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立陶宛来特激光公司生产的光参量放大器确实被国内各学术研究机构广泛使用。
光参量放大器的相关理论和技术已经非常成熟,但由于市场体量小、成本高昂等原因,国内没有进行大规模生产,由此形成立陶宛企业“垄断”的表象。说立陶宛可以凭借光参量放大器来卡中国的脖子、制裁自然科学基金里物理材料和化学中三分之一的科研项目,言过其实。
事件背景
上月,有用户在推特上声称,立陶宛敢“惹”中国,是有仗其在光学设备领域的技术优势——立陶宛的Light Conversion公司所生产的激光器、光参量放大器和瞬态吸收光谱被中国一流大学广泛使用。其中,光参量放大器是真正和芯片一样的卡脖子产品。该用户称,立陶宛可以制裁中国自然科学基金里面物理材料和化学中三分之一的科研项目。
进一步公开检索后发现,类似的说法早在今年8月就在知乎上流传。
这一说法有何依据?光参量放大器的工作原理和技术难点究竟在哪里?中国是否真的被这家名为Light Conversion的公司卡了脖子?
明查
Light Conversion垄断中国市场了吗?
来特激光(Light Conversion)1994年成立于立陶宛首都维尔纽斯,背靠维尔纽斯大学激光研究中心,是国际知名的光学设备生产商。2016年在中国开设分部,正式进驻中国市场。
该公司产品目录显示,其生产的光参量放大器(optical parametric amplifier)主要有TOPAS和ORPHEUS两种型号。其中,TOPAS早在上世纪90年代就已经投入生产。
来特激光官网消息称,TOPAS由该公司首席科学家罗穆阿尔达斯·丹尼埃里乌斯(Romualdas Danielius)设计。由于广受欢迎, TOPAS甚至成为通行于学术界的专有名词。的确,如果在谷歌学术上搜索关键词“topas optical parametric amplifier”,可以找到大量提及TOPAS的相关研究。
公开检索发现,国内不少高等院校确实使用的是来特激光所生产的光参量放大器。例如,2017年,中南大学物理与电子学院采购来特激光生产的ORPHEUS型号光参量放大器。申请理由一栏称,目前国内并没有符号和要求的光学参量放大器生产厂商,而来特激光公司的ORPHEUS稳定性高、性能优异。《采购征求意见公示》显示,这台ORPHEUS价格为43500欧元,折合人民币约31万元。
2018年,浙江大学化学系也采购了一台PHAROS飞秒激光器及与之配套的光参量放大器。
西安电子科技大学光学工程博士何鹏在前述知乎用户回答下评论表示,中国有1000台来特激光生产的光参量放大器。
“澎湃明查”从一位中科院光学博士研究生处了解到,国内高校实验室使用的光参量放大器绝大部分来自来特激光。
Light Conversion能制裁中国科研项目吗?
不得不承认,“来特激光的光参量放大器垄断中国市场”一说并非夸大。然而,值得注意的是,光参量放大器的应用实际上非常局限,除了涉及飞秒激光实验的科研项目外,在民用领域几不可见,因此,光参量放大器这一产品市场需求量小、体量十分有限。
除此之外,光参量放大器本身的设计和制造并不涉及“卡脖子”的技术。相反,这一技术本身已经相当成熟。不过,要阐明这一问题,还要先从光参量放大器的工作原理开始讲起。
光参量放大器是一种利用参量非线性相互作用来实现激光波长转换的装置,需要与激光器配套使用。除了前文提到的飞秒光参量放大器外,皮秒光参量放大器也被广泛使用。这种皮秒光参量放大器的主要生产商则是另一家有着立陶宛基因的企业——EKSPLA。
钱士雄和王恭明在《非线性光学——原理与进展》一书中将光参量放大过程称为“典型的三波混频过程”。简单来说,频率较高的强泵浦光(pump)和频率较低的弱信号光同时输入具有非线性相应的晶体中,并产生差频光辐射,即闲频光波(idler)。
光参量放大器的设计和应用以非线性光学理论为基础。最早关于非线性光学的研究出现在1961年,弗兰肯(Franken)等人首次发现光学二次谐波。受到该研究的启发,莫斯科大学物理系团队于1965年发表了题为《光学范畴内对参量放大的观察》(Observation of parametri amplification in the optical range)的论文。
