大科激光“高亮度 +X”賦能新基建，破局瓶頸，未來(lái)已來(lái)！

近幾年，伴隨著(zhù)“中國制造 2025”和“新基建”的進(jìn)一步推進(jìn)，越來(lái)越多的傳統制造業(yè)開(kāi)始向高端化、智能化轉型，逐鹿萬(wàn)億規模市場(chǎng)。隨著(zhù)中國近 35 萬(wàn)億新基建投入的拉動(dòng)，為多個(gè)下游版塊創(chuàng )造了巨大的發(fā)展空間。激光加工技術(shù)展現的“高精尖”特性也使其成為高端制造中不可或缺的重要工具，在新基建涵蓋的 5G基站建設、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車(chē)充電樁、大數據中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)七大國家重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，激光正迎來(lái)廣闊的發(fā)展空間和應用版圖。

誠然，新基建所涉及的七大領(lǐng)域均與激光行業(yè)有著(zhù)滲透式的關(guān)聯(lián)，隨處可見(jiàn)“光”之魅影。大科激光致力于推進(jìn)激光技術(shù)與新基建做更好的嫁接，持續推動(dòng)技術(shù)創(chuàng )新，直面行業(yè)挑戰，牢牢把握這一產(chǎn)業(yè)所賦予的新機遇和新動(dòng)能。

新基建主要涵蓋 5G 基站建設、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車(chē)充電樁、大數據中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)七大國家重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，并涉及諸多產(chǎn)業(yè)鏈。在新基建領(lǐng)域，包括激光切割、激光焊接、激光清洗、激光淬火、激光熔覆、激光增材制造等在內的激光技術(shù)迎來(lái)了蓬勃的發(fā)展和應用勢頭。

郭少鋒博士表示，目前以激光焊接、激光增材制造、激光熔覆、精密切割等為代表的高端應用，是公司成長(cháng)的發(fā)力點(diǎn)?！按罂萍す獾娜€(xiàn)產(chǎn)品具有‘高亮度 +X’鮮明特色，今年將繼續在高端應用市場(chǎng)布局，預計與新基建有關(guān)的業(yè)務(wù)額將達數千萬(wàn)?！?/span>

（1）“高亮度+高可靠性”促進(jìn)儲能電池系統加工設備的國產(chǎn)替代

在新基建背景下，新型電力系統對大規模、高安全、長(cháng)時(shí)儲能技術(shù)的需求急劇增加，其中儲能電池系統是目前最有前景的技術(shù)手段。儲能電池系統涉及激光切割、激光焊接等加工方式，鑒于電力安全是國家安全的重要保障，因此儲能設施的建設必須依賴(lài)國產(chǎn)替代。然而儲能電池對長(cháng)期可靠性、穩定性、安全性等方面有極高的要求。對此國產(chǎn)激光器還需在提高可靠性、一致性方面持續發(fā)力。

大科激光“天狼星”系列的光束質(zhì)量已接近衍射極限，且已與科研機構的綜合保障重點(diǎn)實(shí)驗室建立合作，開(kāi)展聯(lián)合攻關(guān)，從材料、器件到系統全方位研究激光器的可靠性。

（2）“高亮度+高功率”加速激光切割在傳統制造中的升級換代

目前激光切割已占據激光加工市場(chǎng)的半壁江山，但在“新基建”和“雙碳”目標的推動(dòng)下，隨著(zhù)光源技術(shù)、設備、工藝研究的不斷深進(jìn)，發(fā)展空間不可小覷。例如軌道交通中鈦合金、鋁合金及復合材料等輕質(zhì)、高硬度及高熔點(diǎn)的材料的切割、50mm 以上厚板的切割， 5G基站天線(xiàn)器件、大數據中心的芯片元器件的精細微加工等等。應用于激光切割系統的光纖激光器技術(shù)在市場(chǎng)的牽引下迅速朝著(zhù)高功率方向發(fā)展，然而精密加工、有色金屬加工等領(lǐng)域對激光光束質(zhì)量、激光器工作的穩定性和可靠性提出了更高的要求。

