【公司名片】武汉睿芯特种光纤有限责任公司(以下简称“睿芯光纤”)2013年在光谷成立,是一家从事于特种光纤研发、生产和销售的专业制造商。由上市公司武汉锐科光纤激光技术股份有限公司全资控股。公司打破国际技术垄断,自主研发的特种光纤——有源光纤实现国产化替代。公司拥有国际一流的工业研发实验室及智能化生产线,先后承担了湖北重大科技创新计划项目、国家重点研发计划项目等项目的研究,在国内率先实现激光器用双包层大模场掺镱光纤的产业化,处于国内领先、国际先进地位,并实现了中国光纤激光器产业链关键核心材料的自主可控。
掰开“卡脖子”的手
支点财经:公司成立的背景是什么?如何成功研发出我国第一根有源光纤?
李尤:2007年,在闫大鹏博士的带领下,锐科激光研发出了国内首台光纤激光器,实现光纤激光器整机从0到1的突破。但是,其中的一款核心材料——有源光纤却需要从国外进口。有源光纤属于特种光纤,通俗理解为“光源的光源”,制造涉及从预制棒制备、稀土掺杂到拉丝测试的全流程核心工艺,当时国内在高纯度预制棒制备、稀土离子均匀掺杂、大模场光纤工艺控制等关键技术仍是空白。这种“能造整机、造不出核心材料”的困境,本质上是国内激光产业链“中游强、上游弱”的结构性短板。
为解决“卡脖子”难题,国家和湖北省依托央企和锐科激光,共同组建研发团队。2011年,国家有关部门对锐科激光提出了一个重大目标任务:“光纤激光器最核心的有源光纤,必须自己造,必须自主可控。”这一国家意志的明确,为后续睿芯光纤的成立提供了根本动力。
在锐科激光创始人闫大鹏的引领下,睿芯光纤于2013年正式成立。当时,公司周边还很荒凉,但研发团队日以夜继,每天在实验室工作超10小时。为支持研发,公司一次性投入2000多万元购买了国际最先进的设备。研发团队也逐渐从几人增长到十余人。
2014年,设备正式点火,一根直径为125微米的有源光纤成功问世,填补了国内相关领域的空白。2015年,该技术通过湖北省科技成果鉴定。在国外被认为研发周期长、失败率高的有源光纤技术,我们只用了不到2年时间,实现了“极速突破”。
期间,研发团队与和锐科激光形成了“互为试验场”的协同机制。锐科提需求,我们做样品;锐科上机测试,发现问题,我们再回去改配方、调参数。正常特种光纤迭代周期12到18个月,在我们这压缩到1到3个月。睿芯的定位很清晰——先满足锐科的需求。这种“需求驱动、快速迭代”的模式,让睿芯在极短时间内走完了国外企业需要数年才能完成的研发路径。
自主研发“不可能的光纤”
支点财经:打破国际垄断后,睿芯如何继续创新走出一条国产化道路?
