國內(nèi)外激光產(chǎn)業(yè)競爭力差距及對策 中國激光最大的問題是核心話語權(quán)缺失

• 李芬珍子 2023年9月6日 來源：中研網(wǎng) 493 26
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國內(nèi)外激光產(chǎn)業(yè)競爭力差距及對策

一、領(lǐng)先國家發(fā)展模式

按美國光電子工業(yè)發(fā)展協(xié)會的看法，日本在顯示器、光存儲、光通訊及硬拷貝組成的光電子產(chǎn)業(yè)中已超過了美國和歐洲，在世界上占主導地位。從上面的數(shù)字也可以看出日本的激光加工設(shè)備及醫(yī)療設(shè)備則占比例極小。在80年代初激光加工設(shè)備曾占日本光電產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的37%，后來由于光存儲、光通訊、顯示器及半導體激光器的迅速發(fā)展，十多年來已發(fā)生了很大的變化。

八十年代初，日本產(chǎn)業(yè)界積極采用激光加工，并逐步擴大到焊接、釬焊。統(tǒng)計表明，日本占當今世界上工業(yè)用激光設(shè)備的30%左右，激光加工是日本重要的基礎(chǔ)制造技術(shù)之一。

日本現(xiàn)用于材料加工的是大功率二氧化碳激光器和Nd：YAG激光器，少量準分子激光器也已使用，而新開發(fā)的氣體激光器有波長10.6微米二氧化碳激光器、波長5微米一氧化碳激光器、波長1.3微米的碘激光器及二極管激勵固體激光器的紫外準分子激光器等。現(xiàn)在的二氧化碳激光器功率多為500W，而理論上可高達100KW。且其功率越大，效果越好，故日本對二氧化碳激光器開發(fā)研究寄以期望。

大功率一氧化碳激光器是日本業(yè)創(chuàng)造研究所和三菱重工聯(lián)合研制的，89年實現(xiàn)了連續(xù)4小時5kW，短時間達7kW振蕩輸出。93年其輸出功率已達到20kW，它在切割焊接中正嶄露頭角，而高功率的碘激光器是日本產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造研究和川崎重工一起開發(fā)的，1989年實現(xiàn)了近紅外的振蕩，它是化學激光器，特征是振蕩效率極高，5kW一氧化碳激光器、1kW碘激光器裝置已設(shè)立在92年4月成立的激光應用工學中心。

此外，弧光燈激勵固體激光器放大都為3kW，因其存在功率增大導致光束發(fā)散角偏大和脈沖振蕩重復頻率低的缺點，日本正努力研制半導體激勵YAG激光器來取而代之。據(jù)報導，1kW二極管激勵YAG激光器由正由日本國立研究所制成。

目前，大功率準分子激光器及其在材料加工中的應用開發(fā)研究引起人們極大興趣。它可利用短波長高能光子不產(chǎn)生熱量的分子水平的加工。86年日本通產(chǎn)省工業(yè)技術(shù)院提出的18家民間企業(yè)與3所國制成2kW級Xecl準分子激光設(shè)備。

激光加工切割的靈活性、高精度、高速度、高可靠性、高效率等優(yōu)點，不僅在薄板工業(yè)上，而且在金屬、塑料、陶瓷業(yè)中也廣為使用。最近5軸或6軸三維激光切割機器人已在日本汽車、機械、電機重工中大顯身手。

同時，激光焊接在日本電子、電機、汽車、車輛零部件，OA機器等小件、大批量生產(chǎn)中得到迅速發(fā)展。是本產(chǎn)業(yè)界生產(chǎn)線上成功應用激光焊為世界所矚目。如在汽車車體制造中日本大膽采用有坯料時就將薄鋼板實施激光焊接后沖壓成型的新方法(Tailored Blank Welding)，現(xiàn)已為世界上絕大多數(shù)汽車廠家所仿效。

日本以5kW及10kW二氧化碳激光焊代替了閃光對焊進行制鋼業(yè)軋鋼卷材的連接。在薄、中厚板鋼管、高級薄型不銹鋼制造時，與高頻電焊、TIG焊相結(jié)合，保證了質(zhì)量的穩(wěn)定性。

日本致力于激光超薄板焊接的研究，如板厚100微米以下的箔片，無法熔焊，但通過有特殊輸出功率波形的YAG激光焊得以成功，顯示了激光焊的廣闊前途。日本引以為自豪的是在世界上首次成功開發(fā)了將YAG激光焊用于核反應堆中蒸汽發(fā)生器細管的維修，這是日本最大限度地利用YAG激光(波長1.06微米)能以石英光纖遙控傳輸和集周邊設(shè)備之大成的尖端技術(shù)。隨著今后3kW以上的高功率、高亮度且控制維修性皆佳的YAG激光器和新一代二極管激光激勵大功率固體激光器的誕生，軟硬件的配套，預計這一領(lǐng)域的激光技術(shù)還會有新的突破。

