中國工程院報告:我國激光技術(shù)與應(yīng)用2035發(fā)展戰(zhàn)略研究
今年是激光發(fā)明60周年,激光技術(shù)自問世以來,給我們的生活和生產(chǎn)帶來了天翻地覆的變化。為了促進(jìn)激光技術(shù)的應(yīng)用和普及,中國工程院于2018年啟動了“我國激光技術(shù)與應(yīng)用2035發(fā)展戰(zhàn)略研究”重點咨詢項目,本文是項目研究綜合報告。文章簡要分析了激光技術(shù)及在科研與產(chǎn)業(yè)中的工具性、引領(lǐng)性和顛覆性作用,提出了我國激光技術(shù)及應(yīng)用2035年發(fā)展目標(biāo)設(shè)想及政策措施建議。
一、前言
激光是與原子能、半導(dǎo)體及計算機齊名的20世紀(jì)四大重大科技發(fā)明,激光具有亮度高、方向性強、單色性好、相干性好的特點,被稱為“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”。激光與相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與融合,形成了激光制造、激光通信、激光檢測、激光醫(yī)療等交叉技術(shù)學(xué)科,為人類認(rèn)識世界和改造世界提供了一大批新工具,孕育和發(fā)展出多種類型的激光產(chǎn)業(yè)和系列裝備,改變和重構(gòu)了高端制造、信息通信、醫(yī)療診斷治療和國防安防等多個領(lǐng)域。隨著新型激光器和激光新應(yīng)用的持續(xù)涌現(xiàn),激光技術(shù)的作用將更為突出,將在創(chuàng)新型國家建設(shè)和提升國際產(chǎn)業(yè)競爭能力中發(fā)揮重要作用。
中國工程院組織開展了“我國激光技術(shù)與應(yīng)用2035發(fā)展戰(zhàn)略研究”重點咨詢研究項目。重點提出了2035年前我國的發(fā)展目標(biāo)、攻關(guān)重點和產(chǎn)業(yè)政策需求。
激光技術(shù)
“ 光是我們社會日常生活不可或缺的原素,科學(xué)對光這一自然現(xiàn)象的理解和運用惠及全人類。光是首要的,正因為有了光,世界才能呈現(xiàn)在我們眼前。正因為光至關(guān)重要,對光的關(guān)懷深深植入所有文明之中?!?br />
——節(jié)選自聯(lián)合國教科文組織總干事 阿祖萊2020年國際光日致辭!!
上帝說,要有光,于是,就有了光!(《圣經(jīng)》舊約·創(chuàng)世紀(jì)篇)
梅曼說,我有激光!
上帝說,請把它贈與人類!
梅曼說,當(dāng)然!
人類說,謝謝!
注:作為自然科學(xué)工作者,我們不應(yīng)該開口就言上帝,不過對于上帝的批判思考是可以的。作為人類的一員,我越來越感到,其實我們口稱的上帝,即是人類整體的代稱,也就是說我們把上帝替換為人類,以上對話仍然成立,或是說上帝是人類找來為人類代言的代言人。
二、激光技術(shù)及應(yīng)用的作用與地位
(一)前沿激光技術(shù)是基礎(chǔ)物理研究和多領(lǐng)域前沿科技攻關(guān)的重要工具
研究前沿激光技術(shù),獲取更高的頻域特性(超短波、超長波、可調(diào)諧、單頻、寬光譜等)、時域特性(超快、超強峰值等)和能量域特性(高亮度、大功率、高能等),始終是世界前沿科研的重要組成部分。
高性能激光可在實驗室創(chuàng)造出極端條件,使得高性能前沿激光成為基礎(chǔ)物理研究的重要工具。
高性能激光創(chuàng)造的頻域特性、時域特性和能量域特性條件或參數(shù),使激光成為新材料、能源、生物等科技前沿研究必不可少的工具。
縱觀諾貝爾獎百年歷史,與光學(xué)直接或間接相關(guān)的獲獎成果多達(dá)40余項,約占諾貝爾物理學(xué)獎的40%。其中,在1960年后,幾乎所有與光學(xué)相關(guān)的諾貝爾獎或多或少都與激光有關(guān)聯(lián)。以下例舉其中較為著名的幾項。
