激光是20世紀(jì)以來，繼原子能、計算機(jī)、半導(dǎo)體之后，人類的又一重大發(fā)明，被稱為“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”和“奇異的激光”。激光的出現(xiàn)和應(yīng)用也被看做是人類使用工具的第三次飛躍。當(dāng)下，新技術(shù)、新應(yīng)用以及現(xiàn)有技術(shù)的不斷改進(jìn)都使激光市場的競爭愈演愈烈。

而作為激光產(chǎn)業(yè)的核心部件——光纖激光器的發(fā)展更是決定著激光產(chǎn)業(yè)未來的走向。二者之間的關(guān)系可用“唇亡齒寒”形容。在過去的10年里，光纖激光技術(shù)在輸出功率、光束質(zhì)量和亮度等方面取得了巨大進(jìn)步，這些新的制造技術(shù)會引發(fā)更多的目前尚未實(shí)現(xiàn)或等待開發(fā)的新設(shè)計和加工方法。

高功率光纖激光器已經(jīng)成為激光領(lǐng)域最為活躍的研究方向之一。已經(jīng)或正在許多應(yīng)用領(lǐng)域替代化學(xué)、氣體和普通固體激光器，對激光器市場產(chǎn)生了革命性的改變，是“激光產(chǎn)業(yè)的新寵兒”。被譽(yù)為“第三代激光器”的高功率光纖激光器，正受到廣大科研工作者和產(chǎn)業(yè)界專家們的極大關(guān)注。

技術(shù)的發(fā)展是相輔相成的

1964年光纖激光器研究取得一定進(jìn)展后，其發(fā)展基本停滯不前，卻在最近幾年成為研究和關(guān)注的熱點(diǎn)。這其中到底有何不為人知的原因呢？李成為我們揭示了其中的奧秘：“光纖激光器的研究在1964年以后的二十多年里處于停滯狀態(tài)是因?yàn)闆]有合適的材料器件和泵浦源。直到上世紀(jì)八十年代后期，光纖通信技術(shù)和半導(dǎo)體泵浦固體激光器技術(shù)的發(fā)展催生和促進(jìn)了光纖激光器技術(shù)的發(fā)展。同時，上世紀(jì)八十年代末。光纖激光器的飛速發(fā)展又極大地帶動了高功率高亮度光纖耦合半導(dǎo)體激光器的發(fā)展和工業(yè)應(yīng)用。這兩者的結(jié)合才再次為光纖激光器的發(fā)展提供了轉(zhuǎn)機(jī)，特別是隨后在九十年代初雙包層和大模場光纖的相繼發(fā)明，極大地提高了光纖激光器的泵浦功率和效率。李成對光纖激光器的發(fā)展做出了精辟的總結(jié)：技術(shù)的發(fā)展不是孤立的，而是相互交叉和相輔相成的。

同樣的道理，高功率光纖激光器性能的提升也絕不會是一個孤立的過程。李成介紹，高功率光纖激光器性能的提升主要依賴于光纖激光器單元技術(shù)，整機(jī)集成技術(shù)，核心器件技術(shù)，和半導(dǎo)體封裝和光纖耦合技術(shù)的突破。

另外，不得不提到的一點(diǎn)是當(dāng)高功率光纖激光器這個名詞進(jìn)入視野時，我們會自然地將其與低功率激光器進(jìn)行比較，甚至?xí)J(rèn)為二者必須一決雌雄，然而它們之間并非是非此即彼的關(guān)系。李成解釋：“低功率和高功率光纖激光器都有各自的細(xì)分市場，很難說哪一種更具優(yōu)勢。例如100W以下的脈沖光纖激光器主要用于打標(biāo)和雕刻，200-1000W的連續(xù)/準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器主要用于薄板金屬材料的切割和電子產(chǎn)品的焊接，而1000-10000W連續(xù)光纖激光器則主要用于較厚金屬材料的切割和焊接以及大型金屬構(gòu)件的增材制造等?！彪S著激光應(yīng)用工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步和光纖激光器應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，市場對高功率光纖激光器的需求越來越多，特別是隨著高功率光纖激光器價格的不斷下降和用戶對激光加工效果和加工效率要求的不斷提高，光纖激光器的高功率化趨勢開始變得明顯。這也就是高功率光纖激光器的風(fēng)頭遠(yuǎn)蓋過低功率光纖激光器的原因。

