高能量的激光，不僅可以做成“御敵于千里之外”的高科技產(chǎn)品，還可以焊接國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)，也可以給小小的飲料瓶蓋打上日期標(biāo)簽。在武漢，有一家企業(yè)，他們生產(chǎn)研發(fā)的激光器能實(shí)現(xiàn)單光纖22000瓦的激光輸出，而1萬(wàn)瓦功率的激光器只有不足1立方米大小。今天，中國(guó)之聲特別策劃《隱形冠軍》來(lái)到武漢，和您一起尋找“最快的刀，最準(zhǔn)的尺，最亮的光”。

小小的激光光束

工業(yè)用途極為廣泛

提起激光，你會(huì)想到什么？激光焊接、光纖通信、激光雷達(dá)，還是激光美容？其實(shí)這只是激光應(yīng)用的很小一部分產(chǎn)品。激光技術(shù)，可以在許許多多的工業(yè)領(lǐng)域造福人類社會(huì)。

武漢銳科光纖激光技術(shù)股份有限公司副董事長(zhǎng)兼總工程師閆大鵬說(shuō)，在中國(guó)，激光智能制造產(chǎn)業(yè)正在助推傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

公司副董事長(zhǎng)兼總工程師 閆大鵬：激光制造主要是切割，包括金屬材料、非金屬材料都可以用激光切。另外是焊，比如說(shuō)不同的兩個(gè)材料，鋁板、鋼板把它焊到一塊，或者說(shuō)同樣的材料把它焊到一塊，用的最廣的比如咱們的C919（大型客機(jī)）。很多飛機(jī)過(guò)去都用鉚釘，現(xiàn)在鉚釘都去掉，用激光焊接。另外就是清洗，激光一打把金屬表面的銹都給你打掉。另外是打孔，細(xì)到幾個(gè)微米、粗到比較大的孔用激光來(lái)打孔。還可以3D打印，用激光把金屬粉末慢慢堆起來(lái)。

△銳科激光總部研發(fā)大樓

走進(jìn)武漢銳科光纖激光技術(shù)股份有限公司位于東湖新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)的總部，不同型號(hào)、不同大小的激光設(shè)備正在有條不紊地進(jìn)行各種測(cè)試工作。隨著一道明亮的光束滑過(guò)，一塊16厘米厚的鋼板被精準(zhǔn)地切割成兩截，切口光滑平整。公司連續(xù)激光器產(chǎn)品研發(fā)部部長(zhǎng)陳明介紹，和傳統(tǒng)的火焰切割相比，激光切割不僅切縫小、錐度好，而且更加節(jié)能環(huán)保。

公司連續(xù)激光器產(chǎn)品研發(fā)部部長(zhǎng) 陳明：以前是用火焰切割，那種切割出來(lái)它的切縫會(huì)很寬，浪費(fèi)材料，效率比較慢。激光器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是它的光束比較好、比較小，我的切縫就比較小，然后我的錐度比較好。其他的火焰切割或者其他形式的切割有很大的斜角，平整度不好，而有的工件是需要上下錐面一致的。第二個(gè)是激光器它的效率非常高，能耗比較低，而且沒(méi)有污染，這是最大的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

突破技術(shù)壁壘

要從一根小小的光纖做起

切割厚厚的鋼板，是激光“穿透力”的最直觀體現(xiàn)。也正是這種強(qiáng)大的穿透能力，讓率先發(fā)展激光技術(shù)的歐美國(guó)家，在出口激光設(shè)備的時(shí)候端足了架子，生怕我國(guó)掌握了核心技術(shù)。

2007年，公司副董事長(zhǎng)兼總工程師閆大鵬從美國(guó)辭職回國(guó)創(chuàng)業(yè)。那時(shí)，國(guó)內(nèi)的激光企業(yè)極度依賴國(guó)外激光器產(chǎn)品。從歐美進(jìn)口的激光器不僅價(jià)格昂貴，還要經(jīng)受一些發(fā)達(dá)國(guó)家商務(wù)部等部門的層層審查。大功率的激光設(shè)備，甚至被一些國(guó)家直接列入了“禁運(yùn)”名單。

