Die „letzte Schraubenmutter“ der Hochpräzisionsinstrumente wurde von einem Pekinger Unternehmen vervollständigt.

„Zuerst die Technologie in den Weltraum bringen, dann den Preis auf die Erde zurückholen“

Im April 2023 empfing die chinesische Raumstation einen besonderen „Passagier“ – einen in China hergestellten 780-nm-Femtosekundenlaser. Er hielt den Stößen, Vibrationen und Temperaturunterschieden beim Raketenstart stand und arbeitete stabil im Orbit. Auf der Grundlage derselben Lichtquelle erzielte das Team von Akademiker Cheng Heping die weltweit erste Zwei-Photonen-Mikroskopie während eines Raumflugs.

Der Entwickler dieses Lasers ist kein etablierter internationaler Optikkonzern, sondern ein in Peking ansässiges Unternehmen namens Weikuang Photonics, das zu diesem Zeitpunkt noch keine drei Jahre bestand.

Vor kurzem hat die Beijing Weikuang Photonics Technology Co., Ltd. (im Folgenden als „Weikuang Photonics“ bezeichnet) eine neue Finanzierungsrunde im Wert von mehreren zehn Millionen Yuan abgeschlossen, an der sich Investoren wie Guojing Capital und Weichi Capital beteiligten.

Was dieses Unternehmen tut, lässt sich in einem Satz zusammenfassen: Für Chinas hochwertige wissenschaftliche Forschungsinstrumente, medizinische Geräte und Präzisionsfertigungsanlagen ein eigenes „Herz“ bauen – Ultrakurzpulslaser.

„Ein Billiardstel einer Sekunde“

Wie kurz ist eine Femtosekunde eigentlich? Wenn man eine Sekunde auf das Alter des Universums ausdehnt, vergeht eine Femtosekunde erst in 7 Minuten.

Ultrakurzpulslaser komprimieren Energie in einen so kurzen Moment und geben sie frei: Ihre Spitzenleistung reicht aus, um jedes beliebige Material zu bearbeiten, aber die Energie eines einzelnen Impulses ist so gering, dass keine Wärmeübertragung stattfindet – am Ende der Bearbeitung ist das Material sogar noch „kalt“. In der Fachwelt wird dies als „Kaltbearbeitung“ bezeichnet. Während ein herkömmlicher Laser die Form mit einem Lötkolben einbrennt, funktioniert der Ultrakurzpulslaser eher wie eine extrem feine Nadel, die Schicht für Schicht abträgt.

Diese Fähigkeit, „ohne Wärmespuren zu arbeiten“, wird in vier Szenarien zu einer zwingenden Anforderung:

· Biomedizinische Bildgebung. Mehrphotonen-Mikroskope nutzen Femtosekundenlaser, um die Aktivität von Neuronen in Lebewesen zu beobachten, und sind ein grundlegendes Werkzeug für die Hirnforschung. Kohärente Raman-Bildgebung kann die chemische Zusammensetzung von Proben ohne Färbung auslesen und wird weit verbreitet in der Arzneimittelprüfung und der Analyse lebender Zellen eingesetzt;

· Präzise Augenoperationen. Femtosekundenlaser schneiden die Hornhaut mit einer Genauigkeit im Mikrometerbereich und sind der gängige Weg für die vollständige Femtosekunden-Korrektur von Kurzsichtigkeit und Kataraktoperationen. Eine einzige Energieschwankung kann die Sicherheit des Patienten beeinträchtigen, daher sind die Anforderungen an die Konsistenz der Lichtquelle extrem streng;

· Mikro-Nano-Additivfertigung. Die Zwei-Photonen-Polymerisation (2PP) dringt die Formgebungsgenauigkeit unter die Beugungsgrenze vor und ist das Kernverfahren für den 3D-Druck im Nanobereich. Die Leistung des Femtosekundenlasers bestimmt direkt die Formgebungsgenauigkeit und die Effizienz der Massenproduktion;

· Feinbearbeitung von Halbleitern. Verstecktes Schneiden von Wafern, Defekterkennung, Feinbearbeitung von Glassubstraten und Herstellung von TGV-Löchern (Through Glass Vias) erfordern die Herstellung von rissfreien Mikrostrukturen mit hohem Aspektverhältnis auf harten und spröden Materialien. Je härter und spröder das Material ist, desto unersetzlicher ist der Vorteil der Kaltbearbeitung.

