國內(nèi)外激光產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力差距及對(duì)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(jìng)爭(zhēng)力差距及對(duì)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(huì)的看法，日本在顯示器、光存儲(chǔ)、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(dǎo)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(chǔ)、光通訊、顯示器及半導(dǎo)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(kuò)大到焊接、釬焊。統(tǒng)計(jì)表明，日本占當(dāng)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(zhǔn)分子激光器也已使用，而新開發(fā)的氣體激光器有波長(zhǎng)10.6微米二氧化碳激光器、波長(zhǎng)5微米一氧化碳激光器、波長(zhǎng)1.3微米的碘激光器及二極管激勵(lì)固體激光器的紫外準(zhǔn)分子激光器等?，F(xiàn)在的二氧化碳激光器功率多為500W，而理論上可高達(dá)100KW。且其功率越大，效果越好，故日本對(duì)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(shí)現(xiàn)了連續(xù)4小時(shí)5kW，短時(shí)間達(dá)7kW振蕩輸出。93年其輸出功率已達(dá)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(shí)現(xiàn)了近紅外的振蕩，它是化學(xué)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(yīng)用工學(xué)中心。

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

目前，大功率準(zhǔn)分子激光器及其在材料加工中的應(yīng)用開發(fā)研究引起人們極大興趣。它可利用短波長(zhǎng)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(jí)Xecl準(zhǔn)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(diǎn)，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(jī)器人已在日本汽車、機(jī)械、電機(jī)重工中大顯身手。

同時(shí)，激光焊接在日本電子、電機(jī)、汽車、車輛零部件，OA機(jī)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(yīng)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(shí)就將薄鋼板實(shí)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(duì)焊進(jìn)行制鋼業(yè)軋鋼卷材的連接。在薄、中厚板鋼管、高級(jí)薄型不銹鋼制造時(shí)，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(yīng)堆中蒸汽發(fā)生器細(xì)管的維修，這是日本最大限度地利用YAG激光(波長(zhǎng)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(lì)大功率固體激光器的誕生，軟硬件的配套，預(yù)計(jì)這一領(lǐng)域的激光技術(shù)還會(huì)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(duì)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(dá)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(gè)激光產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化水平。

三、產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提升對(duì)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(jìn)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(duì)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(jí)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能環(huán)保要求提升以及個(gè)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(chǔ)等信息應(yīng)用有著巨大發(fā)展空間，激光雷達(dá)、激光無線通信等也將隨著無人駕駛等應(yīng)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(cè)和防治中發(fā)揮更大的作用。

加速我國激光技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展的措施建議

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

第二，加強(qiáng)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(shí)基礎(chǔ)。

第三，實(shí)施若干應(yīng)用研發(fā)專項(xiàng)，加大產(chǎn)業(yè)扶持政策，打造多個(gè)新激光產(chǎn)業(yè)鏈。

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

第五，強(qiáng)化激光基礎(chǔ)教育，加大對(duì)激光及光學(xué)應(yīng)用人才培養(yǎng)力度。

《2023年版激光產(chǎn)業(yè)規(guī)劃專項(xiàng)研究報(bào)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(chǎng)規(guī)模、發(fā)展現(xiàn)狀與投資前景，同時(shí)對(duì)激光行業(yè)的未來發(fā)展做出科學(xué)的趨勢(shì)預(yù)測(cè)和專業(yè)的激光行業(yè)數(shù)據(jù)分析，幫助客戶評(píng)估激光行業(yè)投資價(jià)值。

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