1964年諾貝爾物理學(xué)獎 激光最早獲得的諾獎
獲獎?wù)撸翰闋査埂梗绹⒛峁爬じ{季耶維奇·巴索夫(前蘇聯(lián))、亞歷山大·普羅霍羅夫(前蘇聯(lián))
獲獎理由:在量子電子學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究成果,該成果發(fā)展出了基于激微波—激光原理建造的振蕩器和放大器
依據(jù)該研究成果,科學(xué)家在1954年制造出了激光器的前身——微波激射器。此后,基于微波器的開放式諧振腔構(gòu)型,科學(xué)家在1960年研制出了激光器。
1971年諾貝爾物理學(xué)獎 構(gòu)建三維逼真立體圖
獲獎?wù)撸嘿げさつ崴梗ㄓ?br />
獲獎理由:發(fā)明并發(fā)展全息照相法
由于激光器的問世,光源的相干性和亮度有了顯著提高,全息技術(shù)得到迅猛發(fā)展。全息技術(shù)的原理是利用光的干涉和衍射,將物體信息以干涉圖的方式存儲下來,通過圖像反演,恢復(fù)出原物體的三維逼真立體圖。該技術(shù)大量運用在科幻電影中,如《阿凡達(dá)》中的全息沙盤展示、《鋼鐵俠》中的懸空投影等。如今,計算機技術(shù)的快速發(fā)展已催生出全息投影技術(shù)。例如,微軟基于計算全息技術(shù)于2015年開發(fā)出了Hololens,可以生成只有佩戴者能夠看見的虛擬3D圖像。
1981年諾貝爾物理學(xué)獎 靈敏探測的激光光譜儀
獲獎?wù)撸耗峁爬埂げ悸〔绹⑸ばぢ澹绹?br />
獲獎理由:對開發(fā)激光光譜儀的貢獻(xiàn)
激光器問世后,非線性介質(zhì)和激光光譜的研究成為了熱點,布隆伯根發(fā)明的基于非線性光學(xué)原理的光倍頻、脈沖壓縮展寬、電光調(diào)制等技術(shù)和器件,在強激光領(lǐng)域、激光通訊領(lǐng)域都不可或缺。
1997年諾貝爾物理學(xué)獎 冷凍原子捕捉“第五態(tài)”
獲獎?wù)撸褐扉ξ模绹⒖寺宓隆た瓢?唐努德日(法國)、威廉·菲利普斯(美國)
獲獎理由:發(fā)展了用激光冷卻和捕獲原子的方法
激光冷卻技術(shù)是通過激光光子與運動的原子碰撞,從而使得原子減速,獲得超低溫原子。利用該技術(shù),科學(xué)家首次觀測到了物質(zhì)的第五態(tài)——玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)。
1999年諾貝爾化學(xué)獎 飛秒級拍攝分子變化過程
獲獎?wù)撸喊~德·澤維爾(埃及、美國)
獲獎理由:運用激光技術(shù),使通過化學(xué)反應(yīng)觀測原子在分子中的運動成為可能
澤維爾被譽為“飛秒化學(xué)之父”,他應(yīng)用飛秒激光技術(shù)在化學(xué)反應(yīng)中觀測,這也是諾貝爾化學(xué)獎第一次頒發(fā)給激光領(lǐng)域。由于飛秒超短脈沖激光的出現(xiàn),可觀測化學(xué)反應(yīng)的時間尺度縮減至飛秒量級。澤維爾利用該技術(shù)測得了環(huán)丁烷裂解實驗的反應(yīng)過度壽命為700飛秒,并在NaI的光解反應(yīng)中首次觀察到化學(xué)反應(yīng)過渡態(tài)的變化過程。
2009年諾貝爾物理學(xué)獎 光纖帶來通訊劃時代變革
獲獎?wù)撸焊哏ㄓ⒚绹?br />
獲獎理由:在光學(xué)通信領(lǐng)域,光在纖維傳輸方面的突破性成就
基于高琨的理論和激光器,上世紀(jì)70年代以來,康寧公司發(fā)展出可用于通訊的光纖,已成為目前主流的高速、大容量有線通信方式。
2018年諾貝爾物理學(xué)獎 “千倍放大”和“激光鑷子”
獲獎?wù)撸簛喩ぐ⑹步穑绹?、杰哈·莫羅(法國)、唐娜·斯特里克蘭(加拿大)
