文｜中國(guó)工程院院士、深圳大學(xué)特聘教授 范滇元

激光技術(shù)在現(xiàn)代科技中扮演著至關(guān)重要的角色，是推動(dòng)激光制造產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵手段。經(jīng)過(guò)十年的黃金發(fā)展期，中國(guó)激光技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化不斷成熟，市場(chǎng)規(guī)模已突破千億大關(guān)，激光設(shè)備銷售收入占據(jù)了國(guó)際市場(chǎng)的半壁江山。展望未來(lái)十年，中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)有望實(shí)現(xiàn)萬(wàn)億產(chǎn)值，成為全球領(lǐng)先的激光智造強(qiáng)國(guó)。面對(duì)機(jī)遇與挑戰(zhàn)，唯有推動(dòng)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新深度融合，激光產(chǎn)業(yè)才能真正實(shí)現(xiàn)高端化、智能化和國(guó)際化的發(fā)展目標(biāo)，成為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的新賽道。

激光產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作用顯著

激光技術(shù)自1960年首次實(shí)現(xiàn)以來(lái)，迅速成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基石之一。盡管激光產(chǎn)業(yè)的直接市場(chǎng)規(guī)模相對(duì)較小，但其對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響力和輻射帶動(dòng)作用卻十分顯著。根據(jù)2022年的全球產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全球激光設(shè)備銷售收入為216億美元，這一數(shù)字雖然不大，但激光技術(shù)直接帶動(dòng)的全球光子市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到3,000億美元，激光光子產(chǎn)品及其服務(wù)使能市場(chǎng)的規(guī)模更達(dá)到10萬(wàn)億美元以上，約占全球GDP的12%；更有甚者，據(jù)美國(guó)科學(xué)與技術(shù)政策辦公室統(tǒng)計(jì)，美國(guó)GDP近50%的產(chǎn)值與激光技術(shù)有關(guān)聯(lián)。這些數(shù)據(jù)表明，激光技術(shù)不僅是一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)，更是推動(dòng)其他產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要引擎。因此，關(guān)注和推動(dòng)激光產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是十分重要和有意義的。

激光技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛，從醫(yī)療、通信、制造到國(guó)防和科學(xué)研究，幾乎涵蓋了所有高科技領(lǐng)域。在醫(yī)療領(lǐng)域，激光被用于眼科手術(shù)、皮膚治療和癌癥治療等。在通信領(lǐng)域，激光是光纖通信的核心技術(shù)，支持著全球互聯(lián)網(wǎng)的高速傳輸。在制造業(yè)，激光切割、焊接和增材制造（3D打印）正在改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。在國(guó)防領(lǐng)域，激光武器和激光制導(dǎo)技術(shù)深刻改變現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的面貌。

中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破千億

中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)在過(guò)去十年中經(jīng)歷了快速發(fā)展，市場(chǎng)規(guī)模突破了千億元大關(guān)。按技術(shù)領(lǐng)域劃分：中國(guó)光纖激光器市場(chǎng)在2023年整體銷量穩(wěn)中有升，銷售收入達(dá)到135.9億元（人民幣，下同），同比增長(zhǎng)10.8%﹔激光切割成套設(shè)備市場(chǎng)受光纖激光器市場(chǎng)影響，雖然出貨量增長(zhǎng)迅猛，但設(shè)備單價(jià)有所回落，2023年激光切割成套設(shè)備市場(chǎng)銷售收入為327.5億元，同比增長(zhǎng)9.1%；激光焊接成套設(shè)備市場(chǎng)在動(dòng)力電池、汽車、消費(fèi)電子等領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多，迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。中國(guó)激光焊接成套設(shè)備市場(chǎng)2023年銷售收入約為115.2億元，同比增長(zhǎng)38.6%；中國(guó)激光增材制造市場(chǎng)呈現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)化、新商業(yè)模式涌現(xiàn)、金屬3D打印開始扮演重要角色的趨勢(shì)，2023年產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到66.9億元，同比增長(zhǎng)約30%；中國(guó)超快激光器市場(chǎng)正在增長(zhǎng)，銷售收入將達(dá)到39.5億元，但國(guó)產(chǎn)激光器僅占總市場(chǎng)規(guī)模的30%。中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展得益于多方面的因素。國(guó)家政策的大力支持為激光技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化提供了良好的環(huán)境，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的巨大需求推動(dòng)了激光技術(shù)的應(yīng)用和普及，中國(guó)在制造業(yè)方面的優(yōu)勢(shì)也為激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

盡管中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)取得了顯著的成就，但仍存在一些問(wèn)題。比如，產(chǎn)品多集中在中低端市場(chǎng)，價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)激烈，利潤(rùn)空間有限。表1的主要國(guó)家激光制造公司數(shù)與營(yíng)收額比對(duì)表直觀地反映出中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)存在的弊病。比如，核心技術(shù)和高端產(chǎn)品的自主研發(fā)能力不足，部分關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備仍依賴進(jìn)口。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)需要扎實(shí)推動(dòng)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的深度融合，特別是要加強(qiáng)高強(qiáng)激光技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，提升自主創(chuàng)新能力，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)向高端化、智能化和國(guó)際化方向發(fā)展。同時(shí)要提高供應(yīng)鏈的自主可控能力，鼓勵(lì)企業(yè)走出去拓展市場(chǎng)，打造具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的激光產(chǎn)業(yè)集群。

表1  主要國(guó)家激光制造公司數(shù)與營(yíng)收額比對(duì)表（源自顧波會(huì)議報(bào)告：全球光子產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展）

