青岛日报2020年9月22日1版

一千万亿分之一秒的精准  

青岛自贸激光掌握五大飞秒核心技术，飞秒“种子源”出口美国

近年来，超精密加工的空间尺度已经被推进到了微米甚至纳米级别，比如在1毫米的尺度范围内刻画清晰又复杂的二维码，再比如在特殊材料上打一个1微米的小孔。如何实现微米、纳米级精准度的加工？答案之一是飞秒激光。

与传统机械加工采用刀具和电火花相比，飞秒激光能大幅度提升加工精度，同时飞秒激光加工是“冷激光”，热效应极小，适用于薄膜、柔性等材料的精细加工。青岛自贸激光有限公司总经理邴召荣认为，飞秒激光推动精密加工行业进入了光时代，未来将引领制造业的变革。

手握飞秒激光种子源和光芯片的青岛自贸激光，正在参与并试图引领这场变革。

飞秒激光的“冷加工”能量

飞秒激光为何有如此大的能量？

一飞秒是1秒的一千万亿分之一，即使是每秒能飞行30万千米的真空中的光，在一飞秒内，也只能走300纳米。飞秒激光就是输出激光的脉冲宽度在飞秒级别的脉冲激光器，能以极快速度将其全部能量注入微纳米级的作用区域。数飞秒间输出的高密度能量让飞秒激光与材料相互作用的时间极短，等离子体还没来得及将能量传递给周围材料，就已经从材料表面被烧蚀掉，不会给周围的材料带来热影响，这种“冷加工”优势使飞秒激光技术在精密钻孔、精密切割等精密加工领域中应用前景巨大。

柔性电路板。

“就像这个手机的柔性电路板，只有超快激光能制造。”采访中，邴召荣来回弯折手中一张金黄色的薄片，上面刻画着纵横交错的细线，排列着微小的、形状各异的孔洞。这片薄薄的电路板是手机屏幕能够弯曲、折叠的关键，而上面的细线和孔洞都是用超快激光加工而成，既能精密刻画又能保证不破坏材料本体。

除了用于柔性电路板的精密制造，飞秒激光在激光打标、激光清洗、激光焊接、切割、医疗美容等方面的应用都十分广泛，甚至在航空发动机打孔等方面也能大展身手。据悉，现代飞机发动机叶片表面通常会覆盖一层陶瓷的热障涂层，采用传统电火花无法加工，只有“快准狠”的飞秒激光才能在叶片上打微型孔，同时不破坏那层薄薄的陶瓷涂层。

飞秒激光的“冷加工”特点让其拥有广阔的市场前景。与世界制造业大国相比，我国激光在制造业尤其是装备制造业中的应用比例仅为30%，而美、日比重均为45%以上，德国超过50%。《中国激光产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》预测，随着我国激光应用领域的不断扩展及技术进步，2024年我国激光产业整体市场规模将达到4000多亿元。

实现飞秒激光器全国产化

然而飞秒激光的市场蛋糕并不是那么容易吃到。

邴召荣介绍，由于国内飞秒光纤激光器研究一直处在实验室阶段，核心器件长年依靠进口。国内高端激光器市场基本由通快、相干、IPG等国外厂商掌握，欧美各国对关键技术模块和元器件实行禁运，并抬高相关原材料的价格，飞秒激光装备的价格居高不下。由此，没有独立自主核心技术成为国内飞秒激光产业发展的瓶颈。

激光清洗。

青岛自贸激光正在打破这个瓶颈。创始人曹祥东博士师从美国罗切斯特大学教授Go-vind P. AGRAWAL和贝尔实验室教授Colin McKinstrie，曾任西门子、北美电信等公司高级技术主管。他研发的飞秒激光核心技术之一“超高精度色散管理技术”于2012年入选OSA（美国光学学会）“全球六大新创新技术”。

回国创业的曹祥东带领团队开发出了全世界首个掌上型飞秒激光种子源、中国首台全光纤飞秒激光器，赋予了自贸激光浓厚的技术色彩。“种子源就像是飞秒激光器的‘火种’，是飞秒激光器的核心。”邴召荣说，中科院高能物理研究所、华中科大、国防科大等多家科研机构都曾购买过自贸激光的种子源产品，就连美国三大光学中心之一——罗切斯特光学中心也曾购买过。

除了激光“种子源”，青岛自贸激光还掌握了飞秒激光器“心脏”——光芯片的核心技术，拥有光芯片、算法、控制模块、控制软件等全套自主核心技术，器件国产化率95%以上，并预计在2年内可实现100%国产化。

而国内大部分生产厂家的核心技术都是采用国外技术路径，在技术和产品升级等方面大受掣肘。“比如大部分国内厂家的光芯片都采用德国BATOP公司的进口芯片。”邴召荣说，这些厂家在技术路径上也都采用国外的被动锁模技术，而自贸激光自主研发的全自动锁模技术打破了行业内的被动锁模技术壁垒。邴召荣认为，与之前的技术路径相比，全自动锁模技术更加稳定，能够持续、稳定获得高能量、高峰值率的飞秒级脉冲。

目前，自贸激光掌握了超高精度色散管理技术、全自动锁模技术、非线性放大技术、全光纤集成技术、模块化集成封装技术五大飞秒核心技术，拥有相关核心发明专利33项（13项在审），实用新型14项（9项在审），形成了系统的专利保护池。

布局飞秒激光产品线

目前，自贸激光专业从事飞秒光纤激光器及其核心元器件、超快激光应用装备的研发、生产、销售。邴召荣介绍，公司开发的飞秒PCB/FPC加工器已批量进入华为、苹果核心供应商工厂，后期变形机种可以陆续进军LED、心脏支架、电池薄膜加工、9H钢化玻璃屏等新材料加工领域。

公司研发生产的飞秒美容仪已小批量验证进入临床验证阶段，预计2022年年中推向市场。在空间星际卫星数据传输、飞秒激光碎石、飞秒激光探测技术、太赫兹检测、航天等领域的应用化方面已经取得初步突破，正在寻求相关产业合作。

2019年，青岛自贸激光年营收2660万元。邴召荣介绍，按照去年的销售计划，本来预计2020年年营收将突破7000万元，但上半年的疫情影响了订单，今年以来营收大约2000多万元。

为募集研发资金、建设产业研究院等，青岛自贸激光今年计划融资6000万元，其中，1600万元用于飞秒激光器研发、中试及市场推广；1400万元用于飞秒美容及皮肤病治疗仪的三级医疗器械取证及后续临床试验及市场推广；2000万元用于产业研究院建设。

此次募资将扩股2400万股，新进股东占扩股后的股份为10.7%，公司总估值为5.6亿元。目前，创始人曹祥东博士持股33%，青岛自贸发展公司占股20%，青岛智汇港投资和青岛睿谷管理咨询为高管及核心员工持股平台，分别占股23.43%和23.32%。邴召荣还透露，公司有上市科创板的打算，目前国内主要激光企业安扬、华日均未上市，上市公司锐科激光2019年营业收入突破20亿元。（青岛日报/观海新闻记者 王 伟 文/图）

责任编辑：程雪涵