激光武器，這種頻繁見于《星球大戰(zhàn)》《星際迷航》等科幻片的“太空時(shí)代”武器，如今走入現(xiàn)實(shí)。去年7月，美國(guó)軍方在一次秘密試射中首度利用激光武器擊落飛機(jī)，這也使激光技術(shù)再次成為公眾關(guān)注的熱點(diǎn)。
1960年，世界上第一臺(tái)紅寶石激光器在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生。自此，激光技術(shù)備受各國(guó)重視。世界各主要國(guó)家均將激光技術(shù)作為戰(zhàn)略高技術(shù)發(fā)展列入國(guó)家計(jì)劃：美國(guó)制定了21世紀(jì)激光科學(xué)與工程的發(fā)展規(guī)劃，日本制定了光子工程發(fā)展規(guī)劃，德國(guó)制定了光技術(shù)促進(jìn)計(jì)劃，北歐諸國(guó)制定了新概念工廠計(jì)劃……我國(guó)也不例外。
“美國(guó)3D大片《阿凡達(dá)》，如果在激光影院中看，觀眾一定會(huì)感到更為震撼！”許祖彥院士如是說。從上世紀(jì)90年代起，在863計(jì)劃的支持下，我國(guó)科學(xué)家開始潛心研究全固態(tài)激光顯示技術(shù)。15年后，我國(guó)第一臺(tái)激光顯示樣機(jī)誕生，正是這項(xiàng)技術(shù)，在2008年北京奧運(yùn)會(huì)和2010年上海世博會(huì)上，贏得了國(guó)外同行的贊譽(yù)。
2010年8月，第十九屆BIRTV展觀眾體驗(yàn)激光3D電影。
2010年11月，中視中科參加武漢光博會(huì)，觀眾排隊(duì)等候入場(chǎng)體驗(yàn)激光電影。
全固態(tài)激光器是激光技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。全固態(tài)激光技術(shù)的應(yīng)用極其廣泛，小到視網(wǎng)膜脫落后的治療，大到汽車、鉆井機(jī)、飛船制造過程中的切割、焊接，它都可以大顯身手。近年來，我國(guó)自主研發(fā)的全固態(tài)激光器在激光顯示、激光先進(jìn)制造、激光醫(yī)療、微加工等關(guān)乎民生的方方面面，取得了令人矚目的成績(jī)。在剛剛舉行的“十一五”國(guó)家重大科技成就展上，激光電視、激光數(shù)字影院、大型復(fù)雜激光放大器、工業(yè)用高功率全固態(tài)激光器、全固態(tài)激光治療血管瘤等激光領(lǐng)域的重要成果，吸引了無數(shù)驚嘆的目光。
值得一提的是，人工晶體材料的研究成果為激光技術(shù)的進(jìn)步奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。25年來，863計(jì)劃對(duì)我國(guó)人工晶體材料和激光器的研究給予了持續(xù)而有力的支持，從最早支持材料科學(xué)與技術(shù)研究，到同時(shí)支持材料和器件的研究，再到既支持材料、器件的研究，又支持器件的產(chǎn)業(yè)化，863計(jì)劃見證了我國(guó)在人工晶體和激光器領(lǐng)域所取得的一個(gè)又一個(gè)驕人的“國(guó)際領(lǐng)先”，也留下了 “產(chǎn)、學(xué)、研、用”相結(jié)合的寶貴經(jīng)驗(yàn)。
第一章 人工晶體，促進(jìn)全固態(tài)激光器發(fā)展
我不入地獄，誰(shuí)入地獄！
1974年，福州，全國(guó)晶體生長(zhǎng)學(xué)術(shù)會(huì)議。