高強(qiáng)激光助中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)走向高端化

高強(qiáng)激光技術(shù)的進(jìn)步為激光產(chǎn)業(yè)的高端化發(fā)展提供了重要支撐。國(guó)際高強(qiáng)激光光源，包括高功率超快激光器、新型光纖激光器、萬(wàn)瓦級(jí)藍(lán)光半導(dǎo)體激光器和EUV激光器等，已取得重要進(jìn)展。這些最新技術(shù)不僅應(yīng)用于工業(yè)制造，還在科學(xué)研究、醫(yī)療和國(guó)防等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。比如，高強(qiáng)激光被用于粒子加速、等離子體物理和天體物理等前沿領(lǐng)域的研究，推動(dòng)癌癥治療、眼科手術(shù)和皮膚病治療的進(jìn)步等。

我國(guó)激光高端裝備也呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)。一是超高功率光纖激光器及加工裝備。在攻克非線性控制、高效熱管理、發(fā)散角控制和超高功率合束等技術(shù)基礎(chǔ)上，研發(fā)成功120KW、150KW和160KW的光纖激光器及裝備，具有高功率、穩(wěn)定、可靠、高亮度的品質(zhì)，應(yīng)用于航空、汽車、造船等行業(yè)的厚板、粗管等切割焊接成形。二是KW級(jí)超短脈沖碟片激光器。通過(guò)薄片結(jié)構(gòu)提高冷卻效率，降低熱透鏡、熱畸變等效應(yīng)的影響，提高泵浦效率，成為新一代大能量高功率短脈沖激光光源和裝備的重要發(fā)展方向。三是超快激光超精細(xì)特種制造。超快激光制造被視為制造原理的第二次革命，飛秒激光精密制造的獨(dú)特性實(shí)現(xiàn)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制造需求。四是質(zhì)子刀超強(qiáng)超短激光驅(qū)動(dòng)器。重離子加速器質(zhì)子刀治癌，只殺癌細(xì)胞而不傷正常細(xì)胞，在全球范圍廣泛應(yīng)用，但價(jià)格比較昂貴，每臺(tái)約25億元，每個(gè)療程40萬(wàn)元。設(shè)想用超高功率飛秒激光器替代加速器，驅(qū)動(dòng)高能質(zhì)子用于治癌，預(yù)計(jì)設(shè)備成本可降低到1億元/臺(tái)。這是一個(gè)潛在的高風(fēng)險(xiǎn)高收益的高端裝備項(xiàng)目。這些高端裝備的研發(fā)和應(yīng)用不僅提升了中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平，也為相關(guān)行業(yè)的發(fā)展提供了新的動(dòng)力。

第21屆中國(guó)（天津）國(guó)際裝備制造業(yè)博覽會(huì)上拍攝的一款激光切割設(shè)備（圖：新華社）

人工智能賦能激光產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

人工智能賦能激光產(chǎn)業(yè)是科學(xué)研究的新范式，主要包括激光器光源和激光裝備自身的智能優(yōu)化，以及激光加工制造的智能化等。人工智能在激光加工制造中的模擬預(yù)測(cè)、參數(shù)優(yōu)化、過(guò)程控制、質(zhì)量分析等方面展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力，能夠有效提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)水平。人工智能技術(shù)的應(yīng)用正在改變激光產(chǎn)業(yè)的面貌。在激光器光源和激光裝備的智能優(yōu)化方面，人工智能可以通過(guò)大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，優(yōu)化激光器的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程，提高激光器的性能和可靠性；在激光加工制造的智能化方面，人工智能可以通過(guò)模擬預(yù)測(cè)和參數(shù)優(yōu)化，提高加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。

工作人員在蘇州光電技術(shù)研究院的封裝測(cè)試公共服務(wù)平臺(tái)車間內(nèi)檢測(cè)一塊激光雷達(dá)芯片（圖：新華社）

當(dāng)前，人工智能在中國(guó)發(fā)展迅速，已開始運(yùn)用到激光賦能智造、飛秒光纖激光器智能調(diào)控和30KW焊接智能化應(yīng)用等場(chǎng)景，展示了人工智能在激光產(chǎn)業(yè)中的巨大潛力，為激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)了新動(dòng)力。有的企業(yè)將工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)相融合，構(gòu)建智能制造體系，打造智能化協(xié)同制造平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)管理，產(chǎn)出智能化激光制造裝備，滿足用戶需求。有的企業(yè)將單次光譜測(cè)量與智能算法相結(jié)合，實(shí)時(shí)優(yōu)化超快鎖模光纖激光器的光脈沖參數(shù)，確保功率穩(wěn)定和脈寬穩(wěn)定。還有的企業(yè)通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法進(jìn)行焊接工藝建模和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)焊接態(tài)勢(shì)的感知和認(rèn)知，降低了焊接缺陷率。

通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)拓展，中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了飛速發(fā)展。面對(duì)全球市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，中國(guó)激光企業(yè)需要不斷提升自身的技術(shù)水平和創(chuàng)新能力，善借人工智能賦能，積極參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，推動(dòng)中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)在全球市場(chǎng)中的地位不斷提升。

未來(lái)，中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)向高端化、智能化和國(guó)際化方面發(fā)力，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為培育發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力、開辟發(fā)展新領(lǐng)域新賽道作出更大的貢獻(xiàn)。（本文發(fā)布于《紫荊》雜志2025年6月號(hào)）