齊聚一堂，討論“激光雷達(dá)到底有沒有用”足以讓他們打起來。

曾經(jīng)有人打過比方，如果說二戰(zhàn)后的第三次科技革命史是一部小說，那么在某種意義上，這部小說的男主角就是芯片，而女主角是激光。缺少其中任何一個，那么便沒有現(xiàn)在這樣繽紛多彩的信息時代。

激光產(chǎn)業(yè)如此重要，但是為什么在公眾印象中一直以神秘而遙遠(yuǎn)的形象示人，從沒有芯片那樣引發(fā)全民關(guān)注的話題度與熱度呢？這個當(dāng)然有諸多原因，但是其中一個最直接的原因是：相對于材料，芯片，乃至于汽車，中國的激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平與外國差距很小，技術(shù)成熟，產(chǎn)業(yè)鏈完整，上中下游很少有會被其他國家拿捏的領(lǐng)域。

激光產(chǎn)業(yè)不僅不會被外國卡脖子，而且還出過“美國研究者多年艱苦奮斗，終于打破中國壟斷”的反方向新聞，善戰(zhàn)者無赫赫之功，既然不能演出力保國產(chǎn)的悲情戲碼，自然也就無法得到大眾的關(guān)注。

外行看熱鬧，內(nèi)行看門道，盡管沒有多少可供炒作的噱頭，但是作為一個國產(chǎn)化非常成功的領(lǐng)域，激光的產(chǎn)業(yè)發(fā)展自有其過人之處。江蘇作為中國激光重鎮(zhèn)，研究其技術(shù)發(fā)展的歷程和現(xiàn)狀，將對其他領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展有重要的借鑒和參考意義。

說到激光，就不得不提愛因斯坦，1917年，愛因斯坦便提出了“受激輻射”學(xué)說，為激光做了科學(xué)理論上的準(zhǔn)備。只不過知易行難，一直到他去世后，才由美國科學(xué)家湯斯和肖洛制造出微波激射器，為激光的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件。1960年，年輕科學(xué)家梅曼制造出了世界上第一臺激光器，宣告了激光的正式誕生。

因為促進(jìn)了激光誕生的功績，湯斯1964年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎，與其一同獲獎的還有兩位蘇聯(lián)物理學(xué)家，尼古拉·巴索夫和亞歷山大·普羅霍羅夫。巴索夫制造的激光器核心材料并非是紅寶石，而是半導(dǎo)體，這就是最早的半導(dǎo)體激光器，進(jìn)而發(fā)展出了后來的光纖激光器。2017年全球工業(yè)激光器銷售額20億美元，其中48%是光纖激光器。

一般來講，一項技術(shù)從發(fā)明到應(yīng)用，會有漫長的周期，比如2008年一名土耳其教授提出5G極化碼的設(shè)想，一直到2019年5G才被大規(guī)模部署。而與之相對的，激光1960年被發(fā)明，1961年便進(jìn)入實用階段，用于在外科手術(shù)中殺滅視網(wǎng)膜腫瘤。1965年，在工業(yè)領(lǐng)域，激光打孔機(jī)成功用于拉絲模打孔生產(chǎn);醫(yī)療領(lǐng)域，激光視網(wǎng)膜焊接器進(jìn)行動物臨床試驗;1975年，IBM投放第一臺商用激光打印機(jī)；1988年，北美和歐洲間架設(shè)了第一根光纖，用光脈沖來傳輸數(shù)據(jù)……

總而言之，激光作為一種性能突出的特種光束，用處多到了無法一一列舉的地步，它既可以切割、又可以焊接、還可以測量、打標(biāo)，在通信、工業(yè)加工、醫(yī)療、美容等無數(shù)個行業(yè)都極具實用價值。為了占領(lǐng)這片技術(shù)高地，發(fā)達(dá)國家紛紛加緊實施半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展計劃，如美國的“半導(dǎo)體激光核聚變計劃”、德國的“半導(dǎo)體激光2001行動計劃”、英國的“阿維爾計劃”和日本的“半導(dǎo)體激光研究五年計劃”等，國外以美、德、日為代表的發(fā)展國家半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，就在它們你追我趕的時候，中國的激光產(chǎn)業(yè)也站上了舞臺。

