9·3阅兵现场,一款装在战车上、外形酷似滚筒式洗衣机的装备吸引了不少目光,很多人初见时都疑惑这一“日常家电模样”的设备为何会出现在阅兵序列中。
实际上,它是中国自主研发的LY-1高能激光定向能武器系统,核心用途是舰载近程防空,在特定场景下也可实现陆基部署。
这款激光武器的亮相,让不少人开始关注激光在国防领域的应用,但要理解它的真正价值,不妨看看当前俄乌战场上的实际情况。
俄乌冲突中,无人机已成为常见作战装备,几百美元的商用无人机绑定炸弹后,就能对价值上千万的装甲车、坦克造成摧毁性打击。
面对这类低空小型目标,传统防空导弹的局限性十分明显。
说实话,传统防空导弹单枚造价最少几十万元,用这样的装备去拦截低成本无人机,相当于投入数十倍的成本换取一次防御,长期维持这种模式,任何一方的后勤与经费都会面临巨大压力。
激光武器则恰好解决了这一成本难题,它的能量通过光束传输,除设备运行所需电费外,基本没有弹药消耗成本,且光束命中精度极高,对无人机的拦截效率接近“瞄准即命中”。
此前俄罗斯将“佩列斯韦特”激光系统投入俄乌战场,公开信息显示,该系统在5公里范围内可有效摧毁无人机,单次拦截的电费支出还不到10元。
从这一实战案例能看出,若激光武器实现大规模实战部署,未来低空防御的格局可能会彻底改变,率先掌握成熟激光防御技术的一方,在应对无人机威胁时会拥有更显著的主动权。
不过,若仅将激光技术的价值限定在战场防御,未免低估了它的产业影响力。
在高端制造业领域,激光早已成为不可或缺的核心技术,这一点,从事新能源车和5G设备制造的从业者怕是最有体会。
多数人对激光的认知还停留在扫码枪、近视手术等日常场景,觉得它只是生活中的“辅助工具”,但在高端制造业里,激光是实实在在的“刚需技术”,没有它,部分高科技产品要么无法实现量产,要么成品价格会高到超出普通消费者承受范围。
以新能源车的动力电池制造为例,一辆新能源车的动力电池包含上千个小电芯,这些电芯需通过焊接形成完整供电单元。
传统焊接技术依赖电弧加热,温度控制难度大,热影响范围广,电芯很容易被高温损坏,此前有厂家尝试用传统技术焊接电芯,最终良品率连70%都达不到。
激光焊接则完全不同,它的热影响区可控制在微米级,就像医生用手术刀精准操作般,能最大程度避免电芯损伤。
现在国内新能源车的电池焊接,绝大多数都采用激光技术。
本来想探究是否有其他焊接技术能替代激光,后来发现无论是传统电弧焊接的低良品率,还是其他新型技术的高成本,都无法满足新能源车大规模量产的需求,激光焊接的不可替代性由此凸显。
除了新能源车制造,5G基站的研发与生产同样离不开激光技术的支撑,我们日常看到的5G基站体积不大,但内部的天线、滤波器等核心部件,对加工精度的要求极高,需控制在几微米范围内,这个精度差不多是头发丝直径的十分之一。
传统机械切割根本无法达到这样的精度标准,切割后的部件会残留毛刺,还可能出现变形,若将这类部件装入基站,会直接影响信号传输质量。
激光切割则能稳定实现微米级精度加工,且无需后续二次处理,现在华为、中兴等企业生产5G基站时,核心部件的切割环节基本都依赖国产激光设备。
很显然,没有激光加工提供的精度保障,5G基站核心部件的生产效率和质量都难以达标,这会直接影响5G网络的普及进程。
激光技术对现代社会的支撑,还体现在信息传输领域,我们日常使用的云端存储、视频播放等服务,背后都依赖光纤通信网络,而激光正是这一网络运行的关键支撑。
当前AI大模型训练过程中,单次数据交换量极大,若依赖传统电信号传输,电缆不仅无法承载如此大的数据流,还可能因过载出现烧毁故障。
激光驱动的光纤网络则不存在这一问题,它能实现每秒数百G的数据传输,且信号衰减程度极低。
如此看来,激光不仅是制造业的“生产工具”,更是现代信息基础设施运行的“动力源”。
激光技术的重要性日益凸显,但中国在这一领域的发展并非一帆风顺,早期曾长期面临核心技术被国外垄断的困境。
十年前,全球高功率光纤激光器市场基本被美国IPG公司垄断,国内企业若想采购万瓦级高功率光纤激光器,不仅单台设备价格高达五百多万元,还需接受IPG设定的年度采购限额。
核心部件出现故障后,也只能等待国外团队提供维修服务,整个产业发展处处受制于人,这种被动局面在2014年出现转折。
