76我国激光产业发展报告(完整版)

我国激光产业发展研究报告—————————————————————————————————————————————目录：一、激光技术对国民经济及社会发展的重要作用二、国外激光产业发展现状三、我国激光产业发展现状及存在的主要问题四、我国激光产业发展战略的建议五、加速我国激光行业发展的对策和措施六、激光在产业中的具体运用一、激光技术对国民经济及社会发展的重要作用（一），激光技术对国民经济及社会发展的重要作用激光技术是二十世纪与原子能、半导体及计算机齐名的四项重大发明之一。三十多年来，以激光器为基础的激光技术在我国得到了迅速的发展，现已广泛用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、军事、文化教育以及科学研究等各个领域，取得了很好的经济效益和社会效益，对国民经济及社会发展将发挥愈来愈重要的作用。（1）、促进科学技术的发展和进步由于激光具有很好的单色性、相干性、方向性和高能量密度，它已渗透到各个学科领域，形成了新的学科。例如：激光信息存储与处理、激光材料加工、激光医学及生物学、激光通讯、激光印刷、激光光谱学、激光化学、激光分离同位素、激光核聚变、激光检测与计量及军用激光技术等，极大地促进了这些领域的技术进步和前所未有的发展。（2）、在国民经济中形成新的产业部门激光产业正在我国逐步形成，其中包括激光音像、激光通讯、激光加工、激光医疗、激光检测、激光印刷设备及激光全息等，这些产业正在作为新的经济增长点而引起高度重视。例如，全国已有380多家生产激光音像设备（CD、LD、VCD、DVD），1996年在我国已形成年产值85亿元以上的新产业，发展异常迅速。又如，利用激光全息技术开拓了激光模压全息防伪商标和装饰业，也已成为较大规模的新兴产业。（3）、对传统工业的改造将发挥愈来愈显著的作用激光加工作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。例如，天津冷轧薄板厂由于采用了激光毛化技术，将面临倒闭的企业起死回生，仅1995年生产了6亿元的激光毛化钢板，出口创汇数千万美元；又如西安内燃机配件厂建立了12条缸套激光热处理生产线，将缸套寿命提高了1-3倍，现已在全国范围推广，该厂近期还要扩建12条生产线，以满足用户对激光缸套的需求。因此，发展激光产业将带动传统工业的改造和发展。（4）、促进医疗技术进步，提高人民健康水平激光医疗技术目前已在眼科、外科、内科、妇科、耳鼻喉科、心血管科、皮肤科等领域得到广泛应用，激光医疗设备已进入县以上的医院，这对医疗技术的进步和提高人民健康水平起着重要作用。（5）、加速我国国防技术的现代化激光技术在军事上已应用于测距、指向、制导、通讯及战术武器等，为改善武器装备的性能，提高命中率和可靠性，起到重要的作用，并有一定数量的产品出口。二、国外激光产业发展现状国外激光产业发展现状根据《激光集锦》1997年报导，世界激光器市场可划分为三大区域：美国（包括北美）占55%，欧州占22%，日本及太平洋地区占23%。在世界激光市场上日本在光电子技术方面占首位，美国占第二位；在激光医疗及激光检测方面则美国占首位；而在激光材料加工设备方面则是德国占首位。因此我们选择美国、日本、德国三个国家，介绍他们激光产业发展情况，也就反映了世界激光市场的基本情况及其发展趋势。（1）、美国激光产业发展现状目前尚未见到全面介绍美国激光——光电子产业发展现状的完整资料，现只能根据有关文献进行综述。1994年美国光电子工业发展协会对1993年世界激光——光电子市场作了统计，总产值为750亿美元；美国光电子工业发展协会把显示器、光存储、光通讯及硬拷贝称之为光电子技术产业，并认为这个领域目前是日本占主导地位，在750亿美元产值中日本约占50%，因此美国认为当前应注意发展光电子技术产业，使美国在这个领域能占有较大的份额。下面主要介绍美国激光加工和激光医疗方面的发展情况。根据1996年《工业激光评论》杂志报导，1995年世界范围销售的激光加工系统约11亿美元，美国占31%、欧州32%、日本35%，其它2%。在美国比较著名的激光公司有：相干公司、光谱物理公司、联合工艺（URTC）公司、PRC公司、燃烧工程公司、Lumonics公司、Synrad公司、MartedLasers公司、Electrox公司和ESI公司等。相干公司和光谱物理公司是美国最大的两个激光公司，占美国激光公司总销售额的40%以上。光谱物理公司的工业激光部的高功率CO2激光器股权已为德国Rofin-Sinar公司所收购，主要生产1.5kW-6kW横流CO2激光器。联合工艺公司主要生产波长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，近期报导已达到20kW。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。（2）、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所国立研究所参与的“超尖端加工系”，就是以准分子激光和离子束为中心工具，其目标是在93年研制成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。