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立陶宛來特激光公司生產(chǎn)的光參量放大器確實被國內(nèi)各學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)廣泛使用。

光參量放大器的相關(guān)理論和技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但由于市場體量小、成本高昂等原因，國內(nèi)沒有進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，由此形成立陶宛企業(yè)“壟斷”的表象。說立陶宛可以憑借光參量放大器來卡中國的脖子、制裁自然科學(xué)基金里物理材料和化學(xué)中三分之一的科研項目，言過其實。

事件背景

上月，有用戶在推特上聲稱，立陶宛敢“惹”中國，是有仗其在光學(xué)設(shè)備領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢——立陶宛的Light Conversion公司所生產(chǎn)的激光器、光參量放大器和瞬態(tài)吸收光譜被中國一流大學(xué)廣泛使用。其中，光參量放大器是真正和芯片一樣的卡脖子產(chǎn)品。該用戶稱，立陶宛可以制裁中國自然科學(xué)基金里面物理材料和化學(xué)中三分之一的科研項目。

進(jìn)一步公開檢索后發(fā)現(xiàn)，類似的說法早在今年8月就在知乎上流傳。

這一說法有何依據(jù)？光參量放大器的工作原理和技術(shù)難點(diǎn)究竟在哪里？中國是否真的被這家名為Light Conversion的公司卡了脖子？

明查

Light Conversion壟斷中國市場了嗎？

來特激光（Light Conversion）1994年成立于立陶宛首都維爾紐斯，背靠維爾紐斯大學(xué)激光研究中心，是國際知名的光學(xué)設(shè)備生產(chǎn)商。2016年在中國開設(shè)分部，正式進(jìn)駐中國市場。

該公司產(chǎn)品目錄顯示，其生產(chǎn)的光參量放大器（optical parametric amplifier）主要有TOPAS和ORPHEUS兩種型號。其中，TOPAS早在上世紀(jì)90年代就已經(jīng)投入生產(chǎn)。

來特激光官網(wǎng)消息稱，TOPAS由該公司首席科學(xué)家羅穆阿爾達(dá)斯·丹尼埃里烏斯（Romualdas Danielius）設(shè)計。由于廣受歡迎， TOPAS甚至成為通行于學(xué)術(shù)界的專有名詞。的確，如果在谷歌學(xué)術(shù)上搜索關(guān)鍵詞“topas optical parametric amplifier”，可以找到大量提及TOPAS的相關(guān)研究。

公開檢索發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)不少高等院校確實使用的是來特激光所生產(chǎn)的光參量放大器。例如，2017年，中南大學(xué)物理與電子學(xué)院采購來特激光生產(chǎn)的ORPHEUS型號光參量放大器。申請理由一欄稱，目前國內(nèi)并沒有符號和要求的光學(xué)參量放大器生產(chǎn)廠商，而來特激光公司的ORPHEUS穩(wěn)定性高、性能優(yōu)異?！恫少徴髑笠庖姽尽凤@示，這臺ORPHEUS價格為43500歐元，折合人民幣約31萬元。

2018年，浙江大學(xué)化學(xué)系也采購了一臺PHAROS飛秒激光器及與之配套的光參量放大器。

西安電子科技大學(xué)光學(xué)工程博士何鵬在前述知乎用戶回答下評論表示，中國有1000臺來特激光生產(chǎn)的光參量放大器。

“澎湃明查”從一位中科院光學(xué)博士研究生處了解到，國內(nèi)高校實驗室使用的光參量放大器絕大部分來自來特激光。

Light Conversion能制裁中國科研項目嗎？

不得不承認(rèn)，“來特激光的光參量放大器壟斷中國市場”一說并非夸大。然而，值得注意的是，光參量放大器的應(yīng)用實際上非常局限，除了涉及飛秒激光實驗的科研項目外，在民用領(lǐng)域幾不可見，因此，光參量放大器這一產(chǎn)品市場需求量小、體量十分有限。

除此之外，光參量放大器本身的設(shè)計和制造并不涉及“卡脖子”的技術(shù)。相反，這一技術(shù)本身已經(jīng)相當(dāng)成熟。不過，要闡明這一問題，還要先從光參量放大器的工作原理開始講起。

光參量放大器是一種利用參量非線性相互作用來實現(xiàn)激光波長轉(zhuǎn)換的裝置，需要與激光器配套使用。除了前文提到的飛秒光參量放大器外，皮秒光參量放大器也被廣泛使用。這種皮秒光參量放大器的主要生產(chǎn)商則是另一家有著立陶宛基因的企業(yè)——EKSPLA。

錢士雄和王恭明在《非線性光學(xué)——原理與進(jìn)展》一書中將光參量放大過程稱為“典型的三波混頻過程”。簡單來說，頻率較高的強(qiáng)泵浦光（pump）和頻率較低的弱信號光同時輸入具有非線性相應(yīng)的晶體中，并產(chǎn)生差頻光輻射，即閑頻光波（idler）。

光參量放大器的設(shè)計和應(yīng)用以非線性光學(xué)理論為基礎(chǔ)。最早關(guān)于非線性光學(xué)的研究出現(xiàn)在1961年，弗蘭肯（Franken）等人首次發(fā)現(xiàn)光學(xué)二次諧波。受到該研究的啟發(fā)，莫斯科大學(xué)物理系團(tuán)隊于1965年發(fā)表了題為《光學(xué)范疇內(nèi)對參量放大的觀察》（Observation of parametri amplification in the optical range）的論文。