“大科激光對限制大功率光纖激光器性能提升的物理問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究，在模式凈化、后向光抑制、非線(xiàn)性效應處理等關(guān)鍵技術(shù)上取得突破，推出的大功率光纖激光器產(chǎn)品具有高亮度、抗高反的特點(diǎn)?！崩?，大科激光“金牛座”系列 6kW ～ 20kW 光纖激光器結合高亮度和高功率的優(yōu)勢，成為切割中厚板的利器，用于匹配重工業(yè)市場(chǎng)，并在工程機械行業(yè)巨頭三一重工進(jìn)行了萬(wàn)瓦級產(chǎn)品測試，目前已與數家大型激光器集成商形成戰略合作。

（3）“高亮度+抗高反”助力激光焊接撬動(dòng)高端應用萬(wàn)億市場(chǎng)

作為自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上的核心設備，激光焊接設備在軌道交通中的白車(chē)身焊接、軌道焊接、新能源電池中單體、模組和電池包的焊接、5G 基站天線(xiàn)中的激光點(diǎn)焊和大數據中心半導體器件的封焊、精密熱電偶的焊接、特高壓中高壓開(kāi)關(guān)中零部件的焊接、新能源汽車(chē)充電樁的生產(chǎn)和安裝中可能涉及到的石英、陶瓷、塑料等非金屬材料焊接等場(chǎng)景中均可覓得廣泛的應用。

針對激光焊接工藝中面臨的一系列難點(diǎn)問(wèn)題，大科激光采用后向光防護、光纖盤(pán)繞和拉曼濾波器等技術(shù)，研制出“天狼星”系列1kW~4kW 光纖激光器，實(shí)現了在 14μm 芯徑 QBH 中輸出 2.2 kW純單模（M2 ≤ 1.1）激光?！澳壳芭c大型終端客戶(hù)在新能源電池焊接、特高壓開(kāi)關(guān)加工等方面的合作已進(jìn)入產(chǎn)品打樣、測試階段，成為替代產(chǎn)線(xiàn)傳統加工設備的首選?！?/span>

（4）“高亮度+高穩定性”推動(dòng)激光熔覆為綠色制造提質(zhì)加速

激光熔覆可為零件修復與再制造提供新的解決方案。新基建七大發(fā)展領(lǐng)域中涉及修復、噴涂和電鍍的工藝都可以用激光熔覆技術(shù)替代，大到鐵軌、車(chē)軸的修復與強化，小到 5G 天線(xiàn)振子的表面金屬化等?？梢灶A見(jiàn)激光熔覆將成為新基建乃至整個(gè)工業(yè)界的革新性技術(shù)?！按罂萍す獬咚偌す馊鄹补饫w激光器，具有高能量密度、超大面積標靶光斑、靶面輻射均勻、長(cháng)期連續抗回返光等優(yōu)良特性，為穩定高效的熔覆加工提供必不可少的技術(shù)支撐?！?/span>

（5）“高亮度+高精度”開(kāi)拓激光增材制造未來(lái)數字化生產(chǎn)王者之路

激光增材制造作為一種具有顛覆性的制造方法，攻克了傳統加工方式（例如鑄造和鍛造）無(wú)法解決金屬結構的異形件、復雜件以及一體化連接件生產(chǎn)中面臨的難題，將為軌道交通中制造極其復雜且可靠性高的零件、5G 基站建設中非金屬基底表面處理、大數據中心及人工智能中光子/電子器件制造、印制電路板制造等提供全新的解決方案。

由于“新基建”的市場(chǎng)體量處于不斷拓展中，為了滿(mǎn)足多場(chǎng)景需求，進(jìn)一步推動(dòng)其與激光技術(shù)的高位嫁接與融合，在激光光源、裝備和配套系統等技術(shù)領(lǐng)域還需持續發(fā)力。在郭少鋒博士看來(lái)，挑戰方面首先是激光光源功率的大幅提升增加了設備集成難度，激光加工設備中的萬(wàn)瓦級激光加工頭、自動(dòng)調焦系統、溫控系統等亟待升級。其次，現有裝備和配套系統無(wú)法充分發(fā)揮高光束質(zhì)量激光器的優(yōu)勢?！拌b于此，需要研發(fā)相應的光學(xué)系統、光束整形技術(shù)和光束運動(dòng)的精確控制系統?！本桶l(fā)展趨勢看，新基建涉及七大國家重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，工程規模巨大，材料種類(lèi)多，尺寸跨度大，因此提升制造效率和加工能力尤為關(guān)鍵。