Das Mikroskop ist in China hergestellt, aber das darin enthaltene Licht stammt noch nicht aus chinesischer Produktion

Auf dem chinesischen Markt für Ultrakurzpulslaser machen importierte Produkte etwa 70 % des Umsatzes aus. Importierte Faserlaser werden mit 400.000 bis 800.000 Yuan pro Stück (inklusive Steuern) verkauft, und hochwertige Produkte auf Festkörperbasis wie Titansaphir sind sogar 2 bis 3 Mal so teuer wie chinesische Produkte mit gleichen Spezifikationen. Die Rücksendung zur Reparatur dauert oft mehrere Monate und ist teuer, sodass Experimente angehalten werden müssen, um auf die Lieferung zu warten. Auch die vorgelagerte Versorgung ist abhängig von ausländischen Anbietern: Importierte Saatlichtquellen kosten 100.000 bis 150.000 Yuan pro Stück, und Kompressionsgitter werden nur von zwei Unternehmen in den USA und Deutschland geliefert, zu einem Preis von 50.000 Yuan pro Stück.

Laut dem „2026 Entwicklungsbericht der chinesischen Laserindustrie“ der Chinesischen Gesellschaft für Optik gibt es bis Ende 2025 mehr als 12.000 aktive Laserunternehmen in China, von denen nur über 50 Ultrakurzpulslaser herstellen, und die meisten davon konzentrieren sich auf traditionelle Fertigungsszenarien wie Schneiden und Markieren. Hochwertige spezielle Wellenlängenbereiche für Biologie, Medizin und Präzisionsbearbeitung sind seit langem unbesetzt.

Das Licht „in die Faser einbinden“: ein Weg, der von der Raumfahrt validiert wurde

Die Lücke wird nicht dadurch gefüllt, dass ein weiterer Mitläufer hinzukommt. Weikuang Photonics’ Ansatz, um aus der Sackgasse herauszukommen, bestand von Anfang an nicht darin, einen billigeren „chinesischen Ersatz“ herzustellen, sondern die gesamte Implementierungsmethode des Ultrakurzpulslasers zu ersetzen.

Herkömmliche Festkörperlaser werden mit Spiegeln, Kristallen und Freiraumlichtwegen aufgebaut – Transport oder Temperaturänderungen können eine Neueinstellung erfordern. Faserlaser binden das Licht in die Faser ein, um es zu übertragen und zu verstärken, sie haben eine kompakte Struktur, benötigen keine Wasserkühlung und sind von Natur aus störungsunempfindlich. Die beiden Wege stehen nicht in einem Ersatzverhältnis zueinander: Festkörperlaser sind bei Einzelimpulsenergie und Wellenlängeneinstellung noch unersetzlich. In biomedizinischen, medizintechnischen und kontinuierlich laufenden industriellen Szenarien sind Stabilität, Miniaturisierung und geringer Wartungsaufwand jedoch die zwingenden Anforderungen, wo Faserlaser Vorteile haben. Weikuang Photonics hat seit seiner Gründung vollständig auf den Faserweg gesetzt und zielt genau auf die Schmerzpunkte dieser Szenarien ab.

Aber auch wenn der Weg klar ist, ist es immer noch ein Weg voller Dornen. Spezielle biomedizinische Wellenlängen wie 930 nm können nicht direkt ausgegeben werden, sondern müssen durch Frequenzumwandlung schrittweise „weitergereicht“ werden. Die theoretischen Lösungen sind in der Branche öffentlich bekannt, aber um zu gewährleisten, dass Umwandlungseffizienz und Signal-Rausch-Verhältnis bei der Massenproduktion langfristig nicht abweichen, bedarf es jahrelanger Prozessversuche und technischer Akkumulation.

Auch die Kostenstruktur wurde neu zerlegt. Das Teuerste an einem Ultrakurzpulslaser sind nicht Gehäuse und Schaltkreise, sondern Kernmodule wie Saatlichtquelle und Verstärker. In der Vergangenheit konnten inländische Hersteller diese entweder nicht kaufen oder nur zu hohen Preisen importieren. Weikuang Photonics ist eines der wenigen Unternehmen in China, das diese grundlegenden Kernmodule selbst entwickelt und herstellt, sodass die Kosten des gesamten Geräts um 30 % bis 40 % gesenkt werden können. Das Unternehmen hat außerdem flexible Energieübertragungsfaserkabel eingeführt und bietet eine integrierte Lösung für „Lichtquelle – Kopplung – Übertragung“.