獲獎理由:在激光物理領(lǐng)域的突破性發(fā)明:“光學(xué)鑷子及其在生物系統(tǒng)的應(yīng)用”“產(chǎn)生高強度超短光學(xué)脈沖的方法”
(二)激光技術(shù)在塑造現(xiàn)代制造、信息、醫(yī)療和國防等產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著不可或缺的作用
激光制造應(yīng)用是激光產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的主要方向,包括去除與連接、表面工程、增材制造、修復(fù)與再制造和微納制造等5類,產(chǎn)值規(guī)模占激光應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的30%以上。激光制造具有易于操作、非接觸、高柔性、高效率、高質(zhì)量和節(jié)能環(huán)保等突出優(yōu)點,是切割、焊接、表面處理、高性能復(fù)雜構(gòu)件制造和精密制造的主流手段,被譽為“萬能加工工具”、“未來制造系統(tǒng)共同的加工手段”,引領(lǐng)了先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展,對工業(yè)智能化進(jìn)程產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。根據(jù)美國科學(xué)和技術(shù)政策辦公室2010年分析和統(tǒng)計,美國當(dāng)年GDP的50%,約7.50萬億美元的產(chǎn)值。這是美國2010年的數(shù)據(jù),如今已經(jīng)是2020年,由此可見激光應(yīng)用和發(fā)展的空間無比廣闊。
以激光再制造為例,據(jù)不完全統(tǒng)計,目前我國從事激光再制造的民用企業(yè)大約40-50家,規(guī)模大的只有數(shù)億元,而小的則在千萬元以下。全年我國激光再制造的產(chǎn)值超過25億元,服務(wù)修復(fù)各個產(chǎn)業(yè)核心產(chǎn)品價值數(shù)百億元,為我國減少了許多重要行業(yè)的損失。但這數(shù)字同我國是世界上最大的制造工廠的地位非常不相稱。作為全球最大的再制造產(chǎn)業(yè)國家美國,其再制造規(guī)模超過1000億美元,再制造企業(yè)7.5萬家,從事人員50多萬人(2017年的數(shù)據(jù))。從產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值規(guī)模來看,假設(shè)我國的再制造產(chǎn)業(yè)占GDP比重達(dá)到0.2%,則2015年我國再制造產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值規(guī)模將超過1272.93億元,2016年將達(dá)到1447億元。由此可見我國的發(fā)展空間有多大。
激光技術(shù)是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的支撐技術(shù)。光纖通信是高速互聯(lián)網(wǎng)不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ);無線光通信技術(shù)是實現(xiàn)海量信息遠(yuǎn)距離快速傳輸?shù)奈ㄒ环绞?,也是巨型計算機、大型超算中心、第五代移動通信技術(shù)(5G)基站和5G數(shù)據(jù)中心等內(nèi)部及相互之間高速海量數(shù)據(jù)傳輸交換的主要方式;光存儲是海量大數(shù)據(jù)信息存儲的主要方式;高清晰激光顯示技術(shù)將引發(fā)“人類視覺史上的一場革命”?!伴啽M千帆、還是激光顯示最美”。此外,激光技術(shù)還是高精度測量傳感、無人駕駛和量子通信的重要基礎(chǔ)。