中國的激光產(chǎn)業(yè)幾乎與國外同時起步，后來的武漢物理研究所王天眷是湯斯和肖洛研發(fā)激光的核心團(tuán)隊成員之一，在激光發(fā)明的第二年，中國第一臺激光器便誕生于王大珩領(lǐng)導(dǎo)的長春光機(jī)所，1964年，錢學(xué)森親自為激光命名。

在后來的產(chǎn)業(yè)競爭時代里，激光也是國家十分重視的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，在2005年發(fā)布的《中國中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》中，將激光技術(shù)列為2006-2020期間重點發(fā)展的前沿技術(shù)之一。而且中國的廣闊的市場需求也為國內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展打下了良好基礎(chǔ)。

中國激光產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展路徑，可以以在工業(yè)上用來打標(biāo)和處理材料的主要激光發(fā)生設(shè)備——光纖激光器為例，光纖激光器發(fā)明于上個世紀(jì)九十年代，綜合了CO2和YAG激光器和半導(dǎo)體激光器兩方面的優(yōu)勢，因此很快便成為推廣開來，誕生了IPG，SPI等光纖激光器巨頭。

最開始光纖激光器的生產(chǎn)和應(yīng)用都是在歐美工業(yè)領(lǐng)域。我國光纖激光器產(chǎn)業(yè)化則起步比較晚，然后很快中國市場份額占比越來越高，這也屬于正常趨勢，畢竟中國的工業(yè)產(chǎn)值占到整個世界的30%，理所當(dāng)然有更多的設(shè)備需求。到2018年2季度，業(yè)界最知名的光纖激光器企業(yè)IPG的銷售額49%靠的是中國市場。

這是一個可怕的市場份額，當(dāng)初西門子、川崎和龐巴迪等高鐵企業(yè)來到中國，以清倉處理的態(tài)度把技術(shù)賣給中國，是因為他們相信，中國的高鐵市場會占據(jù)世界的一半以上，能決定他們每一個人的命運(yùn)。

光纖激光器在中國的發(fā)展過程中，誕生了大族激光、銳科激光、江蘇中科四象和天元等國內(nèi)光纖激光器廠家，雖然剛開始起步技術(shù)比不上國外廠家（實際上一直到現(xiàn)在，IPG在高功率激光器上仍然有很大優(yōu)勢），但是中國本土市場大，在銷售走量情況下，研發(fā)的費(fèi)用可以攤薄，而且因為中國產(chǎn)業(yè)鏈齊全，也能有效降低生產(chǎn)成本和周期，讓中國的光纖激光器企業(yè)有了巨大的價格戰(zhàn)空間，2010年，IPG一臺20瓦光纖激光器可以賣到15萬以上，現(xiàn)在銳科的報價是8800，讓IPG在發(fā)布會上怒斥：“這樣的競爭是破壞市場！”

如果用網(wǎng)上的流行語，IPG這樣的態(tài)度就是“無能狂怒”，因為它無論怎樣，也無法阻止中國企業(yè)不僅征服國內(nèi)市場，而且還把產(chǎn)品賣到越南，印度，占領(lǐng)了低功率市場。

通過上面這樣的發(fā)展路徑，我國光纖激光器行業(yè)充分利用后發(fā)優(yōu)勢，部分國產(chǎn)激光設(shè)備和光源技術(shù)已達(dá)國際先進(jìn)水平，到現(xiàn)在我國光纖激光產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模。目前在LD外延材料、芯片制造、期間裝封等方面均已掌握自主知識產(chǎn)品的單元技術(shù)，且部分核心技術(shù)具有原創(chuàng)性，能夠生產(chǎn)光纖激光器的企業(yè)也大大增加，目前主要有武漢銳科，深圳大族、創(chuàng)鑫，蘇州華必達(dá)，江蘇天元等。

到目前為止，中國已初步形成完整、成熟的激光產(chǎn)業(yè)鏈分布。上游主要包括激光材料及配套元器件，中游為激光器制造，下游則以激光裝備、應(yīng)用產(chǎn)品、消費(fèi)產(chǎn)品為主。當(dāng)前，國內(nèi)激光市場主要分為激光加工設(shè)備、光通信器件與設(shè)備、激光測量設(shè)備、激光器、激光醫(yī)療設(shè)備、激光元器件等，其產(chǎn)品主要應(yīng)用于工業(yè)加工和光通信市場，兩者占據(jù)了近七成的市場空間。

