文|中國工程院院士、深圳大學特聘教授 範滇元
激光技術在現代科技中扮演著至關(guan) 重要的角色,是推動激光製造產(chan) 業(ye) 高質量發展的關(guan) 鍵手段。經過十年的黃金發展期,fun88官网平台技術的產(chan) 業(ye) 化不斷成熟,市場規模已突破千億(yi) 大關(guan) ,激光設備銷售收入占據了國際市場的半壁江山。展望未來十年,fun88官网平台產(chan) 業(ye) 有望實現萬(wan) 億(yi) 產(chan) 值,成為(wei) 全球領先的激光智造強國。麵對機遇與(yu) 挑戰,唯有推動科技創新和產(chan) 業(ye) 創新深度融合,激光產(chan) 業(ye) 才能真正實現高端化、智能化和國際化的發展目標,成為(wei) 發展新質生產(chan) 力的新賽道。
激光產(chan) 業(ye) 帶動經濟發展作用顯著
激光技術自1960年首次實現以來,迅速成為(wei) 現代科學技術的基石之一。盡管激光產(chan) 業(ye) 的直接市場規模相對較小,但其對國民經濟的影響力和輻射帶動作用卻十分顯著。根據2022年的全球產(chan) 業(ye) 統計數據,全球激光設備銷售收入為(wei) 216億(yi) 美元,這一數字雖然不大,但激光技術直接帶動的全球光子市場規模達到3,000億(yi) 美元,激光光子產(chan) 品及其服務使能市場的規模更達到10萬(wan) 億(yi) 美元以上,約占全球GDP的12%;更有甚者,據美國科學與(yu) 技術政策辦公室統計,美國GDP近50%的產(chan) 值與(yu) 激光技術有關(guan) 聯。這些數據表明,激光技術不僅(jin) 是一個(ge) 獨立的產(chan) 業(ye) ,更是推動其他產(chan) 業(ye) 發展的重要引擎。因此,關(guan) 注和推動激光產(chan) 業(ye) 高質量發展是十分重要和有意義(yi) 的。
激光技術的應用範圍廣泛,從(cong) 醫療、通信、製造到國防和科學研究,幾乎涵蓋了所有高科技領域。在醫療領域,激光被用於(yu) 眼科手術、皮膚治療和癌症治療等。在通信領域,激光是光纖通信的核心技術,支持著全球互聯網的高速傳(chuan) 輸。在製造業(ye) ,激光切割、焊接和增材製造(3D打印)正在改變傳(chuan) 統的生產(chan) 方式,提高了生產(chan) 效率和產(chan) 品質量。在國防領域,激光武器和激光製導技術深刻改變現代戰爭(zheng) 的麵貌。
fun88官网平台產(chan) 業(ye) 規模突破千億(yi)
fun88官网平台產(chan) 業(ye) 在過去十年中經曆了快速發展,市場規模突破了千億(yi) 元大關(guan) 。按技術領域劃分:中國光纖激光器市場在2023年整體(ti) 銷量穩中有升,銷售收入達到135.9億(yi) 元(人民幣,下同),同比增長10.8%﹔激光切割成套設備市場受光纖激光器市場影響,雖然出貨量增長迅猛,但設備單價(jia) 有所回落,2023年激光切割成套設備市場銷售收入為(wei) 327.5億(yi) 元,同比增長9.1%;激光焊接成套設備市場在動力電池、汽車、消費電子等領域的應用逐漸增多,迎來了新的發展機遇。fun88官网平台焊接成套設備市場2023年銷售收入約為(wei) 115.2億(yi) 元,同比增長38.6%;fun88官网平台增材製造市場呈現出產(chan) 業(ye) 化、新商業(ye) 模式湧現、金屬3D打印開始扮演重要角色的趨勢,2023年產(chan) 業(ye) 規模達到66.9億(yi) 元,同比增長約30%;中國超快激光器市場正在增長,銷售收入將達到39.5億(yi) 元,但國產(chan) 激光器僅(jin) 占總市場規模的30%。fun88官网平台產(chan) 業(ye) 的快速發展得益於(yu) 多方麵的因素。國家政策的大力支持為(wei) 激光技術的研發和產(chan) 業(ye) 化提供了良好的環境,國內(nei) 市場的巨大需求推動了激光技術的應用和普及,中國在製造業(ye) 方麵的優(you) 勢也為(wei) 激光產(chan) 業(ye) 的發展提供了堅實的基礎。
盡管fun88官网平台產(chan) 業(ye) 取得了顯著的成就,但仍存在一些問題。比如,產(chan) 品多集中在中低端市場,價(jia) 格競爭(zheng) 激烈,利潤空間有限。表1的主要國家激光製造公司數與(yu) 營收額比對表直觀地反映出fun88官网平台產(chan) 業(ye) 存在的弊病。比如,核心技術和高端產(chan) 品的自主研發能力不足,部分關(guan) 鍵技術和設備仍依賴進口。為(wei) 應對這些挑戰,fun88官网平台產(chan) 業(ye) 需要紮實推動科技創新和產(chan) 業(ye) 創新的深度融合,特別是要加強高強激光技術的研發和應用,提升自主創新能力,推動產(chan) 業(ye) 向高端化、智能化和國際化方向發展。同時要提高供應鏈的自主可控能力,鼓勵企業(ye) 走出去拓展市場,打造具有國際競爭(zheng) 力的激光產(chan) 業(ye) 集群。