公司副董事長(zhǎng)兼總工程師 閆大鵬：因?yàn)樗履惆压β侍岣吡?。銳科成立之前，基本上中國(guó)（激光器）市場(chǎng)都是國(guó)外的，價(jià)格貴，而且有技術(shù)封鎖、市場(chǎng)壟斷。中國(guó)是激光器最大的消費(fèi)市場(chǎng)，但是你還得靠它。當(dāng)時(shí)咱們國(guó)內(nèi)企業(yè)都是買國(guó)外的產(chǎn)品，受了很多氣。最后他們就決心從國(guó)際上去找一個(gè)能做激光器的華人回來(lái)，就把我給找回來(lái)了。

對(duì)各種用途的激光設(shè)備來(lái)說(shuō)，激光器是相當(dāng)于“心臟”的核心器件，占據(jù)了激光設(shè)備成本的半壁江山。而這，正是閆大鵬帶領(lǐng)銳科團(tuán)隊(duì)主攻的方向。

△半導(dǎo)體激光器器件目檢

要想研發(fā)出功率更高、更加耐用的激光器，就連一根頭發(fā)絲粗細(xì)的光纖，都需要嘗試全新的設(shè)計(jì)方案。為助推激光器核心器件——特種光纖的升級(jí)，銳科激光收購(gòu)了睿芯光纖。睿芯光纖副總經(jīng)理、副總設(shè)計(jì)師劉銳透露，從2018年，他們嘗試“顛覆”國(guó)外技術(shù)，研發(fā)更適應(yīng)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)需要的產(chǎn)品，到如今，他們生產(chǎn)的激光器中，一根激光光纖已經(jīng)可以做到蘊(yùn)藏2萬(wàn)多瓦的巨大能量。

睿芯光纖副總經(jīng)理、副總設(shè)計(jì)師 劉銳：我們光纖激光器的核心就是特種光纖。先制備光纖預(yù)制棒，然后把光纖預(yù)制棒進(jìn)行拉絲，最后拉成這種像頭發(fā)絲這么細(xì)的、幾百微米這么大小的特種光纖。去年開(kāi)始，有別于進(jìn)口的這種八邊形的光纖，我們做了圓形的光纖。我們現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)單光纖22000瓦的激光輸出，一根頭發(fā)絲大小的這種光纖就可以實(shí)現(xiàn)22000瓦的激光輸出。

△中外版本光纖預(yù)制棒對(duì)比 左為中國(guó)自主研發(fā)的圓形光纖預(yù)制棒，右為國(guó)際通用版八邊形光纖預(yù)制棒

2018年，銳科激光正式掛牌上市，成為國(guó)內(nèi)首家以激光器為主業(yè)的上市公司。作為國(guó)產(chǎn)光纖激光器的龍頭企業(yè)，公司在2016年?duì)款^制定了我國(guó)第一部光纖激光器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并先后承擔(dān)了國(guó)家科技支撐計(jì)劃、國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家重大專項(xiàng)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等有關(guān)光纖激光器的研發(fā)項(xiàng)目，獲得了“國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新示范企業(yè)”“制造業(yè)單項(xiàng)冠軍示范企業(yè)”“中國(guó)工業(yè)大獎(jiǎng)提名獎(jiǎng)”等多項(xiàng)榮譽(yù)。

中國(guó)制造激光器

讓激光產(chǎn)品“飛入尋常百姓家”

隨著中國(guó)制造激光器突破技術(shù)壁壘實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，激光產(chǎn)品的價(jià)格大幅跳水。1瓦功率的半導(dǎo)體激光器，原本要200元，如今的市場(chǎng)行情已經(jīng)降到了3元左右。公司的毛利潤(rùn)降低了，閆大鵬卻認(rèn)為，這是一件好事。