„Das ist kein Wettbewerb um Integrationsfähigkeit, sondern eine grundlegende Neugestaltung der Kostenstruktur“, bewertete Guojing Capital das Unternehmen.

Eine Reihe von „ersten Geräten im ganzen Land“ und „einzigen Anbietern im ganzen Land“

Technische Parameter können verglichen werden, aber die Implementierungsaufzeichnungen können nicht gefälscht werden. Bis heute hat Weikuang Photonics folgende Meilensteine erreicht:

· Der erste in China hergestellte Femtosekundenlaser, der stabil im Orbit betrieben wird, und das erste Unternehmen für Ultrakurzpulslaser, das den Test auf Raumfahrtstartniveau bestanden hat;

· Der einzige inländische Anbieter von 930-nm-Femtosekundenlasern, der direkt die Hirn- und Neurowissenschaftsforschung unterstützt;

· Das erste in China zugelassene und auf den Markt gebrachte in-vivo-Zwei-Photonen-Mikroskopie-System, dessen Kernlichtquelle der 780-nm-Femtosekundenlaser von Weikuang Photonics ist;

· Der einzige inländische Anbieter von Pikosekundenlichtquellen für die kohärente Raman-Bildgebung, dessen Produkte bereits in Mengen für die Arzneimittelprüfung und die Analyse lebender Zellen eingesetzt werden.

Für Kunden ist der Wert dieser Aufzeichnungen konkret: Die monatelangen kontinuierlichen Zyklen wissenschaftlicher Experimente und die jahrelange Lebensdauer medizinischer Geräte beruhen alle auf der langfristigen Stabilität der Lichtquelle.

Noch wichtiger ist, dass die Zuverlässigkeit von Weikuang Photonics die industrielle Schwelle überschritten hat. KI-Rechenleistung treibt die großflächige kommerzielle Nutzung von Co-Packaged Optics (CPO) voran, die Zwei-Photonen-Polymerisation ist das Schlüsselverfahren für den In-Situ-Druck von Mikrolinsen, und ein Ausfall der Produktionslinie führt zu enormen Verlusten. Seine Hochleistungs-780-nm-Femtosekundenlaser werden an führende inländische Gerätehersteller geliefert und laufen auf den CPO-Verpackungsproduktionslinien führender Unternehmen 7×24 Stunden unter Volllast, ohne Ausfälle, ohne Wartung und ohne Leistungsabfall.

Die anspruchsvollsten Käufer sind zu Stammkunden geworden

Wenn man die Kundenliste von Weikuang Photonics öffnet, sieht man die „halbe Welt“ der chinesischen Wissenschaft: Führende Universitäten wie Tsinghua-Universität, Fudan-Universität, Shanghai Jiao Tong Universität, Zhejiang-Universität, Sun Yat-sen-Universität, Peking-Universität Gesundheitswissenschaftszentrum sowie Forschungsinstitute wie das Institut für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, das Shanghai Institut für Optik und Feinmechanik und das Suzhou Institut für Biomedizinische Ingenieurwissenschaften. Das Vertrauen dieser anspruchsvollsten Nutzer zu gewinnen, ist an sich schon ein Beweis für Leistung und Stabilität.

Natürlich hängt der kommerzielle Erfolg eines Unternehmens auch von industriellen Kunden mit hoher Nachfrage und hoher Wiederholkaufrate ab. Derzeit arbeitet das Unternehmen eng mit mehreren Herstellern von Mehrphotonen- und Raman-Bildgebungsgeräten, Unternehmen für Zwei-Photonen-Polymerisations-3D-Druckanlagen und Halbleitergeräteherstellern zusammen und befindet sich in der Phase des Masseneinkaufs oder der gemeinsamen Entwicklung. Solche Kunden haben zwar lange Einführungs- und Validierungszyklen, aber sobald sie in die Lieferkette aufgenommen werden, können sie stabile nachhaltige Einnahmen generieren.

Der Ursprung der technischen Akkumulation geht auf das Projekt für miniaturisierte Zwei-Photonen-Mikroskope im Rahmen des Sonderprogramms zur Entwicklung großer nationaler wissenschaftlicher Forschungsinstrumente zurück. Das Kerntechnikteam von Weikuang Photonics übernahm in der Anfangsphase die Entwicklung der Lichtquelle für dieses Projekt und hat sich seit mehr als zehn Jahren kontinuierlich der Entwicklung von ultrakurzfaserigen Lichtquellen für die Anforderungen der biomedizinischen Bildgebung gewidmet.

