近期，“新基建”一詞成了各大搜索引擎的熱門關(guān)鍵詞。目前官媒定義的“新基建”主要包括七大領域：5G基建、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。盡管我們所關(guān)注的激光產(chǎn)業(yè)并不在“新基建”名單之列，但實際上激光技術(shù)與“新基建”密切相關(guān)。

圖片來自視頻截圖

例如，5G基站中，機柜是必不可少的設備。隨著5G基站設備走向輕薄化、微型化，傳統(tǒng)的切割方式因精度低、存在應力等缺陷而難以適應5G基站的需求，而光纖激光切割具有速度快、精度高、無接觸加工等諸多優(yōu)勢，將在未來5G基站的大規(guī)模建設中發(fā)揮巨大作用。特高壓輸電鐵塔由于負載大，對底座及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要求極高，因此對加工精度、準確度、質(zhì)量等方面都有著極高要求。隨著大功率激光切割工藝走向成熟，激光切割精度高、質(zhì)量好、效率高的優(yōu)勢將在特高壓輸電鐵塔的建設上得以體現(xiàn)。此外，如城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心等的建設，同樣與激光技術(shù)緊密關(guān)聯(lián)，在此不再一一列舉。

產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀：規(guī)模持續(xù)增長 同質(zhì)化競爭嚴重

近年來，中國激光產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，其中尤以光纖激光器的發(fā)展為最。盡管受宏觀經(jīng)濟、貿(mào)易戰(zhàn)、價格戰(zhàn)等因素影響，2019年光纖激光器增速有所放緩，但與制造業(yè)中其他領域相比依然顯得頗為亮眼。不可否認，席卷全國的新冠肺炎疫情會對激光行業(yè)造成一定影響，各企業(yè)都調(diào)低了收入預期，但長遠來看新基建的推進有望為激光產(chǎn)業(yè)帶來不容忽視的增長潛力。

盡管我國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭良好，但同樣存在一些問題，硬件方面如核心光學器件存在短板、高端技術(shù)受制于歐美等，產(chǎn)業(yè)環(huán)境方面則存在同質(zhì)化競爭嚴重、價格競爭無序等現(xiàn)象。令人欣慰的是，國內(nèi)激光企業(yè)不斷加大研發(fā)投入，硬件方面的差距正逐漸縮小，泵浦源、有源光纖、合束器、光柵、激光芯片等逐步實現(xiàn)突破，并開始實現(xiàn)國產(chǎn)器件的大批量應用。同時，部分企業(yè)也開始通過差異化布局尋求突破，試圖構(gòu)建新的優(yōu)勢。

眾所周知，光纖激光器的模塊化結(jié)構(gòu)使得功率提高變得更加容易，而隨著萬瓦級光纖激光切割機在市場得到認可后，各品牌的萬瓦激光器如雨后春筍般涌現(xiàn)。當萬瓦激光器市場也呈現(xiàn)同質(zhì)化競爭局面時，企業(yè)的差異化之路該怎么走？是繼續(xù)疊加更高的功率，還是尋求其他技術(shù)方向的突破？

差異化破局：高亮度激光器值得關(guān)注

原國防科技大學資深研究員、湖南省輻照動力學學科方向?qū)W術(shù)帶頭人、湖南大科激光副總經(jīng)理江厚滿博士認為，提高激光器的單纖功率密度是一個非常重要的技術(shù)方向，高亮度激光器也是大科激光的主打產(chǎn)品。

所謂高亮度激光器，實際上就是模式純凈度較高的激光器。江博士向OFweek激光網(wǎng)介紹說：“光的一個模式相當于該系統(tǒng)亥姆霍茲方程的一個特解，輸出的激光實際上是若干個這種解的疊加。我們所說的單模，是指模式凈化做得好、主要成分是基模的光，當然也不可避免會有一些高階模的存在。M2＜1.3時我們稱之為純單模，這時候的高階模是可以忽略的；而M2在1.3－2之間的稱為準單模，這時候會有一部分高階模存在?！?/p>

除了模式純凈度高外，大科的單模激光器還能確保在遠距離傳輸中光束質(zhì)量不退化。江博士解釋說：“以2000W單模激光器為例，基本上大家都能把M2控制在1.2以內(nèi)，但有的品牌可能在5米以內(nèi)亮度還行，如果傳輸距離大于5米，光束質(zhì)量就開始退化，這樣無法在大型機床上使用。而我們的高亮度激光器可以做到用15米QBH輸出時，M2還保持在1.2。保證遠距離高亮度的關(guān)鍵就在于控制非線性光學效應以及激光模式選擇等?！?/p>