中國激光行業(yè)的另外一個殺手锏，是產(chǎn)業(yè)集群化。一大批相關(guān)企業(yè)集聚在一起，有效的利用產(chǎn)業(yè)鏈，爭取政策扶持，形成規(guī)模優(yōu)勢，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本，促進(jìn)技術(shù)發(fā)展，目前，中國已形成以北京、江蘇、湖北、廣東等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省市為主體的環(huán)渤海、長江三角洲、華中地區(qū)和珠江三角洲四大激光產(chǎn)業(yè)群。

在這四大產(chǎn)業(yè)集群中，江蘇是長三角產(chǎn)業(yè)集群的重要組成部分，激光產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)完善，有著一批高科技術(shù)企業(yè)引領(lǐng)地區(qū)的激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展。近年來，江蘇激光產(chǎn)業(yè)迎來高速發(fā)展時刻。2019年，江蘇的激光純裝備產(chǎn)值預(yù)計將達(dá)到200億元，位列全國第三，市場占比為18%，與去年相比增長幅度為27%。已成為繼廣東、湖北之后全國第三個激光產(chǎn)業(yè)聚集地和中國最大的兩個運(yùn)用市場之一。

江蘇目前的激光產(chǎn)業(yè)主要分布于蘇州、南京、無錫、常州等地，領(lǐng)軍企業(yè)有南京的輝銳光電、亞威機(jī)床，蘇州的天弘激光、迅鐳激光、亨通光纖、華辰光電、中科院蘇州納米所、長光華芯，鎮(zhèn)江的中科四象，泰州的江蘇華芯，常州的江蘇天元等企業(yè)。在激光金屬3D打印，激光熔覆及強(qiáng)化，光線傳感器，VCSEL芯片等領(lǐng)域等先進(jìn)激光產(chǎn)業(yè)都有比較先進(jìn)的技術(shù)水平。

目前激光產(chǎn)業(yè)最火熱的前沿應(yīng)用，首推激光3D打印。3D打印，又稱增材制造，是一種先進(jìn)的制造技術(shù)，其中金屬3D打印主要應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，目前多應(yīng)用于航空、航天，這幾年也逐漸在細(xì)分領(lǐng)域展現(xiàn)出來了越來越清晰的應(yīng)用方向，在許多行業(yè)都有滲透，還有大量的市場空間尚未開發(fā)。

保守估計，2019年全球3D打印行業(yè)市場規(guī)模90億美元左右；其中40%為相關(guān)設(shè)備銷售；60%為零部件打??；零部件打印中，有35%左右為金屬零部件，其余為樹脂等非金屬打印。

2010-2019年全球范圍內(nèi)行業(yè)增速約為30%，中國金屬3D打印行業(yè)起步較晚，市場規(guī)模約為全球市場10%左右。近幾年隨著技術(shù)進(jìn)步，預(yù)計中國市場將維持快速增長勢頭。

在這個領(lǐng)域，蘇州天弘激光和南京輝銳光電均具有比較高的技術(shù)水平，而在金屬3D打印之外，這兩家企業(yè)在激光熔覆方面也有比較高的市場占有率。與傳統(tǒng)火焰淬火相比，通過3D激光熔覆的產(chǎn)品淬火層硬度高、邊緣陡、軟帶區(qū)域小、表面熔融紋路小、變形小，是國內(nèi)眾多大型汽車模具行業(yè)模具淬火強(qiáng)化的優(yōu)選裝備，對傳統(tǒng)制造業(yè)的加工工藝提升和創(chuàng)新具有很大的幫助。特別是高功率激光器在材料表面處理和改性中的應(yīng)用，大大提升了我國熱處理技術(shù)水平和工業(yè)零部件的耐磨、耐腐蝕水平。

除了傳統(tǒng)的激光熔覆，輝銳光電最新研發(fā)成熟的超高速激光熔覆技術(shù)，效率比傳統(tǒng)熔覆高出兩個數(shù)量級。成功應(yīng)用于電力、軌交、石化、冶金等行業(yè)，也用事實證明了中國激光技術(shù)已可比肩世界水平。保守計算，這種新工藝就可以擁有20億歐元的年市場容量。

另外值得一提的是，輝銳光電中科四象一樣還有激光清洗業(yè)務(wù)，與增材制造技術(shù)原理不同，激光清洗是把高能量密度的光束打在待清洗物體表面的較小區(qū)域，利用基底材料與附著物對激光吸收能力的差異，使物體表面“藏污納垢”的附著物或涂層瞬間“蒸發(fā)”或剝離?？刹糠秩〈瘜W(xué)清洗、干冰清洗、超聲波清洗、機(jī)械打磨等傳統(tǒng)清洗方式，市場規(guī)模穩(wěn)步增長，潛力較大，但目前規(guī)模較小，估計2019年國內(nèi)總市場規(guī)模不超過5億元。

垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)是一項久經(jīng)驗證但直到最近才被挖掘的利基技術(shù)，由于智能手機(jī)及其它移動設(shè)備中引入的3D人臉識別應(yīng)用，而突然變得非常熱門。而且目前業(yè)界認(rèn)為，采用VCSEL陣列的激光雷達(dá)(LiDAR)將是自動駕駛所必需的關(guān)鍵技術(shù)。此外，VCSEL已經(jīng)在服務(wù)器集群中用于機(jī)架到機(jī)架的通信。

江蘇華芯成立于2015年底，是國內(nèi)最早能夠自主完成VCSEL和藍(lán)光半導(dǎo)體激光器芯片外延及芯片工藝制造，并實現(xiàn)量產(chǎn)的公司。2017年11月，10G VCSEL芯片量產(chǎn)并批量出貨。2018年3月，940nm 100mW VCSEL產(chǎn)品定型。目前年產(chǎn)能為5000萬顆單管光通訊VCSEL芯片、2500萬顆VCSEL面列陣芯片、500萬顆藍(lán)光芯片。預(yù)計到2018年底，將形成5000萬顆3D傳感VCSEL芯片的年產(chǎn)能。

除了3D打印之外，激光產(chǎn)業(yè)的另外一個應(yīng)用是光纖傳感器。在這個時代里，已經(jīng)不需要詳述傳感器的重要性，隨著萬物互聯(lián)的發(fā)展，傳感器越來越朝著靈敏、精確、適應(yīng)性強(qiáng)、小巧和智能化的方向發(fā)展。在這一過程中，光纖傳感器逐漸受到了市場的青睞。在機(jī)械、電子儀器儀表、航天航空、石油、化工、食品安全等領(lǐng)域的生產(chǎn)過程自動控制、在線檢測、故障診斷等方面，得到了發(fā)展和推廣。從2012年到2017年間，全球光纖傳感器(包括點分式和分布式)消費(fèi)值的平均年增幅高達(dá)20.3%。

全球光纖傳感技術(shù)發(fā)展始于1977年，美國光纖傳感器研究起步早，光纖傳感技術(shù)在世界上最為先進(jìn)，代表著全球最大的光纖傳感器區(qū)域市場。而近年來，中國成為亞太地區(qū)最主要的光纖傳感產(chǎn)品應(yīng)用市場。就光纖傳感技術(shù)而言，中國學(xué)者所取得的成就已經(jīng)很接近世界先進(jìn)水平，差距在不斷縮小中。過去幾年，包括南京大學(xué)，無錫聯(lián)河，珠海光辰在內(nèi)，許多學(xué)校和企業(yè)都擁有了全套的光纖傳感解調(diào)方案。以往光纖傳感系統(tǒng)里比較前沿的OFDR，BOTDR也有江蘇昂德，暨南大學(xué)等國內(nèi)機(jī)構(gòu)可以開發(fā)。

激光的前沿應(yīng)用，不止上述所說幾種，一直到現(xiàn)在，激光技術(shù)仍然在與其它學(xué)科結(jié)合,不斷拓展激光化學(xué)、激光醫(yī)療等新興應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是發(fā)展精密和微細(xì)加工技術(shù),在電子、半導(dǎo)體、通訊、光存儲、微機(jī)械制造、生物、環(huán)境等行業(yè)進(jìn)一步推廣和應(yīng)用的激光高精密加工技術(shù),正在為傳統(tǒng)加工方式創(chuàng)造前所未有的可能性。

在中國四大產(chǎn)業(yè)集群中，江蘇可以說見證了中國激光產(chǎn)業(yè)從無到有、從弱到強(qiáng)的整個歷程，是中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展的縮影。盡管還有應(yīng)用研究落后，高端人才不足，配套產(chǎn)業(yè)鏈滯后等問題，但是相信這些問題都會隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展逐漸改善。在未來的發(fā)展中，江蘇激光產(chǎn)業(yè)的自動化、集成化和智能化水平持續(xù)提高,最終引領(lǐng)中國進(jìn)入“光智造”時代。

來自：36氪g