公司副董事長(zhǎng)兼總工程師 閆大鵬：資本市場(chǎng)一聽(tīng)說(shuō)你會(huì)做激光器，馬上就有投資公司投給你。所以現(xiàn)在中國(guó)的光纖激光器產(chǎn)業(yè)非?；鸨宜懔艘幌掠?6家在做光纖激光器，比全球加起來(lái)還要多幾倍。原來(lái)進(jìn)口一臺(tái)1萬(wàn)瓦的激光器要800萬(wàn)，現(xiàn)在多少呢？現(xiàn)在輸出12000瓦的激光，市場(chǎng)上便宜賣到16萬(wàn)塊錢。價(jià)格下降了大概不止20倍，但市場(chǎng)擴(kuò)大了100倍。

在與國(guó)內(nèi)外其它品牌的激烈競(jìng)爭(zhēng)中，“領(lǐng)軍企業(yè)”如何保持自身的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)？他們給出的答案是不斷創(chuàng)新突破，讓自己的技術(shù)研發(fā)實(shí)力始終在國(guó)內(nèi)同行業(yè)中保持領(lǐng)先水平。如今，公司研發(fā)形成了單模組連續(xù)、多模組連續(xù)、脈沖光纖激光器等系列產(chǎn)品。其自主研發(fā)的多款連續(xù)光纖激光器獲科技部“國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品”稱號(hào)，國(guó)內(nèi)首臺(tái)10萬(wàn)瓦超高功率激光器入選“2021年中國(guó)光學(xué)領(lǐng)域十大社會(huì)影響力事件”。

△半導(dǎo)體激光器SAC自動(dòng)生產(chǎn)線

持續(xù)不斷的創(chuàng)新突破，不僅讓激光器功率不斷提高，設(shè)備集成度也在提升，產(chǎn)品變得越來(lái)越精巧。曾經(jīng)只能輸出1萬(wàn)瓦功率的大型激光器，如今可以實(shí)現(xiàn)10萬(wàn)瓦輸出，而1萬(wàn)瓦功率激光器的體積大小已經(jīng)縮小到不足1立方米。中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)激光加工專業(yè)委員會(huì)副主任、華中科技大學(xué)光電信息學(xué)院教授唐光霞說(shuō)，萬(wàn)瓦級(jí)別的激光切割器成為批量生產(chǎn)的常見(jiàn)品，為更好的技術(shù)應(yīng)用打開(kāi)了新的大門。

中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)激光加工專業(yè)委員會(huì)副主任 唐光霞：激光行業(yè)的能耗越來(lái)越低，體積越來(lái)越小。原來(lái)激光出光效率10%，現(xiàn)在能夠提到60%。技術(shù)水平提升了，產(chǎn)品質(zhì)量提升了，但是價(jià)格低了。這樣的話，它就能夠進(jìn)到工業(yè)化生產(chǎn)里面，形成批量化的應(yīng)用。

“舊時(shí)王謝堂前燕，飛入尋常百姓家?！卑殡S著中國(guó)制造激光器打破技術(shù)壁壘，甚至實(shí)現(xiàn)超越，曾經(jīng)被國(guó)外高度壟斷的激光產(chǎn)業(yè)，如今也變得越來(lái)越接地氣。使用激光技術(shù)進(jìn)行切割、焊接等加工，不再僅僅是為了出品效果更好，也正在變成一種更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的選擇。

△手持激光設(shè)備拼接焊接4毫米不銹鋼板

手持激光焊接設(shè)備的成本，未來(lái)或許能做得比傳統(tǒng)電焊更低?？赡茉诓痪玫膶?lái)，街頭巷尾的焊接師傅工作的時(shí)候，就不再是“火星四濺、生人勿近”的場(chǎng)景了。

公司連續(xù)激光器產(chǎn)品研發(fā)部部長(zhǎng) 陳明：我們的目標(biāo)是取代街邊的壓孤焊。小時(shí)候村里或者鎮(zhèn)子上一般打鐵的作坊旁邊會(huì)有一個(gè)壓孤焊的點(diǎn)焊機(jī)，我們現(xiàn)在要取代它，用光來(lái)焊它。這是一個(gè)大方向，目前也是激光新的市場(chǎng)。

監(jiān)制|王磊

策劃|張棉棉

統(tǒng)籌|陳怡

記者|張?bào)汨?凌姝

攝像|楊瑤

視頻|楊瑤 陳宇