激光技術(shù)已是醫(yī)療和診斷領(lǐng)域中不可替代的一類技術(shù)手段。
在國防領(lǐng)域,激光已應(yīng)用于測距、成像、指向、制導(dǎo)、通信及對抗等,改善了武器裝備性能,如提高命中率和可靠性,而且某種意義上也改變了現(xiàn)代戰(zhàn)爭的面貌。近年來,直接利用激光能量殺傷目標(biāo)的高能激光武器已接近成熟,將逐步進(jìn)入多種應(yīng)用裝備的研制和列裝階段。受小型無人機應(yīng)用快速拓展的影響,低空防御型激光系統(tǒng)因作為和平時期重要地點、重大活動安防不可或缺的手段而得到快速發(fā)展。
(三)加速發(fā)展激光技術(shù)及應(yīng)用可有力推動和引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級
激光技術(shù)的廣泛應(yīng)用和持續(xù)拓展,顯示這是一項極其重要的核心關(guān)鍵技術(shù)、基礎(chǔ)性技術(shù)和引領(lǐng)性技術(shù),有力推動和引領(lǐng)著經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級。
第一,激光技術(shù)是一項重要的工具性技術(shù),其應(yīng)用可以加速改變相關(guān)行業(yè)面貌,激光在制造行業(yè)、信息通信和醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用及擴展就說明了這一點。
第二,激光技術(shù)是一項極強的滲透性的基礎(chǔ)性技術(shù)。激光產(chǎn)品所支撐的經(jīng)濟(jì)規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于本身的經(jīng)濟(jì)規(guī)模。2010年美國科技政策辦公室的一份研究報告指出,2009—2010年美國的電信、電子商務(wù)及信息技術(shù)總價值為4萬億美元,其中激光器自身的價值僅為32億美元(半導(dǎo)體和光纖激光器)。換個角度,激光技術(shù)產(chǎn)品在經(jīng)濟(jì)體系中的重要性遠(yuǎn)超產(chǎn)品本身的價值規(guī)模。
第三,激光技術(shù)孕育孵化新應(yīng)用的能力很強,能夠不斷與其他技術(shù)融合創(chuàng)造新應(yīng)用和新產(chǎn)業(yè),具有突出的產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)性特征。5G基站建設(shè)已成為熱門的投資方向,今年,中國移動、中國電信、中國聯(lián)通、中國鐵塔相繼公布了2020年的5G投資計劃,合計投資總額約2000億元。據(jù)中國信息通信研究院預(yù)測,到2025年5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資累計將達(dá)到1.2萬億元,并將帶動產(chǎn)業(yè)鏈上下游以及各行業(yè)應(yīng)用投資超過3.5萬億元。另外,激光顯示技術(shù)的成熟即將催生萬億級的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。據(jù)統(tǒng)計,2018年中國電視年生產(chǎn)量達(dá)到1.7億臺,產(chǎn)值超過6000億元,電視產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值超萬億,并且早已成為全球最大的彩電制造中心和最大的消費市場。
5G來臨,激光讓理想照進(jìn)現(xiàn)實!