光纖激光器已經(jīng)是全球工業(yè)激光器市場最廣泛使用的激光器，2015年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示約占市場份額的54%，其次是CO2激光器和固體激光器。然而，長江后浪推前浪，光纖激光器獨(dú)占鰲頭的時間也不會持續(xù)太長，直接半導(dǎo)體激光器將成為高功率光纖激光器的最強(qiáng)對手。原因在于：“與光纖激光器相比，半導(dǎo)體激光器波長更短，電光轉(zhuǎn)換效率更高，結(jié)構(gòu)更為簡單，已經(jīng)開始在金屬和非金屬材料焊接，金屬材料熔覆和表面處理等方面取得應(yīng)用，并有可能逐漸獲得很大的市場份額。”

國產(chǎn)光纖激光器機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存

相較于國際上光纖激光器的研究發(fā)展，我國光纖激光器的研究，呈現(xiàn)出起步晚，但是不斷取得階段性進(jìn)步，逐漸處于世界先進(jìn)水平的整體特征。李成介紹道：“我國對于光纖激光器大規(guī)模的研究工作開始于2000年以后。在2010年前后研制出了千瓦級或更高功率的全光纖激光器桌面演示系統(tǒng)。武漢銳科光纖激光技術(shù)股份有限公司于2013年成功研制出中國第一臺萬瓦級光纖激光器產(chǎn)品，使中國成為繼美國之后第二個能研發(fā)和制造萬瓦級光纖激光器的國家?！?/p>

自國家實(shí)施“***”政策以來，已有十多位光纖激光器及相關(guān)領(lǐng)域的“***”專家從世界各地回國工作。由此可以預(yù)見：我國在光纖激光器的研發(fā)上不會滿足于已有的成果，其未來的發(fā)展也將會更加明朗。李成滿懷信心地說道：“我國不僅在光纖激光器單元技術(shù)和整機(jī)集成技術(shù)方面達(dá)到世界先進(jìn)水平，而且在光纖器件技術(shù)、特種光纖技術(shù)、半導(dǎo)體激光器封裝和光纖耦合技術(shù)以及半導(dǎo)體激光器芯片技術(shù)等核心器件和材料方面都有了很大的進(jìn)展，已初步形成完備的光纖激光器產(chǎn)業(yè)鏈，相信三到五年內(nèi)能從根本上徹底解決核心原材料依賴進(jìn)口的被動局面。”

截止目前，國產(chǎn)脈沖光纖激光器的國內(nèi)市場占有率已達(dá)到70%左右，國產(chǎn)中功率連續(xù)光纖激光器的市場占有率也已接近50%。但是在高功率光纖激光器方面，國產(chǎn)光纖激光器的品牌認(rèn)可度還有待提升，市場占有率可能還不到15%，絕大部分市場仍然被國外激光器產(chǎn)品所壟斷。李成坦言：“國產(chǎn)激光器面臨著機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存的局面。要想在高端應(yīng)用領(lǐng)域和國際市場占有一席之地，國產(chǎn)光纖激光器品牌不僅需要下大力氣提高產(chǎn)品品質(zhì)和服務(wù)水平，而且需要盡快實(shí)現(xiàn)特種光纖和半導(dǎo)體激光器芯片的國產(chǎn)化，以進(jìn)一步降低成本?！?/p>

產(chǎn)學(xué)研一體化勢在必行

中國科學(xué)院上海光機(jī)所、西安光機(jī)所、中電集團(tuán)第11研究所、清華大學(xué)以及兵器裝備研究院和國防科技大學(xué)在光纖激光器研究方面都取得過很好的研究業(yè)績，但是這些研究有的基本停留在實(shí)驗(yàn)室階段，離產(chǎn)品化相去甚遠(yuǎn)。造成這種現(xiàn)象的原因是某些研究人員是想爭取國家項(xiàng)目，完成基礎(chǔ)或應(yīng)用基礎(chǔ)性研究，通過發(fā)表科技論文或申請發(fā)明專利的形式體現(xiàn)科研成果，而沒有以實(shí)際產(chǎn)品作為研究目標(biāo)。與大學(xué)和科研院所不同的是，企業(yè)以營利為目標(biāo)，它的主要任務(wù)就是要研發(fā)滿足市場需求的產(chǎn)品，并以具有競爭力的產(chǎn)品不斷實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。由此可見，國產(chǎn)光纖激光器的市場化僅僅寄希望于大學(xué)和研究院是行不通的。