在此需求的推動(dòng)下，激光技術(shù)的發(fā)展趨勢可歸納為兩個(gè)方面：高功率、高亮度。

高功率是提升激光加工效率和加工能力最直接的方式。大厚度、高強度的材料對加工功率的要求達到萬(wàn)瓦級以上?！案吡炼葎t是實(shí)現高端應用、精細化加工、遠程加工的關(guān)鍵因素?！边h程加工利用振鏡運動(dòng)或光電控制來(lái)實(shí)現光束運動(dòng)，運動(dòng)頻率可達 kHz~MHz級。在遠程加工的基礎上，再輔以多光束聯(lián)動(dòng)，必將大幅度縮短制造時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

郭少鋒博士高度認可高亮度激光器的發(fā)展前景，他認為 :“過(guò)去光纖激光器的發(fā)展處于功率時(shí)代，接下來(lái)必將發(fā)展到亮度時(shí)代。為此我提出亮度為王的概念，在功率提高的同時(shí)必須把亮度也一并提升。高亮度是激光本質(zhì)特性的體現，也是激光器技術(shù)水平的重要衡量標準。未來(lái)高亮度將成為激光精細加工、遠程加工的必然選擇，為用戶(hù)創(chuàng )造更高收益、更大價(jià)值?！?/span>

隨著(zhù)激光合成技術(shù)的發(fā)展，輸出激光定標放大，從而獲得高平均功率、高光束質(zhì)量的激光，這將為集中式激光供應系統“光站”（大科已申請該系統的專(zhuān)利）提供物理基礎?！肮庹尽毕到y包括大型激光發(fā)生器、輸送系統、分光系統、配光系統、自適應系統及信息與控制系統。激光器將成為一種區域性的公共設施，類(lèi)似于水、電集中供應，可有效降低企業(yè)運營(yíng)成本，提高工業(yè)園區的競爭力。

未來(lái)，激光生態(tài)圈層應當走向聯(lián)動(dòng)、合作和良性競爭的新格局，進(jìn)一步打通產(chǎn)業(yè)鏈，從而能以更好的姿態(tài)面對“新基建”帶來(lái)的前景廣闊的市場(chǎng)版圖。

“激光生態(tài)圈層紅海破局之道是‘專(zhuān)精特新’?！惫黉h博士一語(yǔ)中的。新基建七大領(lǐng)域，應用需求數不勝數。各家應當根據自身優(yōu)勢選擇一個(gè)最適合的方向深耕，把核心技術(shù)優(yōu)勢發(fā)揮到極致，并且在差異化基礎上，堅持“專(zhuān)業(yè)化、精細化、特色化，創(chuàng )新化”，激光產(chǎn)業(yè)將開(kāi)創(chuàng )百花齊放，互利共贏(yíng)的新局面?！按送?，盤(pán)活高校和科研院所的科技存量，加速科技成果向產(chǎn)業(yè)轉移，是實(shí)現‘專(zhuān)精特新’的一個(gè)理想助力點(diǎn)?！笨蒲性核透咝Ｊ羌す馄飨到y科學(xué)技術(shù)研究的中堅力量，承擔了大部分國家計劃的激光科研攻關(guān)項目，但目前技術(shù)研究成果對產(chǎn)業(yè)的轉化和支撐作用明顯不夠。因此，創(chuàng )新產(chǎn)業(yè)協(xié)同機制，打通需求牽引和專(zhuān)業(yè)化平臺，使理論研究與工程應用形成雙向驅動(dòng)：理論研究為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供前瞻性的指導，應用領(lǐng)域的拓展和工程化過(guò)程則給理論研究帶來(lái)新的挑戰，共同助力中國激光技術(shù)的高速發(fā)展。