锐科激光率先研发出国产1万瓦高功率光纤激光器样机,尽管这款样机在初期还存在一些细节不足,但它标志着中国在这一领域打破了国外垄断。
2015年,大族-创鑫将该类型设备价格降至180万元,2016年进一步降至80万元,同时实现现货交付。
老实讲,国产企业能实现这一突破实属不易,泵浦源作为激光器的“心脏”部件,研发团队需从外延片开始反复试验,仅调整一个芯片的波长就可能需要上百次尝试。
在光纤研发环节,因缺乏昂贵检测设备,团队只能采用自制简易化学分析方法,将拉出的光纤截成小段泡入试剂中观察参数,一点点优化工艺。
IPG后来被迫在一年内三次下调产品价格,但即便如此,其产品售价仍比国产设备高50%以上,市场份额也从之前的主导地位跌至30%以下。
从这时起,中国才算真正掌握了激光设备的市场定价权,这也是国产激光产业从“边缘参与者”转变为“核心主导者”的关键节点。
国产激光设备的突破不仅改变了自身的市场地位,还带动了相关产业的发展,车载激光雷达就是典型例子。
前几年,车载激光雷达的售价还在一万美元以上,是新能源车智能驾驶系统成本中的“大头”。
依托国内成熟的激光产业链,现在国产车载激光雷达价格已降至1499元,小鹏、蔚来等车企将其搭载到新车后,智能驾驶版本的整车价格也随之降低,让更多消费者能接触到高阶智能驾驶功能。
有人认为部分车企转向纯视觉智能驾驶路线后,激光雷达的需求会下降,但从实际产业需求看,这种担忧并不必要。
城市机器人、无人配送设备、智慧仓储系统等领域,对激光雷达的需求正快速增长。
中国每年生产的服务机器人与工业机器人总量超过1100万台,这些设备大多需要激光雷达作为“感知器官”,其需求规模甚至超过汽车领域。
更何况,激光雷达研发过程中积累的技术,还能应用于光通信、医疗成像等领域,形成产业链的“滚雪球”效应,一个领域的技术突破,会带动多个相关领域的成本下降与效率提升。
除了产业应用,激光技术在前沿科研领域同样发挥着关键作用,成为探索未知的重要工具。
2023年,中国自主研发的“神光三号”激光装置实现60万亿瓦峰值功率,这一指标使其成为全球功率最强的激光器。
该装置的研发成功,让中国成为继美国之后第二个掌握多束组激光惯性约束聚变技术的国家,为可控核聚变研究提供了重要支撑。
要知道,可控核聚变若能实现商业化应用,将从根本上解决人类能源问题,而“神光三号”正是这一探索过程中的关键设备,它能模拟恒星内部的高温高压环境,帮助科研人员研究核聚变反应的规律。
同年,上海光机所研发的900nm百瓦级全光纤激光器实现国际首次百瓦量级输出,这一成果为活体脑成像、眼科精准手术、晶圆缺陷检测等领域提供了核心光源。
在此之前,这些领域的高端光源长期依赖进口,国产光源的突破不仅降低了相关科研与医疗设备的成本,还为国内相关领域的技术创新提供了基础,科研人员无需再受限于进口光源的供应周期与价格,能更自由地开展实验与技术研发。
当前在激光技术领域,欧洲部分企业在飞秒、阿秒脉冲控制方面仍保持优势,美国也在量子光源、硅光芯片等方向持续投入研发。
但中国激光产业拥有独特的“开放+闭环”优势,阿秒设施、“神光三号”等大科学装置均对全球科学家开放,吸引国际科研团队前来开展实验,而这些实验产生的数据、积累的工艺经验,又能沉淀到国内产业端,形成“科研-技术-产业”的正向循环。
毫无疑问,这种优势若能持续保持,中国在下一代光子技术领域有望实现更大突破。
回顾激光技术的应用历程,从战场防御中的“光刃”,到高端制造业的“核心工具”,再到前沿科研的“探索钥匙”,它的价值早已跨越单一领域,成为支撑现代社会运行的底层技术。
中国激光产业从依赖进口到实现自主突破,再到成为全球主要设备供应方,这一过程不仅打破了国外技术垄断,更支撑了国内新能源车、5G、机器人等高端产业的发展,为智能化时代奠定了技术基础。
未来,随着机器人技术、智能制造、可控核聚变等领域的推进,激光技术的应用场景还将进一步拓展,而中国在激光产业链上积累的优势,也将成为推动这些领域发展的重要动力。
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