沈元壤在《非线性光学五十年》一文中总结道,非线性光学的发展大致可以分为三个不同的时期:1961-1965年,新的非线性光学效应大量出现;1965-1969年,新的非线性光学效应出现的同时,科学们致力于对已经发现的效应进行研究,并着力发展相关的光学器件;1970年之后,非线性光学研究进一步拓展其维度和应用范围。
可以说,发展到今天,不论是非线性光学理论,还是对光学参量放大的研究,都已经非常成熟,并不存在过高的理论壁垒。事实上,不少优秀的中国学者在这一领域产出了丰富的学术论文和著作,国内一些研究团队也已经自行研制了光参量放大器。例如,北京大学目前持有的3台光参量放大器中,就有一台是由物理化学实验室自制的。
上述博士研究生指出,相对低廉的成本,以及与多家其他国家的激光器生产商形成的绑定关系,都有助于立陶宛企业在光参量放大器制造领域形成垄断。
的确,出售光参量放大器的品牌不止来特激光一家。例如,北大实验室仪器查询结果中,查看2014年购入的“高能量光参量放大器”后发现,该仪器的生产厂家是一家名为“相干”(Coherent, Inc.)的美国公司。但是型号却是前文提到过的,由丹尼埃里乌斯教授设计的TOPAS。相干公司的TOPAS与来特激光的TOPAS甚有渊源。
进入相干公司官网搜索“TOPAS”,可以找到该公司的TOPAS-Prime的产品手册。放大观察产品照片,发现除了产品顶部写着的“Coherent”外,在TOPAS prime标识的正下方,还标注着“Light Conversion”的字样。
相干公司TOPAS-Prime型号光参量放大器外观
无独有偶,2020年11月,复旦大学采购的来自理波公司(Newport Corporation)子公司光谱物理(Spectra-Physics)的光参量放大器,也同来特激光达成了“贴牌”式的密切合作。
光谱物理公司TOPAS-Prime型号光参量放大器外观
前述博士研究生表示,一般情况下,光参量放大器会和价格更为高昂的激光器打包出售给实验室,以便后续的配套使用与售后维护。因此,虽然激光器的生产仍旧掌握在相干和光谱物理公司手中,但这种打包销售的形式在客观上帮助来特激光拓展了光参量放大器的市场。而这种长久以来互相促进的合作关系,正是希望进入光参量放大器制造领域的中国公司目前无法达成的。
从另一个层面上来说,上述光学仪器公司之所以更倾向于与来特激光合作,除了生产技术和产品质量方面的原因,相对低廉的制造和维护成本也是重要考量。
立陶宛统计局(Statistics Lithuania)数据显示,2020年制造业劳动力价格约为1433.70欧元/月(约合人民币1.03万元)。美国劳动统计局(Bureau of Labor Statistics)数据显示,2020年12月,制造业工人劳动力价格为23.23美元/小时(约合人民币147.44元)。按照月工时176小时(每月工作22天、每天工作8小时)计算,美国制造业劳动力价格约为立陶宛的2.5倍。
此外,经过多年的发展,立陶宛已经形成了完整的光学元件制造产业链,大大降低了大规模生产光参量放大器的生产成本。前文所提到过的EKSPLA公司下属的子公司、光学元件制造商EKSMA就是一个典型例子。
EKSMA公司光学元件产品目录
目前,国内尚未批量投产光参量放大器。一方面是已经提到的,市场需求量原因;另一方面,光学元件零售价高昂,在目前阶段,即使制成出售,相较于已经形成完善体系的立陶宛企业来说,并不具备价格优势。因此,中国企业要想从立陶宛企业手中接过光参量放大器生产制造的接力棒,最需要克服的,与其说是技术难关,倒不如说是完善产业链、在保障质量的前提下压缩配套元件的生产成本。
综上,不管在全球范围内还是在中国,立陶宛的来特激光公司生产的光参量放大器有着良好的市场口碑,被各学术研究机构广泛使用。但是,“光参量放大器是像芯片一样的卡脖子产品”一说却是言过其实:相关理论和技术已经十分成熟,但由于其用途狭隘、市场需求量有限,国内暂未形成规模化生产,由此形成了“垄断”的表象。
在某种程度上来说,使用立陶宛企业生产的光参量放大器,正是全球化背景下资源在全球范围内配置的直接表现。而说立陶宛嚣张是有赖其高超的光学仪器制造技术——凭借光参量放大器来“卡”中国的“脖子”、制裁自然科学基金里物理材料和化学中三分之一的科研项目,则是言过其实。
