高端窄線寬穩頻激光器是量子精密測量、量子通信、量子計算等前沿科研領域不可或缺的核心基礎器件。浙江法拉第激光科技有限公司(以下簡稱法拉第激光)總經理劉珍峰表示,他們(men) 研製的高端穩頻激光器打破海外數十年技術壟斷,產(chan) 品功能和關(guan) 鍵性能指標均達到或超過國際競品水平,已成功應用於(yu) 清華大學、北京大學等多所高校研究所。
近日,記者走進法拉第激光研發生產(chan) 基地,從(cong) 技術創新、產(chan) 業(ye) 賦能兩(liang) 大維度,解碼這家國家級專(zhuan) 精特新“小巨人”企業(ye) 以光逐夢,實現從(cong) 跟跑到領跑之路。
研發室
走進法拉第激光潔淨研發實驗室,數十台穩頻激光係統有序排布,工程師正調試激光器波長穩定度、抗振動、溫漂等核心參數。與(yu) 大眾(zhong) 熟知的工業(ye) 加工激光不同,法拉第激光采用的是“信息型”用法,而非“能量型”用法,其用來操控和探測原子量子態的高端單頻穩頻光源功率遠低於(yu) 工業(ye) 激光,但頻率穩定性比後者好上億(yi) 倍。
調試產(chan) 品
“八年前,公司誕生初衷,就是解決(jue) 我國量子領域高端激光器長期依賴進口、核心器件受限管製的痛點,實現國產(chan) 化。”劉珍峰表示,過去,高精度穩頻激光器長期被海外企業(ye) 壟斷,采購周期長、價(jia) 格高昂,且存在出口管製限製,直接製約國內(nei) 原子磁力計、冷原子實驗、衛星導航授時設備發展。法拉第激光團隊另辟蹊徑,創新研發原子選頻法拉第激光器,摒棄傳(chuan) 統複雜外部穩頻結構,直接利用原子譜線作為(wei) 天然頻率標尺,大幅縮小設備體(ti) 積、降低溫漂與(yu) 振動幹擾,實現開機自動鎖頻、長期免校準。
“想要做到國產(chan) 化,很多元件必須是國內(nei) 生產(chan) 的,比如底層的元器件——發光元件。國外對這個(ge) 工藝的研究已經長達30年,國內(nei) 基本是從(cong) 頭開始,並且還要驗證做出來的產(chan) 品好不好。於(yu) 是,我們(men) 聯合了好幾家公司一起開發這個(ge) 發光元件,每一家隻做其中的一步,但這個(ge) 產(chan) 品好不好,哪步好哪步不好,都需要我們(men) 安裝多台激光器去驗證。”劉珍峰長籲了一口氣,說,他們(men) 前後花了4年時間做這一個(ge) 發光元件,其間改版了20餘(yu) 次,累計安裝200台以上的激光器去驗證這個(ge) 元件。
調試產(chan) 品
如今法拉第製造的全自動穩頻激光器,噪聲控製方麵可以將背景幹擾降低上萬(wan) 倍,讓量子信號清晰可辨,同時實現與(yu) 國際頂尖水平相當的鎖定精度,並且以成套設備交付,避免了用戶自行組裝的不確定性。“更重要的是,我們(men) 的激光器擁有失鎖後能自動重鎖功能,在國際同類商用產(chan) 品中尚屬首創。”劉珍峰解釋,“這就像給激光器裝上了‘自動駕駛’和‘自我修複’係統,一旦受到幹擾偏離軌道,幾秒鍾內(nei) 就能自己找回去,能確保數年甚至更長時間的連續穩定工作。”
研發室裏,一位工程師向記者展示原子選頻法拉第激光器的核心技術優(you) 勢:“傳(chuan) 統激光器需要多重光路反饋,我們(men) 將原子介質集成激光諧振腔內(nei) 部,自主研發原子調製轉移譜自鎖定算法,波長長期穩定度、信噪比兩(liang) 項關(guan) 鍵指標超越海外主流產(chan) 品,全套光路、芯片、控製係統全國產(chan) 化,徹底擺脫進口依賴。”
企業(ye) 路演
法拉第激光器在功能上的突破,不僅(jin) 打破了國外技術壟斷,更在多個(ge) 重要領域展現出應用潛力。在5G通信領域,法拉第激光器可以為(wei) 5G基站提供關(guan) 鍵支持。劉珍峰解釋道,每個(ge) 人幾乎都用過GPS定位,它背後的原理就是接收天上的衛星信號,手機接收到信號後就能測出你同衛星的距離,而通過定位3顆以上衛星就能確定你處於(yu) 地球上哪一個(ge) 點,當接收到的時間越準,定位的精度就越高。要想傳(chuan) 輸的時間準確,就需要衛星裏搭載的原子鍾能更精準,而他們(men) 研究的穩頻激光器就是保證原子鍾精準的核心。
調試產(chan) 品
據介紹,在航天北鬥領域,企業(ye) 高精度穩頻激光作為(wei) 星載原子鍾、地麵授時基站核心光源,有效提升北鬥導航係統時間同步精度,保障時空基準設備自主可控;量子傳(chuan) 感方向,產(chan) 品支撐原子重力儀(yi) 、原子磁力計、冷原子物理實驗等前沿研究,助力國內(nei) 量子計量、引力波探測技術迭代;通信與(yu) 能源行業(ye) ,激光器為(wei) 5G、6G基站提供高精度時鍾同步支持,同時應用於(yu) 智能電網故障監測、電力精密同步測量;此外,設備還落地醫療光譜檢測、微納工業(ye) 測量場景,賦能流式細胞儀(yi) 、生物分析儀(yi) 國產(chan) 化進程。
研發室
談及企業(ye) 中長期發展規劃,劉珍峰詳細向記者闡述了三大核心方向:第一,持續迭代新一代量子鎖頻法拉第激光器,推進小型化、低功耗、星載輕量化產(chan) 品研發,適配航天機載、便攜式量子探測裝備;第二,拓展下遊一體(ti) 化解決(jue) 方案,麵向原子鍾、量子傳(chuan) 感設備廠商推出標準化光源模組,補齊國內(nei) 整機企業(ye) 研發短板;第三,深化產(chan) 學研協同,聯合高校攻關(guan) 下一代多頻複合激光技術,為(wei) 布局低空經濟、量子雷達、深空探測前沿應用場景關(guan) 鍵部件。
獲獎時刻
“量子科技是新一輪科技革命核心賽道,高端激光光源是產(chan) 業(ye) 基石。我們(men) 將持續加大基礎光學研發投入,以一束自主創新的精密激光,助力我國在量子精密測量、時空基準領域實現從(cong) 跟跑到領跑。”采訪結束時,劉珍峰意味深長地說,誠然,一流的科研成果必須有一流的人才做支撐。在人才培育方麵,企業(ye) 已與(yu) 北京大學、溫州本地高校共建實習(xi) 實訓基地,定向培養(yang) 光電子、精密儀(yi) 器、量子物理複合型人才,搭建實習(xi) 生、研發工程師、項目負責人完整成長通道,打造一支兼具理論功底與(yu) 實操經驗的本土科研隊伍。
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