此外，對光纖激光器而言，功率密度越高，模式凈化也就越難。江博士表示：“目前市面上常見的多模光纖激光器M2＞10，而我們的多模6000W可以做到M2＜4，接近準單模的水準。此外，我們的5000W準單模激光器M2＜2，能實現(xiàn)更好的聚焦，因此我們的激光器稱為高亮度激光器?！?/p>

除了在高亮度上有獨到之處外，抗高反也是大科激光器的特色之一。江博士透露說：“實際上抗高反是一套系統(tǒng)性技術(shù)，總體來講有幾個環(huán)節(jié)必須要重視。第一點是如何控制高功率密度下的非線性光學效應；第二點是要對泵浦方式進行優(yōu)化；第三點在于如何把回返光進行合理的剝離、消除。這幾個環(huán)節(jié)要結(jié)合起來，不僅要有理論上的方案，還要在工藝上實現(xiàn)。目前大科激光器對常用工業(yè)材料中反射率最高的紫銅進行了連續(xù)一小時的切割、焊接測試，激光器工作非常穩(wěn)定。”

高亮度激光器的應用：切割、焊接優(yōu)勢明顯

對切割應用而言，由于高亮度激光器光束質(zhì)量好，同等輸出光纖芯徑的發(fā)散角比多模激光器要小，瑞利長度更長，因此在較大的離焦量范圍內(nèi)不產(chǎn)生毛邊，對長時間穩(wěn)定加工有積極的影響。同時，單模激光器切割2mm以下板材的速度能比多模激光器提高50％以上，在切割銅、鋁等高反材料時，切割速度更快，切割質(zhì)量也更好，主要表現(xiàn)為鋁板毛刺更少，銅斷面更細膩。

而對焊接應用而言，高亮度激光器優(yōu)勢同樣明顯。由于單模激光的焦點光斑尺寸小，能量集中，因此與多模激光相比，單模激光得到的小孔更小、更深，孔內(nèi)壓力更大更穩(wěn)定，在結(jié)合光束擺動技術(shù)之后也能實現(xiàn)紫銅、鋁等高反材料的穩(wěn)定焊接。據(jù)了解，大科2000W激光器焊接紫銅深度可達2.3mm，焊縫質(zhì)量好；焊接鋁合金時可很大程度避免焊縫缺陷，確保焊縫質(zhì)量；而高亮度激光器焊接普通材料的優(yōu)點則可概括為：熔深更大、深寬比更大、熱影響區(qū)更小、焊縫上下寬度差小（更接近矩形焊縫形貌）。

圖片來源：大科激光

總結(jié)：擺脫同質(zhì)化競爭勢在必行

隨著新基建的推動，國內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)將獲得更大的發(fā)展空間，但若繼續(xù)維持同質(zhì)競爭局面，再大的市場增量也將被蜂擁而上的商家和永無休止的價格戰(zhàn)所吞沒?？康蛢r搶市場，沒有利潤支撐研發(fā)，只得在同質(zhì)競爭的基礎上尋求降成本，繼續(xù)降低價格。長此以往，整個市場將失去活力。

幸運的是，激光產(chǎn)業(yè)雖然存在一些動蕩，但整體是健康的。OFweek激光網(wǎng)認為，2019年光纖激光器市場毛利率持續(xù)下行，是市場增長過快后的消化過程，這一現(xiàn)象會隨著各企業(yè)擺脫同質(zhì)化競爭、構(gòu)建差異化壁壘而逐步扭轉(zhuǎn)。

所謂構(gòu)建差異化壁壘，包括銳科激光立足高功率進行全產(chǎn)業(yè)鏈布局，開發(fā)高門檻的特殊應用市場；創(chuàng)鑫激光在不斷突破更高功率的同時，憑借強大的器件研發(fā)實力基本實現(xiàn)了核心光學器件的自給自足；杰普特除了MOPA脈沖光纖激光器獨步江湖外，更是在激光器基礎上開發(fā)激光、光學智能裝備，在高端應用市場占據(jù)重要地位；此外還包括飛博激光的環(huán)形光斑技術(shù)、光惠激光的高功率單腔連續(xù)光纖激光器的技術(shù)、大科激光的模式凈化技術(shù)和抗高反技術(shù)等等。

可以看出，目前不少激光企業(yè)已然為擺脫同質(zhì)化競爭邁出了實際步伐。我們有理由相信，憑著中國人民的智慧與勤奮，憑著中國完整的工業(yè)體系與巨量需求，激光產(chǎn)業(yè)能夠走出價格戰(zhàn)與疫情陰影，通過良性洗牌迎來更好的明天。