中国工程院院士、华南理工大学校长杨中民带领团队自主研发了全链条成套技术，制备出最高增益系数玻璃光纤和最高增益系数宽带光纤，开发出最高功率的单频光纤激光器、最大重复频率的飞秒光纤激光器，相关工作被国际学者誉为光纤技术领域的“主要里程碑”和“开创性工作”。从理论突破到产业化落地，特种玻璃光纤的完整技术链条从广东长出，提升了我国激光装备的核心竞争力。

    通信光纤主要负责远距离、高速率传输，只传输、不发光。而特种玻璃光纤不仅可以传输光信息，还能发光、可作为有源增益介质实现光放大和特定波段的激光输出，在科研、医疗、精密加工等领域都有应用。

    杨中民团队研制出的高增益宽带特种玻璃光纤，是制备高性能单频连续激光、高重频飞秒激光的关键材料。“早年我们买不到高性能特种光纤，对方要么不卖，要么开出天价还附加苛刻条件。”回忆当年，杨中民仍憋着一口气：“不仅是一个人的不甘，更凝聚成了团队共同的志气。”

    特种光纤的研发制造难在哪？首先难在材料本身。晶态材料的内部结构有规律、有周期，就像一块块砖垒起来的墙，可以预测、计算。但特种玻璃光纤所用的“多组分玻璃”属于非晶态、亚稳态材料，没有“砖墙”那样长程重复的规整结构，更像是把水泥、沙子和水随机混合在一起，局部仍有规整的构造单元，只是彼此连接方法各异，组分空间极其庞大，想要摸清其结构和性质，长期只能靠经验和试错。杨中民团队正是发现这类材料里也有规律性的微观结构单元，在理论上实现突破，再通过理论计算来提升材料性能。

    要做出真正可用的材料和器件，光有理论还不够。特种玻璃光纤材料设计要同时兼顾增益和带宽，而这两者往往相互制约；制备的工艺窗口较窄，高浓度掺杂、低损耗、高均匀性和批次一致性都不易实现；从材料到光纤再到器件，性能传递还会受到损耗、非线性、热效应和封装的影响，需要反复迭代。通过潜心研究，团队构建了从玻璃光纤材料设计、制备到光纤激光系统集成的完整研究体系。这些材料和器件已用于高端装备、重大工程、高精密测量和量子计算等领域。

    杨中民介绍，特种玻璃光纤相关研究的全链条都在广东完成，从材料理论设计、预制棒制备、光纤拉制到激光器系统集成，离不开省内外合作单位的支持。在他看来，广东制造业基础较强，电子信息、激光加工等产业需求活跃，团队能较早接触真实的应用场景，为技术改进提供方向；创新生态也有活力，在政策、平台、资金、人才和产业链配套上给了不少支持。

    这些技术正在广东的产业一线落地。光纤激光器已成为动力电池产线从极片切割、清洗到焊接打标全链条的关键工具；在消费电子和半导体领域，它是一把完成柔性电路板微孔加工、芯片等部件微米级修调的“光刀”；在光伏、医疗等领域，它还可用于玻璃钻孔、钙钛矿模切和激光诊疗、微创介入治疗。

    南方日报记者 钟哲