這就是第五代移動無線通信技術(shù)為什么如此引人注目的原因。每個人心中的5G 卻又如此的不同:
對于普通人來說,5G 是更快的網(wǎng)速;
對于通信設(shè)計者來說, 5G 是新的編碼,新的標(biāo)準(zhǔn);
對于天線工程師來說, 是更高的頻率,更多的天線;
對于戰(zhàn)略家來說, 5G 是我們對于兩大定理接近極限的應(yīng)用。
未來前途茫茫,這是進(jìn)入迷途的困惑。我們需要新的理論解決大流量、低時延的問題。
我們就需要更高的加工精度、更高性能的材料、更密集的電路以及更新的加工手段。激光,當(dāng)然是激光,作為20世紀(jì)另一個重要發(fā)明,更短波長、短脈沖的激光帶來了更高的精度,飛秒激光的加工精度已經(jīng)進(jìn)入了個位微米等級。其實,對于移動通信以及高頻產(chǎn)業(yè),短脈沖激光早已在很多場景中有了成功的應(yīng)用,這些應(yīng)用在5G時代的應(yīng)用不僅會得到延續(xù),更有著巨大的想象和發(fā)展空間,且讓我們拭目以待。
三、我國激光技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀分析
(一)我國激光技術(shù)科研主要力量集中在科研院所和高等學(xué)校,企業(yè)相對較弱
科研院所和高校是我國激光器系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)研究的主要力量
高校和科研院所承擔(dān)了大部分國家計劃的激光科研攻關(guān)項目,企業(yè)占比很小。在激光制造與增材制造國家重點研發(fā)計劃的支持下,這一狀況有所改變 。
相比較而言,我國企業(yè)在開展激光科研方面力量相對較弱,獲得國家科技計劃資助也相對較少。以著名的再制造企業(yè)卡特彼勒為例,2014財年,其收入為551.84億美元,其研發(fā)費用達(dá)到了22億美元。我國僅華為研發(fā)費用比較高,每年超過1000億元。一方面這反映出我國企業(yè)科研實力、科研基礎(chǔ)相對較弱,無法與高校和科研院所競爭;另一方面也說明目前激光領(lǐng)域資助項目來自產(chǎn)業(yè)前沿較少,問題較為基礎(chǔ),風(fēng)險較大,與產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)較弱,企業(yè)興趣不大。另外我們國家的激光企業(yè)同國外相干公司、通快公司以及IPG等公司的科研實力相比存在差距,同時我們在前期科研院所同企業(yè)的合作交流較少也有關(guān)系,我們目前還沒有可以類似和媲美德國弗朗和夫激光技術(shù)研究所這樣的機構(gòu)也有關(guān)系。這一方面在近年來正在逐步改善。
(二)我國激光科研領(lǐng)域覆蓋面廣,總體技術(shù)水平還不夠高
在前沿科研方向領(lǐng)域中,新型半導(dǎo)體激光器、超快超強激光器、深/極紫外激光器、高能固體激光器和自由電子激光器領(lǐng)域是主要方向,具有以下幾個特點:第一,在反映激光本質(zhì)的頻域特性(超短波、超長波、可調(diào)諧、單頻、寬光譜等)、時域特性(超快、超強峰值等)和能量域特性(高亮度、大功率、高能等)方面具有比普通激光器更高的性能;第二,有著重要的應(yīng)用需求,且目前的性能距離應(yīng)用需求尚有一定差距;第三,預(yù)示著激光技術(shù)的重要發(fā)展趨勢和方向(往往包含著新材料、新結(jié)構(gòu)、新原理、新體制的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明)。前沿激光技術(shù)是關(guān)系到占領(lǐng)未來科技戰(zhàn)略制高點的關(guān)鍵技術(shù)之一,是國際上各國激烈競爭的焦點。當(dāng)前,我國科技計劃對上述前沿激光技術(shù)方向都有一定的規(guī)劃布局和支持,總體上說,大部分研究方向與世界先進(jìn)方向有一定差距。
在智能制造領(lǐng)域,我國激光制造已成為過去十年先進(jìn)制造領(lǐng)域發(fā)展最快的方向之一,但大部分技術(shù)還處于跟蹤國外先進(jìn)水平的階段。
在信息領(lǐng)域,與我國移動通信和數(shù)據(jù)通信市場的領(lǐng)先發(fā)展同步,我國光纖通信的科研和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)等達(dá)到世界先進(jìn)水平。
在醫(yī)療領(lǐng)域,近年來激光醫(yī)療的基礎(chǔ)研究和技術(shù)創(chuàng)新迅速增長。
在國防領(lǐng)域,經(jīng)過幾十年的艱苦努力,我國激光武器技術(shù)總體上與國際先進(jìn)水平接近。
(三)我國激光應(yīng)用產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,國際競爭力快速提升,但高端、原創(chuàng)產(chǎn)品仍不多
