激光技术研发:藏在实验室里的下一场产业革命
别拿实验室的研发不当饭吃
之前跟一个做激光研发的博后聊天,他说前十年课题组接项目,大多是贴着“国家重大专项”标签的硬骨头,做出来的成果写完论文就锁进保险柜,谁也想不到能变成赚大钱的商品。这几年完全反过来了,下游产业的人天天堵在实验室门口等成果,刚做出来的样件还没测试,就有人带着定金上门了。
动力电池极片切割,传统刀模切几千次就会出毛刺,报废率能拿到5%以上。飞秒激光冷切割做出来的切口,放大一百倍都看不到毛刺,报废率直接降到0.1%以下,哪个做动力电池的厂商不疯抢?还有光伏领域的异质结电池切割,激光加工能把硅片的损耗降整整2个百分点,一条产线一年就能多赚几千万。
实验室光纤激光研发测试平台
说实话,现在能落地的激光技术,哪一个不是研发团队熬了十年八年熬出来的?之前我以为激光就是对着东西照照就行,去了实验室才知道,光是调整光路,就能让一群研发熬三个通宵,稍微碰一下桌子,光路偏了一毫米,前面所有数据全废,重来。
现在激光技术研发卡在哪?
说完全没有卡脖子的问题那是吹牛逼。大家都知道我们现在能做万瓦级的工业激光,能出口成套设备,但核心的基础部件,还是有不少坑。比如深紫外非线性光学晶体,之前国外对我们封锁,说是能做,但就是不给你高纯度的大尺寸成品,我们自己研发,花了快十五年才啃下来。去年中科大的团队把晶体的输出功率提高了三倍,直接把深紫外光刻配套光源的卡脖子问题给捅破了一个口子。
深紫外激光晶体切割成品
不是说我们做不出来,是很多研发的细节太磨人了。比如激光谐振腔的镜片抛光,要求平整度误差小于5纳米,什么概念?一根头发丝直径大概是五万纳米,5纳米就是头发丝的万分之一,这种精度,不是靠机器全自动就能做出来的,要研发人员对着干涉图一遍一遍调参数,磨坏一片就是几十万打水漂。我听完都替那帮博士生心疼,头发掉了一大把,最后换回来一个合格样件,连个庆祝会都只有课题组一起凑钱吃顿外卖火锅。
不过话说回来,这两年情况好太多了。之前读激光方向的博士,毕业要么转互联网要么去当老师,现在不一样,头部光电企业抢着要人,核心研发岗开的年薪比不少互联网中层都高,至少熬出来的人能拿到对得起付出的收入,不用再为了房贷发愁。
接下来的风口藏在哪?
接下来的风口藏在哪?
我最近跑了好几个工业展和学术会议,最大的感受是,激光技术研发已经从做“大设备”往做“小而准”转了。
第一个方向就是医疗。现在很多早期癌症的消融治疗,用激光精准打病灶,不用开刀,副作用比手术小太多。还有质子重离子治疗里的激光定位,现在研发已经能把定位精度做到1微米以内,以后放疗不会再伤到周围的好组织,治疗成本也能跟着降下来。还有医美领域,现在的点阵激光、皮秒,都是研发堆出来的,以后还会有更精准的激光美容项目,对皮肤的损伤更小,效果更好。
第二个方向就是智能制造和精密加工。现在国内很多小五金厂都开始用手持激光焊机了,之前进口一台要十几万,现在国内研发出来的只要三四万,焊出来的焊缝比人工焊的漂亮一百倍,新手学一天就能上手,你说哪个老板不换?还有激光除锈,现在已经有手持的小设备,老船除锈、古建筑翻新,拿激光扫一遍就干净,根本不用砂纸磨或者喷砂,不会损伤基体,太方便了。
还有量子信息领域,现在激光是量子比特最重要的载体,长距离量子通信需要稳定的激光传输,现在研发的自适应光学激光,哪怕在大气层里受干扰,也能保持稳定的偏振态,这都是给以后的量子互联网打基础。
很多人说现在产业升级难,其实你去激光研发的实验室转一圈就知道,哪有那么多空中楼阁的神话,都是一帮人蹲在仪器前,一遍一遍调参数,今天坏了明天重来,攒着攒着就把原来不可能的事变成了随处可见的商品。再过五年十年,回头看,现在这些熬大夜的研发,早就是改变你我生活日常的东西了。