二、國內(nèi)外主要差距分析

2007年之前，盡管國內(nèi)高校、研究所等單位在光纖激光器領(lǐng)域開展了大量的研究工作并取得了諸多成就，但國內(nèi)光纖激光器的產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品化仍然是空白，幾乎所有工業(yè)光纖激光器全部依賴進口。

中國激光產(chǎn)業(yè)存在最大的問題就是核心話語權(quán)缺失，這也是與國外最明顯的差距。我國激光產(chǎn)業(yè)工藝產(chǎn)品較為依賴進口，上游晶體公司出產(chǎn)晶體至德國、美國，國外企業(yè)制成晶片后再出售至中國。并非我國公司不能自產(chǎn)晶片，而是工藝不過關(guān)，進口晶片性能比自產(chǎn)的要好，下游加工商出于穩(wěn)定性考慮，選擇了進口產(chǎn)品。中游的激光器制造也是同樣境遇：比如制造飛秒激光器，在加工縮膜期間，縮膜便無法自產(chǎn)，只能進口。目前國內(nèi)所掌握的激光技術(shù)與國外差距并不大，但是受限于整體工業(yè)的體系發(fā)展的基礎(chǔ)，以500W以上的激光器為例，國產(chǎn)的產(chǎn)品在耐用性、性能、穩(wěn)定性以及大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)水平均與國際差距較大，根源在于我國的工業(yè)基礎(chǔ)相對薄弱。

目前我國中低功率光纖激光器的制造技術(shù)已比較成熟，但高功率激光合束與泵浦耦合等領(lǐng)域存技術(shù)難題，且器件缺乏。和發(fā)達國家相比，國內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)的差距主要包括激光元器件技術(shù)方面以及產(chǎn)業(yè)化，其中，元器件技術(shù)的差距制約了整個激光產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化水平。

三、產(chǎn)業(yè)競爭力提升對策

經(jīng)過多年的努力，我國激光企業(yè)在中低端激光產(chǎn)業(yè)上已站穩(wěn)腳跟，但在高端技術(shù)水平的產(chǎn)業(yè)和高端核心部件上與世界先進水平仍有較大差距;在產(chǎn)品上，跟隨型產(chǎn)品居多，我國原創(chuàng)或首創(chuàng)性的產(chǎn)品相對較少。

未來我國激光產(chǎn)業(yè)仍將快速發(fā)展。第一，隨著傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能環(huán)保要求提升以及個性化需求的發(fā)展，我國激光制造設(shè)備產(chǎn)業(yè)將面臨更大的發(fā)展前景;第二，激光光纖通信、激光顯示、激光存儲等信息應用有著巨大發(fā)展空間，激光雷達、激光無線通信等也將隨著無人駕駛等應用的發(fā)展而加快;第三，激光醫(yī)療裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展方興未艾，未來將隨著與可穿戴設(shè)備的融合，在慢性病的日常監(jiān)測和防治中發(fā)揮更大的作用。

加速我國激光技術(shù)及應用發(fā)展的措施建議

第一，強化頂層統(tǒng)籌謀劃，引領(lǐng)我國激光技術(shù)與應用產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

第二，加強基礎(chǔ)研究，聚力突破產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中的重大基礎(chǔ)問題和核心基礎(chǔ)材料、器件，努力打造自主可控的產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)基礎(chǔ)，為可持續(xù)發(fā)展奠定扎實基礎(chǔ)。

第三，實施若干應用研發(fā)專項，加大產(chǎn)業(yè)扶持政策，打造多個新激光產(chǎn)業(yè)鏈。

第四，創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)協(xié)同機制，完善激光產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)。

第五，強化激光基礎(chǔ)教育，加大對激光及光學應用人才培養(yǎng)力度。

《2023年版激光產(chǎn)業(yè)規(guī)劃專項研究報告》由中研普華激光行業(yè)分析專家領(lǐng)銜撰寫，主要分析了激光行業(yè)的市場規(guī)模、發(fā)展現(xiàn)狀與投資前景，同時對激光行業(yè)的未來發(fā)展做出科學的趨勢預測和專業(yè)的激光行業(yè)數(shù)據(jù)分析，幫助客戶評估激光行業(yè)投資價值。

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  2023年版激光產(chǎn)業(yè)規(guī)劃專項研究報告

  產(chǎn)業(yè)規(guī)劃一般包括產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、產(chǎn)業(yè)特征分析、產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標和發(fā)展定位、產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點方向、產(chǎn)業(yè)空間引導和產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策等。隨著中國對外開放程度的深化，經(jīng)濟全球化和區(qū)域化對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響顯...

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