我國已經(jīng)形成華中、華南、華東和環(huán)渤海四大激光產(chǎn)業(yè)帶。2019年僅激光工業(yè)設(shè)備產(chǎn)值超過1000億元,不含光通信、光顯示等行業(yè)。形成了武漢中國光谷、深圳和蘇州三個激光發(fā)展比較集聚的城市,濟(jì)南、天津、滄州 也發(fā)展迅速。成都、西安也在積極的發(fā)展當(dāng)中。
經(jīng)過多年的努力,我國激光企業(yè)在中低端激光產(chǎn)業(yè)上已站穩(wěn)腳跟,但在高端技術(shù)水平的產(chǎn)業(yè)和高端核心部件上與世界先進(jìn)水平仍有較大差距;在產(chǎn)品上,跟隨型產(chǎn)品居多,我國原創(chuàng)或首創(chuàng)性的產(chǎn)品相對較少。
路漫漫其修遠(yuǎn)兮, 未來我國激光產(chǎn)業(yè)化和商品化的道路還非常漫 長, 這其中還有許多關(guān)鍵技術(shù)需要解決,我國的激光產(chǎn)業(yè)仍將快速發(fā)展。隨著中美貿(mào)易戰(zhàn)的長期性和復(fù)雜性共存的復(fù)雜局面的現(xiàn)實,拋棄幻想,走自力更生的國產(chǎn)化道路是必然的選擇。
(四)我國激光應(yīng)用產(chǎn)業(yè)更快更好發(fā)展還面臨一系列制約因素
(1)缺少制度性的頂層統(tǒng)籌謀劃和長遠(yuǎn)規(guī)劃。
(2)支撐激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)研究(如支撐新產(chǎn)品研發(fā)的新機理、新機制、新工藝)不夠,導(dǎo)致原創(chuàng)性激光產(chǎn)業(yè)稀少。
(3)關(guān)鍵共性技術(shù)供給不足。
(4)“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同創(chuàng)新不夠。
(5)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策有待加強。
(6)專業(yè)人才培養(yǎng)覆蓋不足。
四、我國激光技術(shù)與應(yīng)用2035年發(fā)展目標(biāo)思考
(一)指導(dǎo)思想
以習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想為指導(dǎo),以服務(wù)于實現(xiàn)“兩個一百年”目標(biāo)為根本遵循,以提升激光科技與產(chǎn)業(yè)支撐總體國家安全的能力為核心,著力加強頂層謀劃,著力解決制約激光技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的管理體制機制束縛和關(guān)鍵核心技術(shù)的自主可控問題,努力培育新興激光應(yīng)用產(chǎn)業(yè),加快我國激光技術(shù)和應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展,實現(xiàn)我國激光科技和產(chǎn)業(yè)的歷史性跨越。
(二)總體目標(biāo)
到2035年,我國激光技術(shù)與應(yīng)用的整體水平和研究能力顯著提高,前沿技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化水平總體均衡,主要領(lǐng)域技術(shù)水平達(dá)到世界先進(jìn),主要激光產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域達(dá)到先進(jìn)國家同等水平,有效支撐我國創(chuàng)新驅(qū)動和可持續(xù)發(fā)展,并創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
(1)突破超高亮度、超短脈沖和單頻超穩(wěn)激光器等前沿激光技術(shù),發(fā)揮對天文學(xué)等基礎(chǔ)物理研究的支撐作用。
(2)建設(shè)一批重大激光裝置(如超短超強、XFEL、THz-FEL裝置等),支撐材料、生物、能源等基礎(chǔ)研究,夯實我國科技發(fā)展后勁。我國已經(jīng)建設(shè)了上海超強超短激光實驗裝置、神光Ⅱ激光裝置、神光III激光裝置、上海軟X射線激光裝置、大連極紫外相干光源五大激光裝置。
(3)自主突破激光半導(dǎo)體芯片等關(guān)鍵瓶頸產(chǎn)品,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)核心基礎(chǔ)的自主可控水平,保障經(jīng)濟(jì)安全。
(4)發(fā)展新型半導(dǎo)體激光器等新型激光器,發(fā)展激光新應(yīng)用的機理、工藝等應(yīng)用基礎(chǔ)研究,創(chuàng)造新產(chǎn)業(yè),有效支撐和促進(jìn)5G、大數(shù)據(jù)、云計算、量子技術(shù)、無人駕駛等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,實現(xiàn)引領(lǐng)發(fā)展的作用。
