Tube China 2020

激光将成我国战略支撑技术,听许祖彦院士如是说

此前,中国工程院院士、激光物理和激光技术领域的领军人物之一——许祖彦接受《瞭望》新闻周刊专访,讲述他在我国激光技术研究和应用领域的思考。在采访中,许祖彦院士表示:激光具有亮度高、方向性好、单色性好三大特点。在激光研究和应用领域,我国总体上处于国际先进水平,某些方面是国际领先水平。

 

当前,主要科技大国都高度重视激光技术的科研与应用,美、日、欧盟等国家和地区相继启动激光技术的相关研究计划。我国也十分重视激光技术的研发与应用,在国家重点研发计划“增材制造与激光制造”重点专项拟立项的2018年度项目公示清单中,不乏像高效精密激光增材制造—电解加工整体制造技术和飞秒激光精密制造应用基础研究这些具有前瞻性、战略性意义的项目。

许祖彦是我国激光物理和激光技术领域的领军人物之一,他带领团队取得一系列开创性成果:发现光学参量效应相位匹配折返现象的普遍性,发明多波长光参量激光器;带领团队首次研制成功实用化深紫外全固态激光器;率先在国内研制成功激光全色投影显示,提出激光显示产业顶层设计和发展路线图,率领团队研制成功首台三基色LD激光电视;率先在国内开展高光束质量全固态激光研究等。

 

问:什么是固体激光?它在我们日常生活中有哪些应用?


许祖彦:激光的理论基础起源于物理学家爱因斯坦。1917年爱因斯坦提出了一套全新的技术理论“光与物质相互作用”。这一理论是说在组成物质的原子中,有不同数量的粒子(电子)分布在不同的能级上,在高能级上的粒子受到某种光子的激发,会从高能级跳(跃迁)到低能级上,这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光,而且在某种状态下,能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫“受激辐射的光放大”,简称激光。


液体、气体和固体都能产生激光。气体有氩气、二氧化碳,液体中的有机染料等。所谓固体激光,就是在固体内,比如在激光晶体、激光陶瓷、激光玻璃这些东西上产生的激光。固体激光不像气体激光,它不流动、体积小、功能效率高。现在,固体激光的波长是可以改变的,即是可以调谐的。

 

现在我们正在进入人工智能时代,在这个时代,激光是一种必不可少的工具,或者说是手段。比如扫地机器人,如果装上激光雷达,就能在避障和智能化方面拥有更好的表现,能够在最短时间内高效率地完成整个房屋的清洁工作。

问:为什么说激光技术是我国重要的战略支撑技术?


许祖彦:凡是我国有战略需求而又买不来的技术,就是战略支撑技术。激光在国家经济社会发展中有很多应用。用固体激光,能够实现制造业的跨越式发展。例如去年新冠肺炎疫情期间,西安有一家公司凭借其在超快激光精密制孔方向上多年的技术积累,突破了我国企业在生产防护口罩熔喷布材料时存在的喷丝板技术瓶颈。该技术投入市场后,有效提升了喷丝孔的加工质量,进而为熔喷布实现国产加工迈进一大步。

 

激光技术作为我国的重要战略支撑技术之一,支撑作用主要体现在两个方面:一是支撑科研前沿,二是支撑国家高新技术产业。

 

在支撑科研前沿方面,2013年我参与的国家重大科研装备研制项目“深紫外固态激光源前沿装备研制项目”通过验收,这个系列科研装备的研制成功,使我国成为世界上唯一一个能够制造实用化深紫外全固态激光器的国家。这些仪器设备的研制成功及利用这些设备在石墨烯、高温超导、拓扑绝缘体、宽禁带半导体和催化剂等研究中获得的重要成果,使我国深紫外领域的科学研究水平处于国际领先地位,并在物理、化学、材料、信息等领域开创了一些新的多学科交叉前沿。这些成果受到了海外学者的高度评价,这批仪器设备直到今日仍然对国外“禁运”。

 

在高新技术方面,我举两个案例。一个是中科院院士顾瑛的例子,她用激光治疗常规血管病,创造了“顾式疗法”,这种疗法的原理是用激光穿透人的表层皮肤,给出血的内脏止血,挽救病人生命而不对病人皮肤造成伤害,这一疗法在国际上也获得推广;还有一个是中科院半导体研究所的林学春研究员的例子,他开发了激光清洗汽车轮胎模具国产化成套方法,制造的相关设备不仅环保、安全高效,而且降低了我国此前对德国进口类似产品的依赖。

问:如何评价我国激光技术发展的国际地位?


许祖彦:在激光研究和应用领域,我国总体上处于国际先进水平,某些方面是国际领先水平。比如刚才提到的“顾式疗法”以及“深紫外固态激光源前沿装备研制项目”,都是国际领先水平。再比如林学春研究员的激光清洗汽车轮胎模具国产化成套方法,这个属于国际先进水平。

 

我国激光技术应用方面在许多方向上都有突破和发展。激光通讯方面,做得比较好的是中国工程院的余少华院士。他长期从事光纤通信与网络技术研究,主持完成国家973和863等十余个项目,均实现成果转化和大量应用,是我国电信传输网SDH(同步数字体系)与互联网(含以太网)两网融合的开拓者之一。


 在一些精密仪器制造行业,激光导航也是未来产业应用的一个重要方向。有了先进的激光导航技术,机器人工人就可以在工厂里高效率地工作。

问:今年6月,陕西省推出“追光计划”,希望聚焦先进激光与光子制造、光子材料与芯片、光子传感三大重点领域,发展光子技术原始创新及产业高地。你如何看待这一发展方向?

 

许祖彦:光子产业是21世纪最具战略性、基础性、先导性的新兴产业之一。随着世界集成电路产业的发展,光子取代电子成为趋势。光子产业将是未来整个信息产业的基石,也将迎来爆发式增长。

 

“追光”在全球早已成为科学界的一种潮流:2013年,美国国家科学研究委员会发布《光学与光子学:美国不可或缺的关键技术》,为光子科技的发展和应用提供了前瞻性的指引和支持;2014年,欧盟启动实施“地平线2020”计划,将光子技术作为决定欧盟工业生存和未来竞争力的六大关键要素之一,投入巨资建设。我国也在这个领域不甘落后。今年,信息光子技术被列为“十四五”国家重点研发计划重点专项。

 

信息来源:光粒网  www.diodelaser.com.cn

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