是日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（TailorcdBlankWelding），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气发生器细管的维修，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。据1992年东京大学研究与发展研究所T·Fujioka报道，日本CO2激光加工机年销售额为558亿日元，YAG激光加工机年销售额为177亿日元，总计为735亿元日。CO2激光加工机主要应用于切割和打孔（占总台数的94.8%），焊接（2.8%）；而YAG激光加工机主要应用于标记（34.5%），焊接（27.7%），微调（10%）和切割、打孔（8.9%）。日本生产CO2激光器的厂商有60家，生产CO2激光加工机的主要制造厂商为三菱电气、松下电气、Amada和Mazak等公司，占日本激光加工市场70%左右。另外德国Rofin-Sinar激光公司和日本Marubeni及NippeiToyama公司合资经营；德国的Trumpf激光技术公司和日本石川岛播磨重工合资经营，这表明德国的CO2激光加工机已进入了日本激光加工市场。日本生产YAG激光器的有日本电气、富士电视、东芝等30家生产厂家。约70-80%的CO2激光器用于切割，约有70%的YAG激光器用于电子工业。另外，据统计，到1995年为止日本已建立了1500家激光加工站。近来年，以每年新建200-300家的速度在递增。日本激光医疗始于Ar激光眼底凝固、外科二氧化碳激光刀、内科Nd：YAG激光内窥镜等迎来了光能热利用激光医疗第一代。随着激光技术的进步，激光化学效益治疗法诞生，开辟了激光医疗的康庄大道，现今，日本所有医疗领域中都应用了激光。日本利用Nd：YAG倍频激光（532nm）的医用激光器，其基波功率为60W，调谐波功率约20W，通过KTP变换波长，已在医疗上广泛使用。Er：YAG激光的2.94微米光较之二氧化碳激光的10.6微米更易被水、Ca、P等所吸收，多用于切开、切除多水份的身体软组织及骨切开术，性能大大优于二氧化碳激光刀。由于可以光纤传导，今后，若3微米带的稳定光功率纤维开发成功，将用于体腔内患部的非切开、切除手术。此外，稀土类元素Ho：YAG激光器也已开始使用。日本利用激光治疗癌症十分积极，主要是Ar激光激励、闪光灯激励、准分子激励的染料激光器。随着光纤技术的发展，它们是非切开治疗体腔内癌的划时代的新手段，还能治疗血管狭窄、闭塞、给心脏外科带来革命。光纤腹腔镜已顺利走上应用轨道，不动手术的腹腔内疾患激光治疗法，对高龄人口结构的日本具有重要的、现实的意义。准分子的紫外光束有良好的光化学效应，适宜于非热性切开、切除、并能抑止红外光束所常见的切开部的热变性和炭化，一部分ArF激光器（角腊在波长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，近期报导已达到20kW。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。（3）、德国激光产业发展现状在欧洲地区激光产业发展最快的是德国，特别是激光材料加工方面处于世界领先的地位。1986年德国提出了1987-1992年《激光研究与激光技术》资助重点的BMFT资助计划，在这五年期间实际投资为2亿6千2百万马克，资助重点与经费分配为：激光器与元件36%，应用技术与系统集成48.9%，激光测量与激光分析12.2%，其它2.3%；也就是说约72%的经费用于激光材料加工的课题（光源、元件、系统和方法）。承担课题的有科研集团（FHG、MPG、GFE）6个科研所，9个大的激光中心，高校研究所中的30个科研组，共约900名科研人员参加。在这期间建立的比较著名的研究所和中心有：夫朗和费激光技术研究所、柏林固体激光研究所、汉诺威激光中心、斯图加特光束应用研究中心等。根据德国机械制造协会——激光材料加工工作联盟1994年的统计，用于材料加工的光源（CO2）和YAG激光器）总共生产了1364台，产值1.65亿马克，比1993年增长13%；激光器件台数增长了39%。特别是用于标记和牙科方面的小功率激光器即YAG激光器出现了超比例的增长率。因此德国用于加工技术的激光器，高于以前任何时期。用于材料加工的光源，德国企业（主要是Rofin-sinar激光公司、Trumpf激光技术公司、Haas固体激光公司、LambdaPhysik公司等）几乎占了世界市场的40%，处于领先地位。与此同进，还签订了1544台激光器的订货合同，价值1.77亿马克。1994年激光系统的营业额也有大幅度的增长，完成了860个系统的生产额，价值为2.35亿马克，台数增长率为51%，销售额增长率为17%。与此同时，还签订了937个系统合同，价值2.49亿马克（台数增长率58%，产值增长率18%），这些合同与1995年预测的生产额接近。在激光光源方面CO2占42%，Nd:Y