延伸阅读:
立陶宛求助欧盟重回中国海关系统 拉脱维亚商家担忧了
立陶宛就像一只自暴自弃的困兽,在谜之道路上越走越远。
立陶宛木材出口商发现“立陶宛”这个选项已经被中国海关移除了,这将导致他们的货品无法在华清关。这一发现很快引来立陶宛媒体及立陶宛外交部的炒作。本想“以牙还牙”,但很快立陶宛发现没办法“实施报复性制裁”。
立陶宛外交部长兰茨贝尔吉斯决定请老东家欧盟为自己出头:“我们无法实施报复性制裁,因为我们没有办法把中国的这家或那家企业从海关系统中删除。”兰茨贝尔吉斯还鼓吹“这是一个欧盟成员国受到部分制裁的史无前例的案例”,因为海关系统是欧盟管理,所以欧盟应该介入,立陶宛是欧盟的一部分,贸易政策也属于欧盟政策的一部分,因此“我们要求欧盟保护立陶宛”。
欧盟仿佛并没有忽视这位成员国的诉求,据称欧盟方面近期已就立陶宛一事与中国进行磋商,还将于8日公布一项“反胁迫”草案,欧盟贸易理事会发言人6日证实,欧盟正在就“中国海关封杀立陶宛”一事与中立两国进行协商。
看似对中国来势汹汹,但欧盟这份“反胁迫”草案实际是针对那些“干预欧盟成员国合法主权选择”的国家,进行暂停市场准入许可增加关税等反制措施。草案最初是为了应对美欧贸易纠纷,不过如今的背景下,美国、中国和俄罗斯都被认为是欧盟的针对对象,当然在立陶宛上赶着告状的当下,中国自然成为格外的关注对象。
德媒还抱怨称,欧盟近来经常遭受竞争对手的摆布,这些对手会利用欧盟内部的分歧,报道还拿美国和中国举例。但实际上,美国的经济胁迫和贸易霸凌冠绝全球,中国从来都不搞长臂管辖,也从未打压过外企,给中国扣帽子实在是居心叵测。
德媒有一句话说得对,欧盟内部有分歧,光是这部还未正式颁布的草案,在欧盟内部都没达成统一意见,瑞典、捷克和爱沙尼亚都对该方案的必要性提出质疑,而芬兰和意大利则持怀疑态度。欧盟外部,日本已公开表示了反对,美国也表达了担忧。
所以立陶宛方面为何意淫欧盟此法案是单单针对中国?还是为了帮立方强出头?立陶宛真没那么重要,欧盟也没那么没脑子,无非也是因为自己的供应链吃紧,日子不好过了。
立陶宛政客忙着上蹿下跳,做生意的老板们却忙着营生。立陶宛企业家联合会8日欣喜地发现,中国海关系统中已经有了“立陶宛”这个选项。再次被纳入系统,就表示以前无法完成的订单现在正在完成。然而,仍然有立陶宛企业表示货物被搁置,无法发货。
如今欧元区通胀率已达1997年以来的最高水平,能源价格飙升,进口成本高涨,整个欧盟都这样,立陶宛能好到哪去?毕竟立陶宛的主要贸易对象是欧盟国家,如今可谓是泥足深陷,数据也说明了一切,11月立陶宛通胀率飙升至9.3%,为整个欧元区19个成员国的最高值。
通胀在欧元区最高,立陶宛的嚣张气焰也是欧盟中首屈一指的。外媒皆嘲笑其为美国挑衅中国的“实验品”“小白鼠”。有俄罗斯媒体“补刀”:立陶宛已成为中国的实验小白鼠。
立陶宛经济学家曾表示,虽然中立贸易总额不算高,不过立陶宛对中国的进出口都感兴趣,15亿欧元的贸易总额,中国销售了价值12亿欧元的商品,立陶宛出口了3亿欧元的商品……但若是从德国或波兰这些国家购买同样的商品就不得不多付钱。
在立陶宛现政府强装淡定时,一些立陶宛政客并不指望欧盟,试图自行组织与中国人的对话。立陶宛国会议员小组与中国驻立陶宛临时代办曲柏华举行了会晤,立陶宛前总理阿尔吉尔达斯·布特克维丘斯出席了会晤。他坦率地说,现在感到非常难过。
这位前总理曾在任期内努力做了大量工作,以期加入“一带一路”倡议,分享中国的跨国运输大蛋糕。但在现任政府的“努力”下,一切打了水漂,将本能让自己腰包鼓起来的过境费,拱手让给了白俄罗斯。
立陶宛企业家联合会主席维德曼塔斯·吉纳勒维丘斯
波罗的海三国中的拉脱维亚国内也有人发出质疑。拉脱维亚木材加工业联合会主席表示,已经收到暗示拉脱维亚和爱沙尼亚被列入“深灰色”名单,拉脱维亚当局欢迎“台独”的举动很可能会导致他们进入中国市场的通道被切断,若再一意孤行,等待他们的将是“黑名单”。
拉脱维亚出口商害怕重蹈立陶宛木材出口商的覆辙,他们还强调:中国人行动很迅速。出手讲究稳准狠,但只是动了一下指头,便已经伤筋动骨,这个局如何接得下去?这样看来,立陶宛确实适合当实验小白鼠。
多交点智商税,总会清醒的。
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