參會(huì)的專家學(xué)者深刻認(rèn)識(shí)到：現(xiàn)在世界上所有的非線性人工晶體材料都是國(guó)外發(fā)現(xiàn)的，我們總是跟著國(guó)外走，這樣下去是不行的。但當(dāng)時(shí)所有晶體材料都是像貝爾實(shí)驗(yàn)室那樣的國(guó)際頂尖的科研單位研制出來的，對(duì)于中國(guó)人是否有能力做出自己的晶體，大家都有些信心不足。當(dāng)時(shí)中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所的創(chuàng)始人盧嘉錫院士斬釘截鐵地說了一句：“我不入地獄，誰(shuí)入地獄！”。會(huì)后，物構(gòu)所的研究人員熱情高漲，決心一定要做出中國(guó)人自己的晶體材料。文革結(jié)束后，1977年陳創(chuàng)天被當(dāng)時(shí)物構(gòu)所所長(zhǎng)盧嘉錫院士任命為非線性光學(xué)材料探索組組長(zhǎng)，正式開始了新型非線性光學(xué)晶體材料的探索。
1979年，他們發(fā)現(xiàn)低溫相偏硼酸鋇（即β—BaB2O4，簡(jiǎn)稱BBO）可能是一種新的非線性人工晶體。在此基礎(chǔ)上，又經(jīng)過3年的努力，終于確定BBO晶體是一種應(yīng)用價(jià)值很高的紫外非線性人工晶體。
1986年5月，陳創(chuàng)天代表他的課題組和美國(guó)斯坦福大學(xué)拜爾（Byer）教授研究組共同在美國(guó)舊金山召開的激光光電子會(huì)議上作了有關(guān)我國(guó)BBO晶體非線性光學(xué)性能的報(bào)告，引起了轟動(dòng)。這次會(huì)議后，BBO晶體正式被國(guó)際學(xué)術(shù)界認(rèn)可為一種優(yōu)秀的非線性人工晶體。兩年后，他們又發(fā)明了三硼酸鋰（即LiB3O5簡(jiǎn)稱LBO）晶體。由于BBO、LBO晶體首先由中國(guó)科學(xué)家發(fā)明，而且性能優(yōu)異，應(yīng)用前景看好，因此在國(guó)際上被譽(yù)為“中國(guó)牌晶體”。
1986年，BBO晶體獲中國(guó)科學(xué)院科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。1990年，LBO晶體獲中國(guó)科學(xué)院發(fā)明一等獎(jiǎng)；1991年獲國(guó)家發(fā)明一等獎(jiǎng)。BBO、LBO晶體還分別于1987、1989年獲美國(guó)光電子產(chǎn)業(yè)界頒發(fā)的十大光電子產(chǎn)品獎(jiǎng)。
這兩種晶體作為激光頻率轉(zhuǎn)換晶體材料已經(jīng)在激光高科技產(chǎn)業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，是最具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的三種非線性人工晶體中的兩種。另一種磷酸鈦氧鉀KTiOPO4晶體（簡(jiǎn)稱KTP）是美國(guó)杜邦公司發(fā)明的，但我國(guó)攻克了KTP晶體熔鹽法關(guān)鍵生長(zhǎng)技術(shù)。1986年，在山東大學(xué)蔣民華院士的主持下，KTP晶體作為我國(guó)第一個(gè)高科技產(chǎn)品出口到先進(jìn)工業(yè)國(guó)家，是當(dāng)時(shí)高技術(shù)產(chǎn)品“零的突破”，25年來，KTP晶體生長(zhǎng)技術(shù)不斷改進(jìn)，質(zhì)量提高、價(jià)格降低，使KTP晶體得到普及應(yīng)用，有力地促進(jìn)了中低功率激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
以光學(xué)超晶格為代表的微結(jié)構(gòu)光學(xué)晶體是一種新型非線性光學(xué)材料，以這種晶體研制成的全固態(tài)激光器可以進(jìn)一步拓展激光器的工作波長(zhǎng)，在科學(xué)研究、高技術(shù)和工業(yè)應(yīng)用方面發(fā)揮獨(dú)特作用。南京大學(xué)閔乃本院士研究組基于光學(xué)超晶格基礎(chǔ)研究成果，在863計(jì)劃的支持下，完成了小型全固態(tài)紅、綠、藍(lán)三基色激光器和準(zhