国内外激光产业竞争力差距及对策 中国激光最大的问题是核心话语权缺失

• 李芬珍子 2023年9月6日 来源：中研网 493 26
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国内外激光产业竞争力差距及对策

一、领先国家发展模式

按美国光电子工业发展协会的看法，日本在显示器、光存储、光通讯及硬拷贝组成的光电子产业中已超过了美国和欧洲，在世界上占主导地位。从上面的数字也可以看出日本的激光加工设备及医疗设备则占比例极小。在80年代初激光加工设备曾占日本光电产业总产值的37%，后来由于光存储、光通讯、显示器及半导体激光器的迅速发展，十多年来已发生了很大的变化。

八十年代初，日本产业界积极采用激光加工，并逐步扩大到焊接、钎焊。统计表明，日本占当今世界上工业用激光设备的30%左右，激光加工是日本重要的基础制造技术之一。

日本现用于材料加工的是大功率二氧化碳激光器和Nd：YAG激光器，少量准分子激光器也已使用，而新开发的气体激光器有波长10.6微米二氧化碳激光器、波长5微米一氧化碳激光器、波长1.3微米的碘激光器及二极管激励固体激光器的紫外准分子激光器等。现在的二氧化碳激光器功率多为500W，而理论上可高达100KW。且其功率越大，效果越好，故日本对二氧化碳激光器开发研究寄以期望。

大功率一氧化碳激光器是日本业创造研究所和三菱重工联合研制的，89年实现了连续4小时5kW，短时间达7kW振荡输出。93年其输出功率已达到20kW，它在切割焊接中正崭露头角，而高功率的碘激光器是日本产业创造研究和川崎重工一起开发的，1989年实现了近红外的振荡，它是化学激光器，特征是振荡效率极高，5kW一氧化碳激光器、1kW碘激光器装置已设立在92年4月成立的激光应用工学中心。

此外，弧光灯激励固体激光器放大都为3kW，因其存在功率增大导致光束发散角偏大和脉冲振荡重复频率低的缺点，日本正努力研制半导体激励YAG激光器来取而代之。据报导，1kW二极管激励YAG激光器由正由日本国立研究所制成。

目前，大功率准分子激光器及其在材料加工中的应用开发研究引起人们极大兴趣。它可利用短波长高能光子不产生热量的分子水平的加工。86年日本通产省工业技术院提出的18家民间企业与3所国制成2kW级Xecl准分子激光设备。

激光加工切割的灵活性、高精度、高速度、高可靠性、高效率等优点，不仅在薄板工业上，而且在金属、塑料、陶瓷业中也广为使用。最近5轴或6轴三维激光切割机器人已在日本汽车、机械、电机重工中大显身手。

同时，激光焊接在日本电子、电机、汽车、车辆零部件，OA机器等小件、大批量生产中得到迅速发展。是本产业界生产线上成功应用激光焊为世界所瞩目。如在汽车车体制造中日本大胆采用有坯料时就将薄钢板实施激光焊接后冲压成型的新方法(Tailored Blank Welding)，现已为世界上绝大多数汽车厂家所仿效。

日本以5kW及10kW二氧化碳激光焊代替了闪光对焊进行制钢业轧钢卷材的连接。在薄、中厚板钢管、高级薄型不锈钢制造时，与高频电焊、TIG焊相结合，保证了质量的稳定性。

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，无法熔焊，但通过有特殊输出功率波形的YAG激光焊得以成功，显示了激光焊的广阔前途。日本引以为自豪的是在世界上首次成功开发了将YAG激光焊用于核反应堆中蒸汽发生器细管的维修，这是日本最大限度地利用YAG激光(波长1.06微米)能以石英光纤遥控传输和集周边设备之大成的尖端技术。随着今后3kW以上的高功率、高亮度且控制维修性皆佳的YAG激光器和新一代二极管激光激励大功率固体激光器的诞生，软硬件的配套，预计这一领域的激光技术还会有新的突破。

二、国内外主要差距分析

2007年之前，尽管国内高校、研究所等单位在光纤激光器领域开展了大量的研究工作并取得了诸多成就，但国内光纤激光器的产业化和产品化仍然是空白，几乎所有工业光纤激光器全部依赖进口。

中国激光产业存在最大的问题就是核心话语权缺失，这也是与国外最明显的差距。我国激光产业工艺产品较为依赖进口，上游晶体公司出产晶体至德国、美国，国外企业制成晶片后再出售至中国。并非我国公司不能自产晶片，而是工艺不过关，进口晶片性能比自产的要好，下游加工商出于稳定性考虑，选择了进口产品。中游的激光器制造也是同样境遇：比如制造飞秒激光器，在加工缩膜期间，缩膜便无法自产，只能进口。目前国内所掌握的激光技术与国外差距并不大，但是受限于整体工业的体系发展的基础，以500W以上的激光器为例，国产的产品在耐用性、性能、稳定性以及大规模工业生产水平均与国际差距较大，根源在于我国的工业基础相对薄弱。

目前我国中低功率光纤激光器的制造技术已比较成熟，但高功率激光合束与泵浦耦合等领域存技术难题，且器件缺乏。和发达国家相比，国内激光产业的差距主要包括激光元器件技术方面以及产业化，其中，元器件技术的差距制约了整个激光产业的产业化水平。

三、产业竞争力提升对策

经过多年的努力，我国激光企业在中低端激光产业上已站稳脚跟，但在高端技术水平的产业和高端核心部件上与世界先进水平仍有较大差距;在产品上，跟随型产品居多，我国原创或首创性的产品相对较少。

未来我国激光产业仍将快速发展。第一，随着传统产业的技术升级、产业结构调整、节能环保要求提升以及个性化需求的发展，我国激光制造设备产业将面临更大的发展前景;第二，激光光纤通信、激光显示、激光存储等信息应用有着巨大发展空间，激光雷达、激光无线通信等也将随着无人驾驶等应用的发展而加快;第三，激光医疗装备产业发展方兴未艾，未来将随着与可穿戴设备的融合，在慢性病的日常监测和防治中发挥更大的作用。

加速我国激光技术及应用发展的措施建议

第一，强化顶层统筹谋划，引领我国激光技术与应用产业快速发展。

第二，加强基础研究，聚力突破产业化发展中的重大基础问题和核心基础材料、器件，努力打造自主可控的产业共性技术基础，为可持续发展奠定扎实基础。

第三，实施若干应用研发专项，加大产业扶持政策，打造多个新激光产业链。

第四，创新产业协同机制，完善激光产业创新生态。

第五，强化激光基础教育，加大对激光及光学应用人才培养力度。

《2023年版激光产业规划专项研究报告》由中研普华激光行业分析专家领衔撰写，主要分析了激光行业的市场规模、发展现状与投资前景，同时对激光行业的未来发展做出科学的趋势预测和专业的激光行业数据分析，帮助客户评估激光行业投资价值。

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