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“小巨人”撑起大创新!从“炸裂”到“超光滑”!激光镜头是如何炼成的?

文章作者:作者 人气:发表时间:2023-10-09 13:38:18

在我国精密光学元件、组件研发制造领域,有一家企业十几年如一日,锚定“光学技术研发制造领跑者”目标,脚踏实地,笃行不怠,终于从一家籍籍无名的小企业,一步跨入国家专精特新小巨人行列。完成这一蝶变的便是南京波长光电科技股份有限公司。

科技的不断进步,使得近年来国内外业界、资本市场等,对光电的关注度持续升温。然而,十几年前就把光电作为创业方向、奋斗目标,这在很多人看来,不是无畏便是无知。彼时我国光电行业,不仅冷门,而且众多关键核心技术都掌控在国外企业手中,从研发、设备到制造工艺等诸多环节都受制于人。

起步早,抢占激光产业发展先机

“小巨人”撑起大创新!从“炸裂”到“超光滑”!激光镜头是如何炼成的?

从某种程度说,波长光电堪称我国光电行业的“元老级”企业。“在这个领域,我们起步是比较早的。”公司董事长黄胜弟介绍,虽然知道光电创业路不平坦,但大家心怀希望,创业初衷甚至不乏浪漫色彩。“1666年,牛顿首次发现太阳光在三棱镜下可以分解成七色光线,光也是一种电磁波有特定波长,这个伟大发现为后来光学技术应用推动世界科技文明发展奠定了基础。我们希望波长光电聚焦光学技术,像光谱一样绚丽多彩,在更多领域应用覆盖。”

白手起家,一切都是艰难的。资金少,规模小,特别在技术上还不时遭遇国外同行的挤兑。经过一段时间的磨砺积累,他们慢慢有了底气,三年前的一天,终于不再沉默,勇敢地与老外展开了一场实打实的PK。当时,国内一家知名厂家急需一款用于半导体加工的镜头,美国、日本等国企业对这个产品的技术已相当成熟,但面对中国企业的需求,不仅价格奇高,而且交期很长,其真实意图显而易见:“卡脖子”。

波长光电对这家企业如此遭遇感同身受,硬是以敢于挑战、不甘受制于人的决心和勇气,开启了这款半导体加工镜头的探索攻关之路。两年多时间,几任设计师和研发人员接续奋斗,最终成功攻下这个堡垒,拿出了高精度镜头。有了这个突破,波长光电以利再战、乘胜追赶,结果上千种替代进口的高端应用镜头相继问世,成功实现了该类镜头的国产化。

黄胜弟坦言,正是因为进入早,波长光电才得以搭上国内激光产业发展的快车,从而逐步形成并积累起了独特的客户优势、研发优势、市场网络优势,特别在镀膜、光学设计以及精密的光学测量等领域,形成了显著的核心技术优势。十几年的深耕细作,如今波长光电已经达到年产百万套镜头的生产能力。覆盖紫外、可见和近、中、远红外等不同波长范围,除各类激光光学器件,还有各类红外光学器件、光学仪器系统、光学设计软件,还对外承接各类光、机、电、软件系统开发。

作为新加坡籍企业家,黄胜弟对选择南京创业,有着自己清醒而深刻的认知。“我是在中国出生和长大的,毕业后因工作原因去了新加坡,也是因为工作原因加入了新加坡籍。在中国创业,一方面是因为我的根在这里,同时也对国内的经济社会发展充满信心。”他说,南京有良好的光学产业基础,可以制造全国一流的光学镜片、镜头和光学仪器。中科院南京紫金山天文台名闻遐迩,那里的天文仪器能看到深邃的太空。

自研多项核心技术,与精益求精为友

“小巨人”撑起大创新!从“炸裂”到“超光滑”!激光镜头是如何炼成的?