沈元壤在《非線性光學(xué)五十年》一文中總結(jié)道，非線性光學(xué)的發(fā)展大致可以分為三個不同的時期：1961-1965年，新的非線性光學(xué)效應(yīng)大量出現(xiàn)；1965-1969年，新的非線性光學(xué)效應(yīng)出現(xiàn)的同時，科學(xué)們致力于對已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的效應(yīng)進(jìn)行研究，并著力發(fā)展相關(guān)的光學(xué)器件；1970年之后，非線性光學(xué)研究進(jìn)一步拓展其維度和應(yīng)用范圍。

可以說，發(fā)展到今天，不論是非線性光學(xué)理論，還是對光學(xué)參量放大的研究，都已經(jīng)非常成熟，并不存在過高的理論壁壘。事實上，不少優(yōu)秀的中國學(xué)者在這一領(lǐng)域產(chǎn)出了豐富的學(xué)術(shù)論文和著作，國內(nèi)一些研究團(tuán)隊也已經(jīng)自行研制了光參量放大器。例如，北京大學(xué)目前持有的3臺光參量放大器中，就有一臺是由物理化學(xué)實驗室自制的。

上述博士研究生指出，相對低廉的成本，以及與多家其他國家的激光器生產(chǎn)商形成的綁定關(guān)系，都有助于立陶宛企業(yè)在光參量放大器制造領(lǐng)域形成壟斷。

的確，出售光參量放大器的品牌不止來特激光一家。例如，北大實驗室儀器查詢結(jié)果中，查看2014年購入的“高能量光參量放大器”后發(fā)現(xiàn)，該儀器的生產(chǎn)廠家是一家名為“相干”（Coherent, Inc.）的美國公司。但是型號卻是前文提到過的，由丹尼埃里烏斯教授設(shè)計的TOPAS。相干公司的TOPAS與來特激光的TOPAS甚有淵源。

進(jìn)入相干公司官網(wǎng)搜索“TOPAS”，可以找到該公司的TOPAS-Prime的產(chǎn)品手冊。放大觀察產(chǎn)品照片，發(fā)現(xiàn)除了產(chǎn)品頂部寫著的“Coherent”外，在TOPAS prime標(biāo)識的正下方，還標(biāo)注著“Light Conversion”的字樣。

相干公司TOPAS-Prime型號光參量放大器外觀

無獨(dú)有偶，2020年11月，復(fù)旦大學(xué)采購的來自理波公司（Newport Corporation）子公司光譜物理（Spectra-Physics）的光參量放大器，也同來特激光達(dá)成了“貼牌”式的密切合作。

光譜物理公司TOPAS-Prime型號光參量放大器外觀

前述博士研究生表示，一般情況下，光參量放大器會和價格更為高昂的激光器打包出售給實驗室，以便后續(xù)的配套使用與售后維護(hù)。因此，雖然激光器的生產(chǎn)仍舊掌握在相干和光譜物理公司手中，但這種打包銷售的形式在客觀上幫助來特激光拓展了光參量放大器的市場。而這種長久以來互相促進(jìn)的合作關(guān)系，正是希望進(jìn)入光參量放大器制造領(lǐng)域的中國公司目前無法達(dá)成的。

從另一個層面上來說，上述光學(xué)儀器公司之所以更傾向于與來特激光合作，除了生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量方面的原因，相對低廉的制造和維護(hù)成本也是重要考量。

立陶宛統(tǒng)計局（Statistics Lithuania）數(shù)據(jù)顯示，2020年制造業(yè)勞動力價格約為1433.70歐元/月（約合人民幣1.03萬元）。美國勞動統(tǒng)計局（Bureau of Labor Statistics）數(shù)據(jù)顯示，2020年12月，制造業(yè)工人勞動力價格為23.23美元/小時（約合人民幣147.44元）。按照月工時176小時（每月工作22天、每天工作8小時）計算，美國制造業(yè)勞動力價格約為立陶宛的2.5倍。

此外，經(jīng)過多年的發(fā)展，立陶宛已經(jīng)形成了完整的光學(xué)元件制造產(chǎn)業(yè)鏈，大大降低了大規(guī)模生產(chǎn)光參量放大器的生產(chǎn)成本。前文所提到過的EKSPLA公司下屬的子公司、光學(xué)元件制造商EKSMA就是一個典型例子。

EKSMA公司光學(xué)元件產(chǎn)品目錄

目前，國內(nèi)尚未批量投產(chǎn)光參量放大器。一方面是已經(jīng)提到的，市場需求量原因；另一方面，光學(xué)元件零售價高昂，在目前階段，即使制成出售，相較于已經(jīng)形成完善體系的立陶宛企業(yè)來說，并不具備價格優(yōu)勢。因此，中國企業(yè)要想從立陶宛企業(yè)手中接過光參量放大器生產(chǎn)制造的接力棒，最需要克服的，與其說是技術(shù)難關(guān)，倒不如說是完善產(chǎn)業(yè)鏈、在保障質(zhì)量的前提下壓縮配套元件的生產(chǎn)成本。

綜上，不管在全球范圍內(nèi)還是在中國，立陶宛的來特激光公司生產(chǎn)的光參量放大器有著良好的市場口碑，被各學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)廣泛使用。但是，“光參量放大器是像芯片一樣的卡脖子產(chǎn)品”一說卻是言過其實：相關(guān)理論和技術(shù)已經(jīng)十分成熟，但由于其用途狹隘、市場需求量有限，國內(nèi)暫未形成規(guī)?；a(chǎn)，由此形成了“壟斷”的表象。

在某種程度上來說，使用立陶宛企業(yè)生產(chǎn)的光參量放大器，正是全球化背景下資源在全球范圍內(nèi)配置的直接表現(xiàn)。而說立陶宛囂張是有賴其高超的光學(xué)儀器制造技術(shù)——憑借光參量放大器來“卡”中國的“脖子”、制裁自然科學(xué)基金里物理材料和化學(xué)中三分之一的科研項目，則是言過其實。