最近幾年，武漢銳科光纖激光技術(shù)股份有限公司與華工科技股份有限公司以及華中科技大學(xué)共同承擔(dān)的幾項(xiàng)國家重大專項(xiàng)，863計劃項(xiàng)目以及科技支撐計劃項(xiàng)目都是以企業(yè)牽頭完成的，取得了很好的效果，科研成果最終都以產(chǎn)品和應(yīng)用示范基地的形式體現(xiàn)。這些成功的實(shí)例給光纖激光器產(chǎn)學(xué)研一體化提供了一個非常好的思路：以企業(yè)為光纖激光器研究創(chuàng)新的主體，并由他們組織牽頭，聯(lián)合高校和科研院所承擔(dān)光纖激光器的研發(fā)任務(wù)。

關(guān)于“產(chǎn)學(xué)研一體化”，李成也說出了自己的理解?！皯?yīng)該包括三個方面的含義：一是如何通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合實(shí)現(xiàn)科研成果的快速轉(zhuǎn)化；二是如何通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合使科研院所的科技人員面向國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場，從實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)并解決問題；三是通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，增加學(xué)生的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。”

產(chǎn)學(xué)研一體化的優(yōu)勢在于使各個項(xiàng)目從一開始就有了明確的應(yīng)用目標(biāo)和產(chǎn)品需求，同時迫使企業(yè)和高校及科研院所的研究人員為了同一個目標(biāo)而緊密合作，加強(qiáng)人員的交流和技術(shù)的交流。其實(shí)產(chǎn)學(xué)研一體化的意義遠(yuǎn)不止如此，“學(xué)校的科研人員和學(xué)生通過項(xiàng)目得到了產(chǎn)品工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。更重要的是，企業(yè)有豐富工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的國家“***”專家還以兼職教授的方式，為學(xué)校相關(guān)專業(yè)的學(xué)科建設(shè)和研究生培養(yǎng)提供服務(wù)，這對理工科學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的培養(yǎng)是有借鑒意義的?！?/p>

深圳激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有啟發(fā)意義

深圳是繼武漢之后中國第二個激光產(chǎn)業(yè)聚集地，單從激光產(chǎn)業(yè)的規(guī)模判斷，深圳是中國最大的激光產(chǎn)業(yè)聚集地，其激光產(chǎn)業(yè)主要集中在激光加工成套設(shè)備的集成和制造上，就目前深圳光纖激光器產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看，還或多或少存在一些不足?！霸诟吖β使饫w激光器及關(guān)鍵器件研究方面，無論是在人才上還是技術(shù)上，目前都還處于初級階段?！?/p>

然而深圳作為中國改革開放的窗口，也具有發(fā)展光纖激光器產(chǎn)業(yè)得天獨(dú)厚的優(yōu)勢?！吧钲诘膬?yōu)勢在于，市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高，機(jī)制體制靈活，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)環(huán)境好，容易形成人才與資金的聚集，再加上激光設(shè)備集成和應(yīng)用市場完備，只要政府大力支持或者行業(yè)龍頭企業(yè)通過資本化動作延攬人才，發(fā)展高功率光纖激光器產(chǎn)業(yè)應(yīng)該是比較容易的。”

由點(diǎn)入面，深圳光纖激光器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況無疑能為國產(chǎn)光纖激光器的研發(fā)帶來啟發(fā)。李成認(rèn)為，當(dāng)前國內(nèi)光纖激光器的研究重點(diǎn)應(yīng)主要集中在兩個方面：一是持續(xù)加強(qiáng)核心器件和關(guān)鍵材料的研究，特別是要大力提升特種光纖和高功率半導(dǎo)體激光器芯片的國產(chǎn)化水平，盡快實(shí)現(xiàn)全面進(jìn)口替代，以降低國產(chǎn)光纖激光器的整機(jī)成本，提高國產(chǎn)光纖激光器的市場競爭力；二是在現(xiàn)有激光打標(biāo)、激光切割和激光焊接等通用型工業(yè)光纖激光器的基礎(chǔ)上，大力開展不同波長、不同脈沖寬度、不同光譜寬度、不同光束分布以及超高功率和超大能量等定制化和個性化光纖激光器的研究，以滿足先進(jìn)激光制造，醫(yī)療，科研和國防對光纖激光器的特殊需求。