光明前景：深海蓝光激光

西蒙·布里顿博士 • 4 三月 2026

水下蓝光二极管激光加工——穿透/穿孔8毫米钢板 © Laserline

从切割、钻孔到油漆剥离和清除海洋生物污损，海洋环境中的水下作业种类繁多，如同沙滩上的沙粒一般。其中一些作业需要在数千米深的水下进行。如今，一种基于蓝光二极管激光器的新型激光系统有望为各种水下作业提供一种非接触式、低维护且经济高效的解决方案。

无论是海上平台的维护、旧钻井平台的退役，还是水下结构的检测，水下作业对精度、效率和环境兼容性的要求都在不断提高。与此同时，传统方法很快便会面临瓶颈。常用的压力处理方法，例如用于清除藻类的高压水射流，会随着深度的增加而因水压增大而失效。此外，许多此类系统需要频繁维护且容易磨损。而诸如圆锯之类的机械工具，在接触部件时会产生反冲力，这会使遥控水下航行器（ROV）失去稳定性，并常常导致其漂移。

因此，业界对非接触式、无力、低磨损、低维护的替代方案表现出浓厚的兴趣——激光技术尤其能够提供这些可能性。然而，最初的尝试并不十分成功。早期尝试使用传统红外 (IR) 激光在石油平台退役过程中切割结构，结果证明其可行性有限。主要原因是：红外辐射（波长 1000 纳米）在几厘米的范围内就会被水完全吸收，导致能量损失巨大。因此，对于水下应用，红外激光切割只能使用空气喷嘴或充气腔进行——这是一个复杂且成本高昂的过程，也限制了其在更深水域的应用。

蓝光激光作为关键技术

Laserline公司新开发的基于蓝色二极管激光器的水下激光系统有望解决这一难题。与红外辐射不同，这些激光器发出的波长约为445纳米的蓝光几乎不被水吸收。因此，这些激光器具有极佳的透射率，即使在加工过程中需要跨越一米甚至更远的距离，也能（几乎）完全利用激光功率。结合高达6千瓦的激光功率，这一物理优势为直接在水下进行无力、无接触的材料加工开辟了诸多新的可能性——无需气室或其他复杂的基础设施。

激光线二极管激光系统还具有极高的精度：例如，激光光斑尺寸可以微米级精度调节，功率可以在毫秒级内精确控制。这种快速调节功率的能力使该系统特别适用于深空复杂作业。

水下蓝光二极管激光加工——穿透/穿孔8毫米钢板 © Laserline

高效、灵活、经济

高效性和精确可控性的结合，使得这种新型激光系统在技术和经济上都极具吸引力。水下非接触式加工显著降低了工具和部件的磨损，降低了能源需求，并最大限度地减少了潜在有害颗粒或物质的释放。在环境保护和资源节约方面，基于二极管激光的加工工艺明显优于传统的机械或化学方法——后者往往会造成环境破坏和材料劣化。这对于清除海洋生物污损尤为重要，因为以往通常采用这些方法进行处理，会对环境和部件造成风险。

该系统还带来了新的物流优势。传统的深海热处理工艺通常需要使用大型专用船舶，每日成本高达五位数甚至六位数，而二极管激光系统由于其更简单的系统架构，也可以在较小的补给船上进行操作。这不仅降低了维护和运营成本，显著缩短了航行时间，还显著提高了系统的可用性和运营团队的响应速度。尤其是在需要紧急维护或维修的情况下，企业能够获得显著的运营优势。

从切割工艺到藻类去除

其应用范围十分广泛：例如，在石油钻井平台退役期间切割金属板和管道；清除涂层、油漆和海洋生物污损；检查和维护管道或海上平台上的阀门和承重结构。尤其是在海上平台上，经过几年的使用后，这些结构往往会被藻类完全覆盖。此时，配备激光器和摄像头的遥控潜水器（ROV）只需一次下潜即可清除藻类，恢复关键部件的清晰可见度——这对维护公司和水下系统集成商而言是一项决定性的优势。用于管道检测的机器人辅助系统还可以配备二极管激光器作为实用附加组件。

水下处理——加工前使用蓝光二极管激光去除石材表面的藻类。© Laserline

水下加工——加工过程中使用蓝光二极管激光去除石材上的藻类。© Laserline

水下处理——加工后使用蓝光二极管激光去除石材表面的藻类。© Laserline

系统技术

根据应用的不同，二极管激光器的集成方案也各不相同。其中一种方案是将激光系统安装在“工作马”（Workhorse）水下机器人上，并通过传统的脐带电缆从补给船进行远程操控。该激光系统输出功率高达 6 kW，并采用特殊外壳进行保护，使其免受水、压力和污垢的侵蚀。深海中持续存在的 4 至 7 摄氏度的低温环境，使得集成式激光器冷却系统能够高效运行。

根据具体应用场景，激光系统可进行定制以满足客户的特定需求。水下航行器可配备不同功率等级的激光扫描仪、固定光学器件以及二极管激光器，具体取决于应用场景。然而，该领域的发展远未完成：例如，模块化单组件有望实现更紧凑的系统设计，最终缩小水下航行器的尺寸。未来还将有进一步的优化：激光功率和能量效率将持续提升，图像识别系统未来有望与人工智能相结合，用于自动识别污垢或腐蚀点。

案例研究：利用蓝光激光清洗船体

蓝光波长在水中的优异透射特性也可用于对抗船体生物污损。在由于利希项目机构利用德国联邦经济和气候行动部 (BMWK) 的资源资助的“FoulLas”研究项目中，项目合作伙伴弗劳恩霍夫制造技术与应用材料研究所 (IFAM)、Laserline GmbH 和汉诺威激光中心 (LZH) 首次证明，定向水下激光照射可以有效破坏藻类、贻贝和藤壶等海洋生物污损，而不会损伤下方的保护涂层。处理后，死亡的生物污损会在船舶下次航行时因水流剪切力的作用而自然脱落。该方法有望成为机械处理方法的替代方案，因为机械处理方法通常会损坏涂层并释放生物体。

一个名为“FoulLas2”的后续项目正在将这些实验室成果转化为实践：一个配备集成激光光学系统的半自主磁性附着水下爬行器将系统地扫过船体并直接照射污垢。

结论：树立水下技术新标准

总体而言，蓝光二极管激光器是海事行业的一项技术里程碑。它将高效、精准和环保特性集成于紧凑的系统中，为水下作业开辟了新的可能性。无论是海上平台维护、管道检测还是海洋生物污损清除，该激光器都能为众多应用场景提供强大而可持续的解决方案。对于海底行业的服务、维护和供应公司而言，该系统开辟了新的技术前景，并有望在中长期内取代许多现有的水下作业方法。