(5)激光在智能制造和信息領(lǐng)域的技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到世界先進(jìn)水平,有效支撐我國制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
(6)服務(wù)健康中國戰(zhàn)略,持續(xù)拓展醫(yī)療診斷應(yīng)用,提升激光醫(yī)療裝備滿足高端市場能力。
(7)積極發(fā)展國防與安防應(yīng)用,滿足國家需求。
(三)領(lǐng)域目標(biāo)
在前沿方向領(lǐng)域,到2035年,我國半導(dǎo)體激光器、高能固體激光器、超快超強激光、深/極紫外激光和自由電子激光等激光前沿技術(shù)研究的整體水平和研究能力顯著提高,實現(xiàn)一系列核心技術(shù)的突破,建成一批重大激光科研裝置,實現(xiàn)我國前沿激光技術(shù)由跟跑、并跑向領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)換,支撐和促進(jìn)我國基礎(chǔ)科研的研究和前沿應(yīng)用科技的發(fā)展。
在智能制造領(lǐng)域,2035年基礎(chǔ)研究取得一批原創(chuàng)性成果;
在信息領(lǐng)域,我國激光信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)到2035年將處于世界領(lǐng)先地位。
在醫(yī)療領(lǐng)域,到2035年的目標(biāo)是建立激光醫(yī)療體系評價標(biāo)準(zhǔn),完善醫(yī)療激光器以及整個激光產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境 。
五、加速我國激光技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展的措施建議
(1)強化頂層統(tǒng)籌謀劃,引領(lǐng)我國激光技術(shù)與應(yīng)用產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
(2)加強基礎(chǔ)研究,聚力突破產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中的重大基礎(chǔ)問題和核心基礎(chǔ)材料、器件,努力打造自主可控的產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)基礎(chǔ),為可持續(xù)發(fā)展奠定扎實基礎(chǔ)。
(3)實施若干應(yīng)用研發(fā)專項,加大產(chǎn)業(yè)扶持政策,打造多個新激光產(chǎn)業(yè)鏈。
(4)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)協(xié)同機制,完善激光產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)。如充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等行業(yè)團(tuán)體在產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)問題提出與研發(fā)、產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定中的作用。
(5)強化激光基礎(chǔ)教育,加大對激光及光學(xué)應(yīng)用人才培養(yǎng)力度。
六、結(jié)語
2020年是激光發(fā)明60周年,激光技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展極大地改變了世界。黨的“十九大”確定了2035年基本實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化和躋身創(chuàng)新型國家前列的戰(zhàn)略目標(biāo),這為激光技術(shù)和應(yīng)用帶來了前所未有的發(fā)展機遇,也對激光技術(shù)與應(yīng)用的發(fā)展提出了高標(biāo)準(zhǔn)的要求。我們必須充分認(rèn)識激光技術(shù)與應(yīng)用的作用和潛力,認(rèn)清制約發(fā)展的困難與挑戰(zhàn),加強統(tǒng)籌謀劃,以改革的大無畏精神和勇氣突破各種制約,堅持自主創(chuàng)新和開放創(chuàng)新,堅持應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)為目標(biāo)牽引,強化激光技術(shù)攻關(guān),完善激光產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài),積極搶占國際競爭制高點,為中華民族偉大復(fù)興中國夢的實現(xiàn)貢獻(xiàn)力量。
本文選自中國工程院院刊《中國工程科學(xué)》2020年第3期