范滇元院士:激光技术只有向“高端”和“智能”发展,才能走出低价竞争怪圈
▲中国工程院院士 范滇元
激光制造商情:范院士,您好!很高兴您能接受我们《激光制造商情》的采访。您是从事大型激光装置研制的核心人物之一,请问大型激光装置是一个什么样的概念,它在行业的地位和作用如何?
范院士:所称“大型激光装置”是特指用于“激光核聚变”研究的一类大口径多链路高功率激光系统。不是单台激光器,而是包括激光振荡器光源、可编程时间空间整形器、多级多程放大器系列、高效三倍频频率变换器以及像传递真空空间滤波器系统、自适应光学波前校正系统、光路自动准直系统、激光参数测量系统和激光能源系统等组成的超大规模激光工程装置。长脉冲(≈5纳秒)激光脉冲能量达到百万焦耳量级;短脉冲(皮秒)激光能量达千焦耳量级。
这一层次的激光光学装置已步入“大科学工程”。不仅对前沿科学研究有重要的科学意义,而且对高功率激光工程技术发展有重大推动和引领作用。
激光制造商情:多年来您在激光高功率领域取得了很多研究成果,特别是中国“神光”系列巨型激光器研制成功,成为世界仅有的几个国家拥有者之一,此高科技产品的诞生,对激光产业的发展带来哪些实惠和意义?
范院士:所谓“核聚变”,形象地讲就是类似于氢弹爆炸的反应,而“激光核聚变”就是要把高强度激光作为驱动源,用来在实验室中引发微型核聚变反应。它对于激光脉冲的时间、空间、光谱、能量和功率等提出了前所未有的、极为苛刻的要求。在“需求”和“问题”的强烈剌激下,国内外历经五十多年的努力探索,极大地推动了高功率激光科学技术的创新发展。
主要体现在以下两方面:一是解决了有效获取激光束的“数量”(超高能量和功率)和精确调控激光束的“质量”(包括脉冲时间波形、近场和远场光束空间分布、光谱和色散等)的创新技术、方法和方案。二是,激光和光学制造产业的“能级”和档次,得到实质性的提升。诸如:四大光学材料(激光玻璃、光学玻璃、熔石英和KDP和KD*P晶体)高质量、超大尺度、高一致性的熔炼和生长工艺的开发和成熟;大口径光学元件的研磨工艺和检测设备的开发和成熟,可达到1/10波长面形精度、亚nm粗糙度、近衍射极限非球面透镜;国际领先的高负载偏振膜的制备和检测等。对光学制造产业发挥了引领和示范作用。
激光制造商情:近年来国内激光技术发展迅速,市面上已存在多品种、多款式的高功率激光器,特别是30千瓦激光切割机的上市,震惊了行业,请谈谈该领域的市场需求和发展潜力。
范院士:大口径管材、高厚板材的切割、焊接等是重工业制造的必需,对航空、舰船、交通、海上风电、海洋交通等等有广阔的市场需求和发展潜力,也是激光产业做大做强的标志之一。30千瓦还只是一个台阶,还有更高层次的台阶等待进一步开发和应用。
激光制造商情:2020年一场突发新冠肺炎疫情,给企业生产经营带来了不小的冲击,导致不少企业生存难、发展难……。而我国激光产业虽然遭受疫情肆劫,但行业发展一路看好,特别是激光上市企业,不但沒有击垮,反而各自活出了自已的精彩。您是如何看待这个问题的?
范院士:首先,这是我国抗疫胜利经济率先复苏的大气候所致,是各行各业具有的共性。其次,对激光产业来说,还得益于国内市场需求旺盛。“中国制造2025”规划提供了市场需求导向,而近年激光装备自主率大幅提高、价格明显下降,为广大中小企业用户提供了购买的可行性。从而导致上述“逆境增收”现象。
激光制造商情:请谈谈您对我国激光产业后期发展的展望和预期。
范院士:第一,从技术方向:要向“高端”和“智能”发展。
从当前中低端技术为主走向高端技术,是必要和必由的发展之路。也是走出低价竞争怪圈,从“做大”走向“做强”的必由之路。
智能化是重要机遇,但多半还是仃留在口头上和形式上(尽管我们已经把“激光先进制造”都改称为“激光智能制造”了),我们要切实把人工智能、机器学习贯彻到激光产业的产品设计、制造和应用的全流程、全生命周期中。
第二,从市场方向:要产业链均衡发展、自主可控、并创造需求开拓新市场
注意激光光源、加工装备、关键元器件完整的产业链均衡发展。
国内万瓦级激光光纤材料、LD泵浦源芯片和封装以及配套元器件等已达到应用要求,且技术自主可控。企业采购重心可转移至国内,我国激光产业迎来新的发展机遇。
产学研深度结合,不仅要遵循需求导向,还要开发和扶植新技术,创造需求,开拓新市场。例如,可考虑冲击强化技术和推广应用;以及结构光(OAM光、径向偏振光、光强旋转光)的发展应用。
激光制造商情:“红光奖”被业界誉为激光行业的“奥斯卡奖”,自2018年创办以来受到行业人士热捧。2021年红光奖设置12大奖项,共收到115家企业170多项产品参赛,比上届增加近一倍,您怎么看待“红光奖”受行业内关注?您觉得设立“红光奖”对中国激光发展有什么意义?
范院士:设立“红光奖”,具有双重导向作用:对激光企业来说,引导产品研发方向;对用户来说,则是引导产品选购意向。对激光产业发展具有“双赢”的促进作用。
为此,“红光奖”的评议要做到两条:第一,评议要公开、公平、公正;第二,评议获奖的产品和企业确实是较为优秀的,评议结果具有公信力。
近几年的评奖活动基本上满足上述要求,从而受到越来越多的关注和支持。还需听取各方意见,不断改进提高,把红光奖办得更好。
来源:《激光制造商情》
发布时间 : 2022-01-04