李尤:随着第一根有源光纤拉出,我们的产品开始走向国产化,并跟随锐科的激光器的需求不断升级。
进入2020年,激光器功率从千瓦提高到万瓦,对特种光纤提出了更高要求。相比千瓦级光纤,万瓦级光纤的纤芯面积大了好几倍。纤芯变大了,均匀掺杂稀土元素的难度也显著提升,容不得一点瑕疵。谁先研发出单模万瓦级特种光纤,谁就能站上行业的前端,拥有技术话语权。为此,公司抽调精兵强将,专攻单模万瓦级特种光纤技术。得知睿芯进军该技术领域,国际巨头放话:“这是你们不可能完成的光纤”。
为什么说是“不可能的光纤”呢?原因有如下几方面:一是模式不稳定效应,模式不稳定阈值像一个紧箍咒,一旦激光输出功率达到模式不稳定阈值后,输出激光会发生剧烈波动,光束质量急剧退化,输出功率无法继续提升;二是拉曼效应,“拉曼效应”类似光能量在光纤传输中遭遇“堵车”,传输过程中部分光信号发生能量偏移、损耗淤积,不仅直接限制激光输出功率的进一步提升,还会造成局部能量堆积;三是光致暗化,在高功率运转时,光纤中的稀土离子会产生色心缺陷,导致光纤损耗不断增大,功率输出持续衰减。
当时,全球行业知名企业都采取成熟的方案——八边形结构技术路线。但我们深入研究后发现,它在泵浦光吸收效率、模式控制和熔接控制等方面存在一定局限。于是,我们选择了圆形扰模原创路线,坚定不移执行国家“自主可控”的任务,坚持技术创新,把产品定义权牢牢抓在手里。
历时5年攻关,我们独创了“圆形扰模双包层技术”,将单根激光可承载的功率提升至2.2万瓦。其核心创新是在圆形光纤内嵌多根掺氟石英棒,优化全向光路反射。相当于为激光铺设了一条低损耗、高效率的“高速路”。去年9月,依托该产品,锐科激光成功研制出全球领先的近基模万瓦级光纤激光器,刷新同级别世界纪录。
这款“不可能的光纤”的落地量产,带来的变革是全方位的。
在供应链层面,睿芯光纤自主研发的特种光纤行销全球,生产线24小时不停运转。从“求着卖”到“被追着买”,这是供应链话语权的根本性逆转。
在成本层面,进口特种光纤一米动辄上千元。国产化突破后,大幅降低了国内激光器企业的核心材料采购成本,为国产激光器的自主发展提供了坚实的供应链保障。
在功率上限层面,睿芯光纤将单根光纤可承载的激光功率提升至2.2万瓦。依托睿芯自研的圆形扰模掺镱光纤,锐科激光成功研制全球领先近基模万瓦级光纤激光器。这一突破意味着中国在高功率光纤激光领域已从技术追随者转变为技术引领者。
在国产化替代层面,睿芯光纤已成为国内少数同时掌握特种光纤全流程核心工艺并具备规模化生产能力的特种光纤企业之一。目前订单饱满,产能利用率超过97%。
激光器用特种光纤国内市占率第一
支点财经:经过十余年迭代,睿芯目前的产品矩阵和市场地位如何?
李尤:产品矩阵方面,睿芯光纤已形成十大系列、上百种规格的产品矩阵,覆盖先进制造、光通信、光纤传感、医疗与特种应用四大核心领域,广泛应用于工业激光、光通信、空天航天、激光医疗、精密传感、科学研究等场景。具体产品包括:双包层大模场有源和无源光纤、各类掺杂光纤(掺镱、掺铒、铒镱共掺、掺铥等)、保偏光纤、光束传输光纤、耐辐照光纤及各种特殊规格的单模和多模光纤等。
市场地位方面,睿芯光纤在激光器用特种光纤领域稳居国内市占率第一。未来,公司将从三个方面布局发展:
第一,产能扩张。睿芯光纤已启动高功率掺杂特种光纤数字化生产线二期建设项目,总投资5316万元,将通过新增MCVD系统、PCVD等离子化学气相沉积系统、特种光纤拉丝塔等核心设备,新增特种光纤产能8000千米/年。二期项目将重点弥补光通信、光纤陀螺、激光雷达、激光医疗等领域用特种光纤的研发生产能力。
第二,技术攻坚。在星间通信领域持续深耕耐辐照特种光纤,已推出包括耐辐照掺铒光纤、耐辐照掺镱光纤等在内的全系列耐辐照光纤产品,打破国外技术垄断,实现全国产化突破。相关产品目前已进入多场景验证阶段。同时持续迭代更高功率、更优光束质量的特种光纤产品。
第三,市场布局。立足激光智造、航天军工、星间通信等高端赛道,以特种光纤打通天地全域通信链路,同时赋能地面AI算力中心与太空新型算力。睿芯光纤将依托产能扩张进一步提升市场份额,以核心材料自主可控赋能中国先进制造、光通信、光纤传感、医疗健康等产业高质量发展。
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