如今,南京波长光电是一家专精特新小巨人企业,企业掌握多项自主研发的核心技术,是国内精密光学元件、组件行业的重要成员。但企业成长之路并非一帆风顺。首席工程师王国力对4年前的那一通客户电话记忆犹新,6层扫描镜头在做测试时,竟然被激光击穿了。

公司总工程师王国力回忆:“当时我们就傻眼了,我们还比较茫然,怎么会出现这个问题?”王国力立即找到技术工程师张浩文,紧急排查故障原因。张浩文说:“焦点靠着表面非常近,还有烧坏膜系的可能,膜系烧坏之后造成吸收急剧上升,可能会击穿镜头。”激光器以前是纳秒,现在到了皮秒、飞秒级。呈数量级的变化以后,能量也是瞬时放大十倍、几十倍、几百倍、几千倍,能量越来越高,表面有一个瑕疵,很快就能把镜头打裂。

在工业领域,激光被称为“最快的刀、最准的尺”。面对激光切削如泥的“威力”,激光扫描镜头要想在激光穿过时毫发无损,就必须达到工程师口中反复强调的“高透光”和“超光滑”。张浩文表示:“超光滑的概念通常是3个埃以下的表面粗糙度,大概0.3纳米,如果镜片不做超光滑的加工,可能带来一些镜片表面的破坏。”

一根头发丝的直径约5万纳米,而能承受激光巨大威力的镜头表面,粗糙度需要达到0.3纳米,仅为头发丝直径的百万分之六。找到原因,产品很快得到了改进。改良过程中,类似的波折,常常出现。工程师张浩文至今记得,每次到客户企业做检测时的紧张心情。

张浩文:“自己一个人过去躺在酒店有时候晚上做梦都梦见在测,一旦测试通过一瞬间心情是非常轻松的,就说明我们的方向是对的,后续在细节上处理得更好,品质再上升一个台阶。”没有最光滑,只有更光滑。与微观下的精益求精为友,与纳米级的粗糙不平为敌,是这家激光光学镜头企业独闯市场的立身之本。

“专精特新”小巨人,人是最关键的因素

“小巨人”撑起大创新!从“炸裂”到“超光滑”!激光镜头是如何炼成的?

目前,该公司技术人员占比20%左右,拥有多名毕业于国内外知名高校的博士、硕士研究生,本科以上学历人员超百人。此外,除了每年引进技术工程人员外,还聘请业内和海内外研究机构的高级技术顾问给予指导或直接加入。 “一些公司重设计轻制造,但镜头设计出来后做不出来还是等于零。”黄胜第说,在南京波长光电,研发工程师和制作工艺工程师处于同等地位,首先在收入上基本持平,同时大力提倡“工匠精神”,进行加工技术比武,还以师徒形式传承技术与经验。

在一台德国进口的抛光机上,贴着一张镜片的图纸,上面标注着各项数据。“你看这个非球面镜看起来像是个光滑的球面,其实是由好几个面组成,是起伏面,需要不断调整参数进行打磨,这个过程中火候掌控很重要。”操作工潘维林照着图纸上的要求,调整着设备上的参数。

潘维林说,他在这个岗位已经快三年了,一开始是由老师傅带着,从简单的、要求低的镜片做起,慢慢从中摸索技巧,现在已经能独当一面了。 “从洗镜到抛光,到最后出成品,整个过程需要五六个小时,大的镜片甚至要两三天才能出一片。”潘维林说,这道工序的关键就在于“慢工出细活”。

如今,南京波长光电是是高精尖的激光镜头领域的“小巨人”。公司相关负责人表示,目前,企业已拥有51项知识产权和14项发明专利,今年前三季度实现营业收入1.6亿元,同比增长12.6%。

“近年来,我们每年都有十多项发明、实用新型专利的申报,这种良好发展态势离不开税务部门一直以来的贴心服务和政策支持,2021年前三季度,我们享受研发费用加计扣除723万元,高新技术企业所得税减免299.4万元。而且江宁区税务局还为我们提供专人辅导和个性化、智慧化服务,各种税收优惠政策都第一时间告知我们,并辅导我们如何申报享受,这让我们在原材料价格和运营成本各种涨价的今天,有更多信心面对新的挑战。也让我们有信心面对新的挑战,推动中国光学制造走向全球。”