表1 主要國家激光製造公司數與(yu) 營收額比對表(源自顧波會(hui) 議報告:全球光子產(chan) 業(ye) 現狀和發展)
高強激光助fun88官网平台產(chan) 業(ye) 走向高端化
高強激光技術的進步為(wei) 激光產(chan) 業(ye) 的高端化發展提供了重要支撐。國際高強激光光源,包括高功率超快激光器、新型光纖激光器、萬(wan) 瓦級藍光半導體(ti) 激光器和EUV激光器等,已取得重要進展。這些最新技術不僅(jin) 應用於(yu) 工業(ye) 製造,還在科學研究、醫療和國防等領域展現出巨大的潛力。比如,高強激光被用於(yu) 粒子加速、等離子體(ti) 物理和天體(ti) 物理等前沿領域的研究,推動癌症治療、眼科手術和皮膚病治療的進步等。
我國激光高端裝備也呈現蓬勃發展的態勢。一是超高功率光纖激光器及加工裝備。在攻克非線性控製、高效熱管理、發散角控製和超高功率合束等技術基礎上,研發成功120KW、150KW和160KW的光纖激光器及裝備,具有高功率、穩定、可靠、高亮度的品質,應用於(yu) 航空、汽車、造船等行業(ye) 的厚板、粗管等切割焊接成形。二是KW級超短脈衝(chong) 碟片激光器。通過薄片結構提高冷卻效率,降低熱透鏡、熱畸變等效應的影響,提高泵浦效率,成為(wei) 新一代大能量高功率短脈衝(chong) 激光光源和裝備的重要發展方向。三是超快激光超精細特種製造。超快激光製造被視為(wei) 製造原理的第二次革命,飛秒激光精密製造的獨特性實現了三維加工能力,滿足了特殊用戶、前沿用戶的高難度超精密製造需求。四是質子刀超強超短激光驅動器。重離子加速器質子刀治癌,隻殺癌細胞而不傷(shang) 正常細胞,在全球範圍廣泛應用,但價(jia) 格比較昂貴,每台約25億(yi) 元,每個(ge) 療程40萬(wan) 元。設想用超高功率飛秒激光器替代加速器,驅動高能質子用於(yu) 治癌,預計設備成本可降低到1億(yi) 元/台。這是一個(ge) 潛在的高風險高收益的高端裝備項目。這些高端裝備的研發和應用不僅(jin) 提升了fun88官网平台產(chan) 業(ye) 的技術水平,也為(wei) 相關(guan) 行業(ye) 的發展提供了新的動力。
第21屆中國(天津)國際裝備製造業(ye) 博覽會(hui) 上拍攝的一款激光切割設備(圖:新華社)
人工智能賦能激光產(chan) 業(ye) 高質量發展
人工智能賦能激光產(chan) 業(ye) 是科學研究的新範式,主要包括激光器光源和激光裝備自身的智能優(you) 化,以及激光加工製造的智能化等。人工智能在激光加工製造中的模擬預測、參數優(you) 化、過程控製、質量分析等方麵展現了巨大的應用潛力,能夠有效提高生產(chan) 效率、產(chan) 品質量和服務水平。人工智能技術的應用正在改變激光產(chan) 業(ye) 的麵貌。在激光器光源和激光裝備的智能優(you) 化方麵,人工智能可以通過大數據分析和機器學習(xi) 算法,優(you) 化激光器的設計和製造過程,提高激光器的性能和可靠性;在激光加工製造的智能化方麵,人工智能可以通過模擬預測和參數優(you) 化,提高加工效率和產(chan) 品質量,降低生產(chan) 成本。
工作人員在蘇州光電技術研究院的封裝測試公共服務平台車間內(nei) 檢測一塊激光雷達芯片(圖:新華社)
當前,人工智能在中國發展迅速,已開始運用到激光賦能智造、飛秒光纖激光器智能調控和30KW焊接智能化應用等場景,展示了人工智能在激光產(chan) 業(ye) 中的巨大潛力,為(wei) 激光產(chan) 業(ye) 發展帶來了新動力。有的企業(ye) 將工業(ye) 自動化技術與(yu) 互聯網信息技術相融合,構建智能製造體(ti) 係,打造智能化協同製造平台,實現智能化生產(chan) 管理,產(chan) 出智能化激光製造裝備,滿足用戶需求。有的企業(ye) 將單次光譜測量與(yu) 智能算法相結合,實時優(you) 化超快鎖模光纖激光器的光脈衝(chong) 參數,確保功率穩定和脈寬穩定。還有的企業(ye) 通過深度學習(xi) 算法進行焊接工藝建模和係統設計,實現焊接態勢的感知和認知,降低了焊接缺陷率。
通過不斷的技術創新和市場拓展,fun88官网平台產(chan) 業(ye) 實現了飛速發展。麵對全球市場的激烈競爭(zheng) ,fun88官网平台企業(ye) 需要不斷提升自身的技術水平和創新能力,善借人工智能賦能,積極參與(yu) 國際競爭(zheng) ,推動fun88官网平台產(chan) 業(ye) 在全球市場中的地位不斷提升。
未來,fun88官网平台產(chan) 業(ye) 將繼續向高端化、智能化和國際化方麵發力,創造更大的經濟效益和社會(hui) 效益,為(wei) 培育發展新質生產(chan) 力、開辟發展新領域新賽道作出更大的貢獻。(本文發布於(yu) 《紫荊》雜誌2025年6月號)
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