向“微” 求“精” 一束光“支”起大国重器

至大无外，至小无内。自古以来，人类对空间与时间的探索从未止步。如今，对于微观世界，人类在空间分辨率上已经可以达到原子分子尺度，其对应的运动特征时间也达到了超快的飞秒量级。

飞秒是什么概念？——1飞秒为1秒的一千万亿分之一。在西安中科微精光子科技股份有限公司（简称“中科微精”）的车间内，技术人员能以飞秒为单位利用激光技术在火柴头上刻字。

成立于2015年的西安中科微精，是第四批国家级专精特新“小巨人”企业。作为国家制造业基金在陕西直接投资的首家企业，其牵头并参与了15余项国家级重大专项，率先研制出三轴至七轴超快激光高端制造装备，实现了我国超快激光精密制造装备从0到1的突破。

中科微精的成长之路，是西安光子制造产业的壮大之路，更是中国光子制造技术的突破之路。近日，记者走近中科微精，试图以其成长缩影为切片说明西安光子产业蓬勃向上的发展势头。

中科微精火柴头刻蚀模型展示

一束光“支”起大国重器

在中科微精的一楼展厅内，一个发动机模型伫立中央。走近这个模型可以观察到，发动机热端部件上分布着不少小孔。这是中科微精使用超短脉冲激光为国产商用航空新型发动机所加工的复杂异形微结构。

航空发动机是飞机的“心脏”，发动机热端部件又是组成飞机“心脏”的重要部分，这复杂异形微结构加工更是制约国产大飞机制造的重要难题。

那么，如何保障发动机热端部件的使用寿命？一种能在超短时间内完成精细加工，且能实现高表面质量加工的飞秒激光派上用场。

以火柴头加工为例，火柴头燃点低、面积小，飞秒激光所具有的超短脉冲及超高峰值功率的特性，使其能够在火柴头这一极端材料上进行加工。与传统激光加工过程中的火花四溅不同，飞秒激光的加工过程速度极快，甚至快到热量来不及产生。

“中科微精使用的超短脉冲激光或者说飞秒激光，其加工原理是利用强场效应将材料直接电离，是一种新型‘冷加工’方式。通过这种加工手段加工的复杂微结构，冷却效果更好，从而提升了发动机热端部件的耐温性能和使用寿命。”中科微精创新研究院院长王自对记者说道。

令人振奋的是，中科微精研制出的三轴至七轴系列化飞秒激光高端精密制造装备，打破了国外同类设备和技术的垄断局面。目前，来自中科微精的技术与设备已运用在国产大飞机航空发动机、中国首颗综合性太阳探测专用卫星“夸父一号”等大国重器之上。

一家企业“链”起精密制造

马路上风驰电掣的改装汽车轰鸣阵阵，低空中盘旋翱翔的无人机飞速运转，水中悄无声息的探测器上浮下潜......在广西，柳州源创电喷技术有限公司的产品和技术已经从汽车扩展到无人机、水下探测器以及高端医疗装备等产业。

而在几年前，这家专注于生产汽车喷油器的公司还曾处于被进口设备“卡脖子”的尴尬境地。直到中科微精将应用于航天领域的飞秒激光超精细孔加工技术，应用到汽车喷油器的打孔上，大大提升了喷油器这一精密零部件的国产制造能力。

在中科微精董事长杨小君看来，当前传统制造业正面临深度转型和升级，其中一个重要方向便是转向附加值和技术壁垒更高的高端精密加工，而超快激光微细加工技术将在这一进程中极大地提升传统制造业水平。

“飞秒激光能够解决传统加工方式难以实现的超精细、无损伤、无材料选择性等加工瓶颈，具有广阔的应用前景。”中科微精创新研究院院长王自说。

目前，中科微精将超快激光制造技术不断向汽车、医疗、消费类电子等民用领域拓展，并围绕激光上下游产业链，孵化了中科微星、中科聚能、广东中科微精等4家硬科技企业，形成了以西安为中心，以广东、北京、上海等地为拓展城市，以德国研发中心为海外窗口的辐射联动布局。

一条向“微”发力的产业之路

不久前，一项国家重大科技基础设施建设传来喜讯：中国科学院西安光机所先进阿秒激光设施通过可研评审，计划今年10月开工建设。

“目前，比较成熟的飞秒脉冲激光已经能够探测分子间运动。但分子内部的电子运动，其动力学过程发生在更快的阿秒量级。这个项目建成后，有望填补国内阿秒激光设施空白，推动产业跨越升级和基础研究原始创新突破。”中科微精创新研究院院长王自说。

作为依托“西光模式”孵化的硬科技企业，中科微精对于飞秒激光高端精密制造装备的研发也在不断推进。据了解，中科微精创新研究院将继续专注于激光设备的迭代研发，研发方向正是在更小的时间量级里完成更精密的激光加工。

“未来，随着光场调试技术的发展，我们将在这个领域实现更大突破。其意义可以这样理解，即把每束光分解成若干像素点，在一定时间和空间分辨率下，每一个像素点都可以做调整。”王自说。

所谓“追光”，就是抓住光，利用光。2021年初，陕西省委、省政府牵头实施“追光计划”，以西安高新区为主要承载地，聚焦光子材料与芯片、先进激光与光子制造、光子传感三大细分领域，把光子产业作为陕西省最具潜力的新领域、新赛道之一。

今年3月，《陕西省培育千亿级光子产业创新集群行动计划》出台，计划围绕光子技术优势和产业发展基础，构建“一核两翼”，打造以西安为中心辐射全省的光子产业创新集群。

目前，作为全省光子产业链企业主要聚集地，西安已经初步形成光子制造、光子信息、光子传感等产业集群。2023年，西安光子产业规上营业总收入达127.26亿元，预计今年产业链规模将超过280亿元。

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