作者：瀟棟

在信息通信測量領(lǐng)域，光學物理量基礎(chǔ)測試儀器起著重要作用，其中，高分辨率光纖光譜分析儀長期以來被日本等國外廠商把持。近日，這一領(lǐng)域傳來好消息，天津德力儀器成功實現(xiàn)通信光譜儀的自主研發(fā)與國產(chǎn)化。

光譜分析儀利用光學色散原理而設(shè)計，它集光、機、電、計算機、算法于一體，需要同時測量波長和功率兩個物理量，并表征波長和功率的相互關(guān)系。如同時域、頻域分析的示波器、頻譜分析儀一樣，光譜分析儀在光學高分辨率光譜檢測與分析等領(lǐng)域?qū)儆诨A(chǔ)性儀器，其水平?jīng)Q定著我國移動通信、人工智能、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平。

長期以來，光纖光譜分析儀的核心技術(shù)主要由日本等國外廠商掌握。其中，某品牌憑借一定的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，市場份額超過70％。同時，國外產(chǎn)品關(guān)鍵性能進展緩慢、產(chǎn)品壟斷技術(shù)設(shè)限，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界正同時面臨著雙重“卡脖子”問題。

近年來，在國家諸多相關(guān)政策的扶持下，國內(nèi)電子測量儀器廠商正進入前所未有的“發(fā)展紅利期”。2021年12月24日修訂通過的《中華人民共和國科學技術(shù)進步法》明確規(guī)定：對境內(nèi)自然人、法人和非法人組織的科技創(chuàng)新產(chǎn)品、服務(wù)，在功能、質(zhì)量等指標能夠滿足政府采購需求的條件下，政府采購應當購買。國內(nèi)儀器企業(yè)深受鼓舞，斗志昂揚，發(fā)展成果備受關(guān)注。

天津德力儀器設(shè)備有限公司以科技部項目為支撐，與清華大學、天津大學開展合作，成功實現(xiàn)通信光譜儀的自主研發(fā)與100％國產(chǎn)化。產(chǎn)品性能現(xiàn)已超越大部分國外品牌，正與日本頭部品牌比肩而立。公司研發(fā)團隊在理論、專利方法上，在光柵復用機理下大膽創(chuàng)新，不斷突破衍射級數(shù)帶來的多重技術(shù)難點，實現(xiàn)了在超越國外數(shù)倍的衍射復用級數(shù)下同時獲取超高光譜分辨率，實現(xiàn)大掃描范圍和超大動態(tài)，從而打破國外品牌長期技術(shù)壟斷。同時相關(guān)的光、機、電、軟件等核心部件全部實現(xiàn)自主設(shè)計、國內(nèi)材料、國內(nèi)加工或國產(chǎn)配套，具備國際先進水平，率先解決了國外產(chǎn)品的壟斷問題，實現(xiàn)國產(chǎn)替代。在德力儀器第二代光譜分析儀上，已經(jīng)在掃描范圍、最小光譜分辨率、動態(tài)范圍等關(guān)鍵技術(shù)性能方面與國外產(chǎn)品完全對齊，并在后續(xù)產(chǎn)品上取得了關(guān)鍵性能同步提升、局部性能超出競品的成績。在產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化方面，德力光譜儀通過了國內(nèi)計量、科研單位、高等院校、通信運營商和頭部通信制造企業(yè)的測試，替代國外同類產(chǎn)品，解決了“卡脖子”問題。

該項目順利通過了科技部評估中心的綜合驗收。在項目技術(shù)驗收會上，以鄔賀銓院士為組長的驗收專家組一致認為“項目成果達到了國際先進水平，在單色器等關(guān)鍵技術(shù)上達到國際領(lǐng)先水平”，這標志著德力已經(jīng)與國外領(lǐng)先品牌站在同一起跑線上。

作為精密測量儀器，不難發(fā)現(xiàn)，超高分辨率光纖光譜分析儀的技術(shù)壁壘主要體現(xiàn)在通過核心光學設(shè)計和精密裝調(diào)工藝，在緊湊的光路上同時實現(xiàn)波長與功率的大范圍、線性和重復性測量技術(shù)。分析現(xiàn)有同類國外產(chǎn)品，一方面它們能夠在掃描范圍、最小光譜分辨率、動態(tài)范圍、波長精度、測試穩(wěn)定性等方面達到較高水平，形成一定技術(shù)遮蔽；另一方面，他們同樣受到技術(shù)限制，無法在所有關(guān)鍵性能上同步提升，只能采取一定的技術(shù)妥協(xié)。這實際上是整個光纖光譜分析儀行業(yè)的技術(shù)瓶頸，制約了光譜分析儀器的水平，進而在超高速光通信、新型光器件、光計算與光存儲等未來戰(zhàn)略性行業(yè)發(fā)展中成為應用瓶頸。目前，德力儀器已經(jīng)摸索到突破技術(shù)壁壘的途徑，正整裝待發(fā)，邁向新的高峰。

未來，德力儀器將與日本等國外品牌在超高分辨率領(lǐng)域你追我趕，推進向著更寬的波長測量范圍、更小的光譜分辨率、更大的動態(tài)范圍、更快的掃描速度等關(guān)鍵性能指標全面同步提升的方向發(fā)展，不僅解決國外品牌壟斷的“卡脖子”問題，還要突破光譜分析儀的固有技術(shù)壁壘，為受到制約的行業(yè)應用提供可靠保障。國產(chǎn)光纖光譜分析儀的發(fā)展，將大幅降低我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展采購成本，加快我國的光子科學基礎(chǔ)研究、生成式人工智能、新型光子芯片等一大批新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，助力實現(xiàn)新型工業(yè)化。