文｜中國工程院院士、深圳大學特聘教授 范滇元

激光技術在現(xiàn)代科技中扮演著至關重要的角色，是推動激光制造產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展的關鍵手段。經(jīng)過十年的黃金發(fā)展期，中國激光技術的產(chǎn)業(yè)化不斷成熟，市場規(guī)模已突破千億大關，激光設備銷售收入占據(jù)了國際市場的半壁江山。展望未來十年，中國激光產(chǎn)業(yè)有望實現(xiàn)萬億產(chǎn)值，成為全球領先的激光智造強國。面對機遇與挑戰(zhàn)，唯有推動科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新深度融合，激光產(chǎn)業(yè)才能真正實現(xiàn)高端化、智能化和國際化的發(fā)展目標，成為發(fā)展新質生產(chǎn)力的新賽道。

激光產(chǎn)業(yè)帶動經(jīng)濟發(fā)展作用顯著

激光技術自1960年首次實現(xiàn)以來，迅速成為現(xiàn)代科學技術的基石之一。盡管激光產(chǎn)業(yè)的直接市場規(guī)模相對較小，但其對國民經(jīng)濟的影響力和輻射帶動作用卻十分顯著。根據(jù)2022年的全球產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全球激光設備銷售收入為216億美元，這一數(shù)字雖然不大，但激光技術直接帶動的全球光子市場規(guī)模達到3,000億美元，激光光子產(chǎn)品及其服務使能市場的規(guī)模更達到10萬億美元以上，約占全球GDP的12%；更有甚者，據(jù)美國科學與技術政策辦公室統(tǒng)計，美國GDP近50%的產(chǎn)值與激光技術有關聯(lián)。這些數(shù)據(jù)表明，激光技術不僅是一個獨立的產(chǎn)業(yè)，更是推動其他產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要引擎。因此，關注和推動激光產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展是十分重要和有意義的。

激光技術的應用范圍廣泛，從醫(yī)療、通信、制造到國防和科學研究，幾乎涵蓋了所有高科技領域。在醫(yī)療領域，激光被用于眼科手術、皮膚治療和癌癥治療等。在通信領域，激光是光纖通信的核心技術，支持著全球互聯(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?。┱诟淖儌鹘y(tǒng)的生產(chǎn)方式，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。在國防領域，激光武器和激光制導技術深刻改變現(xiàn)代戰(zhàn)爭的面貌。

中國激光產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破千億

中國激光產(chǎn)業(yè)在過去十年中經(jīng)歷了快速發(fā)展，市場規(guī)模突破了千億元大關。按技術領域劃分：中國光纖激光器市場在2023年整體銷量穩(wěn)中有升，銷售收入達到135.9億元（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，但設備單價有所回落，2023年激光切割成套設備市場銷售收入為327.5億元，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(fā)展機遇。中國激光焊接成套設備市場2023年銷售收入約為115.2億元，同比增長38.6%；中國激光增材制造市場呈現(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，2023年產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到66.9億元，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39.5億元，但國產(chǎn)激光器僅占總市場規(guī)模的30%。中國激光產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展得益于多方面的因素。國家政策的大力支持為激光技術的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化提供了良好的環(huán)境，國內市場的巨大需求推動了激光技術的應用和普及，中國在制造業(yè)方面的優(yōu)勢也為激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了堅實的基礎。

盡管中國激光產(chǎn)業(yè)取得了顯著的成就，但仍存在一些問題。比如，產(chǎn)品多集中在中低端市場，價格競爭激烈，利潤空間有限。表1的主要國家激光制造公司數(shù)與營收額比對表直觀地反映出中國激光產(chǎn)業(yè)存在的弊病。比如，核心技術和高端產(chǎn)品的自主研發(fā)能力不足，部分關鍵技術和設備仍依賴進口。為應對這些挑戰(zhàn)，中國激光產(chǎn)業(yè)需要扎實推動科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的深度融合，特別是要加強高強激光技術的研發(fā)和應用，提升自主創(chuàng)新能力，推動產(chǎn)業(yè)向高端化、智能化和國際化方向發(fā)展。同時要提高供應鏈的自主可控能力，鼓勵企業(yè)走出去拓展市場，打造具有國際競爭力的激光產(chǎn)業(yè)集群。

表1  主要國家激光制造公司數(shù)與營收額比對表（源自顧波會議報告：全球光子產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展）

高強激光助中國激光產(chǎn)業(yè)走向高端化

高強激光技術的進步為激光產(chǎn)業(yè)的高端化發(fā)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、萬瓦級藍光半導體激光器和EUV激光器等，已取得重要進展。這些最新技術不僅應用于工業(yè)制造，還在科學研究、醫(yī)療和國防等領域展現(xiàn)出巨大的潛力。比如，高強激光被用于粒子加速、等離子體物理和天體物理等前沿領域的研究，推動癌癥治療、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(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。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基礎上，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，應用于航空、汽車、造船等行業(yè)的厚板、粗管等切割焊接成形。二是KW級超短脈沖碟片激光器。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特性實現(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。四是質子刀超強超短激光驅動器。重離子加速器質子刀治癌，只殺癌細胞而不傷正常細胞，在全球范圍廣泛應用，但價格比較昂貴，每臺約25億元，每個療程40萬元。設想用超高功率飛秒激光器替代加速器，驅動高能質子用于治癌，預計設備成本可降低到1億元/臺。這是一個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(fā)和應用不僅提升了中國激光產(chǎn)業(yè)的技術水平，也為相關行業(yè)的發(fā)展提供了新的動力。

第21屆中國（天津）國際裝備制造業(yè)博覽會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(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展

人工智能賦能激光產(chǎn)業(yè)是科學研究的新范式，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測、參數(shù)優(yōu)化、過程控制、質量分析等方面展現(xiàn)了巨大的應用潛力，能夠有效提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質量和服務水平。人工智能技術的應用正在改變激光產(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，人工智能可以通過大數(shù)據(jù)分析和機器學習算法，優(yōu)化激光器的設計和制造過程，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，人工智能可以通過模擬預測和參數(shù)優(yōu)化，提高加工效率和產(chǎn)品質量，降低生產(chǎn)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臺車間內檢測一塊激光雷達芯片（圖：新華社）

當前，人工智能在中國發(fā)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(chǎn)業(yè)中的巨大潛力，為激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了新動力。有的企業(yè)將工業(yè)自動化技術與互聯(lián)網(wǎng)信息技術相融合，構建智能制造體系，打造智能化協(xié)同制造平臺，實現(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)將單次光譜測量與智能算法相結合，實時優(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)通過深度學習算法進行焊接工藝建模和系統(tǒng)設計，實現(xiàn)焊接態(tài)勢的感知和認知，降低了焊接缺陷率。

通過不斷的技術創(chuàng)新和市場拓展，中國激光產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了飛速發(fā)展。面對全球市場的激烈競爭，中國激光企業(yè)需要不斷提升自身的技術水平和創(chuàng)新能力，善借人工智能賦能，積極參與國際競爭，推動中國激光產(chǎn)業(yè)在全球市場中的地位不斷提升。

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