福晶科技产品垄断全球,米国用15年才突破福晶一代技术封锁
福晶科技的产品垄断全球,直接对米禁售,福晶科技的产品究竟有多牛?
福晶科技是一家将研究成果直接商业化的企业。它由中国科学院福建物质结构研究所(物构所)与43位自然人共同出资组建,成立于2001年10月31日。所以福晶科技获得了物构所的技术支持,汇聚了众多院士毕生的研究成果,比如董事长陈辉就是物构所所长助理、副所长。
福晶科技主要从事非线性光学晶体、
激光晶体及精密光学元器件的研发、生产和销售,其产品广泛应用于激光、光通讯等工业领域。
晶体属于激光设备的上游关键零部件。激光是20世纪以来继核能、电脑、
半导体 之后,人类的又一重大发现,被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”,大到国防武器,以及汽车 、航空、
航天 飞机的焊接、切割,小到我们身边电子产品背后的刻字,应用无处不在。
但所有的激光设备,都离不了激光晶体,他们必须通过激光晶体的受激辐射,才能发射出特定频率的激光。实际使用情况更复杂,因为对应于不同的场景需求,很多时候还要增加一个“转换器”——非线性光学晶体,以此获得各种不同波长的激光。
福晶科技主要产品有LBO和BBO、TGG、BIB0、KD*P、BIG、Er:Cr:YSGG等晶体,很多产品都是福晶科技全球独有。
LBO晶体一般采用熔盐(高温溶液)法生长,从生长周期来讲,一个LBO晶体的生长周期需要 2-3个月,一年的产量就这么多,所以虽然垄断了全球60%的市场,但是收益其实并不高。BBO警惕生长周期更长了,一个BBO 晶体的生长周期需 3-4 月。
但这也是福晶科技的优势,晶体的研发、生长需要投入大量的资金,需要大量的科技人才,这是很多的企业,尤其是民企所无法办到的,因为他们需要利润,慢生意就是最强的壁垒。而且作为行业霸主,福晶在已经形成超强壁垒之后,还不断投入巨额资金搞研发:从2012年开始,每年的研发投入占营业收入比例都维持在10%左右。
如今福晶科技发展了熔盐法,提拉法、水溶液法和坩埚下降法等多种晶体生长技术,拥有数控加工、双抛、大型环抛等多种加工手段以及IAD,IBS,EB等镀膜工艺以适应各类不同的应用需求。
福晶科技打造了一个由“原料合成-晶体生长-定向-切割-粗磨-抛光-镀膜”等工序构成的完整产业链。
简单来说,上中下游一条龙服务,一点汤水都不给别人喝。
这些并不是福晶科技的最强产品,福晶科技的最强产品,米国垂涎已久的KBBF晶体。
KBBF晶体是目前唯一可直接倍频产生深紫外激光的非线性光学晶体。KBBF晶体能够缩短激光的波长,装备该晶体的各种激光器能发出具有极窄频宽的紫外光波,可测量固体电子能级的分辨率达到360微电子伏特。它可以用于制造威力强大的激光武器,美国在70-80年代研究太空激光武器的时候就曾研究深紫外波段的激光(176纳米波长)拦截来袭洲际导弹的可行性。
KBBF晶体还可用于建造 超高分辨率光电子能谱仪、超导测量、光刻技术等前沿科学研究,对未来的微纳米加工、生物医学、激光电视等将产生深远影响。
陈创天院士
以深紫外激光光发射电子显微镜(PEEM)为例,目前国际上最先进的光发射电子显微镜空间分辨率最高为20nm,而采用全固态激光器后能提高到3.9nm。利用KBBF晶体,我国成为世界上唯一能够制造实用深紫外全固态激光器的国家。该系列前沿装备包括深紫外非线性光学晶体与器件平台、深紫外全固态激光源平台,以及基于这两个平台研制的8台新型深紫外激光科研装备。目前,这8台科学仪器已经在
石墨烯、高温超导、拓扑绝缘体、宽禁带半导体和催化剂等一系列重大研究领域中获得了重要结果。
简单来说,KBBF晶体是国防和民用市场上都无法或缺的重要技术。
KBBF晶体是陈创天院士发现的第三个非线性光学晶体,后来,陈创天院士研究组于2005年陆续发现了RBBF、CBBF等非线性光学晶体,从而拿到了完整的KBBF族非线性光学系列晶体。
福晶科技一开始并没有对外禁售KBBF晶体,后来发现这技术影响力实在是太大了,如果米国掌握了,将会产生非常不利的影响,于是在2009年,福晶科技正式对朱禁售KBBF晶体。
米国国防研究和国土安全评估部门对此甚为烦恼。当时米国《自然》杂志刊登文章称,中国开始禁运KBBF晶体,将对米国相关领域的研究产生严重影响,呼吁开始研制米国自己的KBBF晶体。
米国曾经试图高价收买陈创天院士,希望陈创天院士来米国工作。但是陈创天院士严词拒绝来米国。陈创天院士曾经说过:要达到科学研究的顶峰,就要有献身科学的精神,甘心过清贫寂寞的生活,不要为金钱所诱惑,要实事求是、艰苦奋斗、努力创新。
面对福晶科技的禁售,米国只能自己搞研发,想突破福晶的技术封锁。
也正是从2009年开始,米国开始对APC公司已经8年的KBBF项目拨款,项目启动资金约15万美元,此后又在2011年追加50万美元,完成了项目相关预研。此后进入正式的研制开发阶段,迄今项目耗资“数百万美元”。
总共花费了整整15年的时间,2016年,米国APC(先进光学晶体)公司网站发布声明,宣布该公司与克莱门森大学合作,研制出氟代硼铍酸钾晶体(KBBF),这种激光晶体能够用于制造深紫外激光器。
米国APC公司研制的KBBF晶体
该公司声明称,他们制造的晶体可以与米国制造的晶体相媲美,在部分关键技术领域超过中国同类材料。声明中表示,这种晶体将提高米国探测国防威胁的能力,同时也将为科学研究和测量技术提供新的能力,这种材料被认为是“
游戏规则改变者”。
然而,福晶科技如今已经掌握了全新的技术,因为KBBF含剧毒铍元素且其晶体层状生长性严重,因此,急需探索新型深紫外NLO晶体材料。中国福建物构所发现新型无铍深紫外非线性光学晶体材料LSBO。
LSBO晶体既具有适中的双折射率,能够实现有效相位匹配倍频输出,又具有比KBBF更大的非线性光学效应(2.0倍KDP,约相当于KBBF的1.6倍),并且还显著克服了KBBF晶体所具有的明显层状生长性。
福建物构所深紫外非线性光学晶体材料研究获进展
LSBO晶体的光学透过范围低至186 nm,且不吸潮、硬度适中、易加工。该晶体有别于传统的硼铍酸盐深紫外非线性光学材料,将成为为下一代深紫外非线性光学优秀候选材料,代表了该领域的一个新发展方向。
不知道米国又要花费多少年来打破福晶科技新的技术封锁。
而与华为合作方面,福晶科技表示,目前主要配合开发通讯及激光雷达用的光学元件,对公司营收还极其有限。同时还指出,公司一季度订单量总体比较饱满。