Der Gründer Liu Yizhou ist ein typischer Vertreter der „akademischen Welt“: Er hat einen Master-Abschluss von der Peking-Universität und einen Doktortitel von der Universität Hamburg in Deutschland. Während seiner Promotionszeit absolvierte er ein gemeinsames Ausbildungsprogramm am Massachusetts Institute of Technology und arbeitete anschließend als Postdoktorand am Deutschen Elektronen-Synchrotron. Er hat mehr als 20 SCI-Papiere veröffentlicht und ist Gutachter für mehrere internationale optische Zeitschriften. Sein Augenmerk liegt jedoch nicht zu sehr auf p<0,05, sondern darauf, die im Labor erreichten Indikatoren zu Produkten zu machen, die in Mengen geliefert werden können und langfristig keine Abweichungen aufweisen.

Um dieses Ziel zu erreichen, hat das Unternehmen eine Gruppe von Fachkräften versammelt, die „seit Jahrzehnten mit Licht arbeiten“ und Bereiche wie Mikrooptikdesign, Fasergeräteherstellung und Qualitätsmanagement bei der Massenproduktion abdecken. Die Konsistenz bei der Massenproduktion von harter Technologie lässt sich nicht durch einen einzigen Durchbruch im Design erreichen, sondern wird in prozessübergreifender Prozessintuition und Qualitätsdisziplin verankert.

Die stärkste Zuversicht der harten Technologie: Zuerst Gewinne erzielen, dann Finanzierung aufnehmen

Bei der Marktstrategie konzentriert sich Weikuang Photonics auf die biomedizinische Bildgebung als Grundpfeiler, um ein Standardproduktsystem und einen guten Markenruf aufzubauen. Anschließend nutzt es die Gerätezertifizierung inländischer Augenmedizingerätehersteller, um in die Kernlieferkette einzudringen und die industrielle Unabhängigkeit und Kontrolle zu fördern. Gleichzeitig erweitert es sein Angebot an hochenergetischen Produkten für die industrielle Präzisionsbearbeitung und beteiligt sich an der Welle der neuen Generation der Informationstechnologieindustrie.

Die Finanzdaten bestätigen diesen Weg. Im Jahr 2025 überstieg der Umsatz des Unternehmens 20 Millionen Yuan, wuchs im Vergleich zum Vorjahr um mehr als 70 % und erzielte einen Gewinn. Die extrem hohe technische Schutzgrenze und die Seltenheit machen die Bruttomarge zu einer der Spitzen in der Branche.

Die industrielle Nachfrage gibt dem Wachstum weiteren Rückenwind. Im Jahr 2025 betrug das Marktvolumen für chinesische Ultrakurzpulslaser etwa 8 Milliarden Yuan, es wird erwartet, dass es bis 2029 auf etwa 17 Milliarden Yuan ansteigt, mit einer jährlichen durchschnittlichen Wachstumsrate von 20,7 %. Das versteckte Schneiden von Wafern und die Defekterkennung befinden sich derzeit im Fenster für die inländische Substitution. Der Anreiz für TGV ist noch direkter: Glassubstrate werden zum nächsten Basismaterial für fortschrittliche Verpackungen, eine einzelne großformatige Platte muss mehr als 50.000 Durchgangslöcher bearbeiten. Es wird erwartet, dass der chinesische Markt für Lasergeräte für TGV-Verfahren von etwa 1,28 Milliarden Yuan im Jahr 2025 auf über 5 Milliarden Yuan im Jahr 2030 ansteigt.

Die hohe Leistung, hohe Stabilität und geringer Wartungsaufwand, die für diese Szenarien erforderlich sind, sind genau die Stärken von Weikuang Photonics. Der Übergang von der Forschung zur Produktionslinie prüft nie nur die Spitzenparameter, sondern die Fähigkeit, Tausende von Stunden lang stabil auf demselben Gerät zu arbeiten.

Licht ist nicht alles in der Forschung, aber es ist der Schlüssel zu vielen Spitzenforschungen und technologischen Anwendungen. In den letzten dreißig Jahren trug das beste Licht in chinesischen Labors immer einen ausländischen Namen.

Weikuang Photonics möchte das ändern – schließlich gibt es keinen Grund, warum ein Laser, der den Raketenstart überstanden hat, nicht auch eine hellere Zukunft für die chinesische Technologieindustrie meistern kann.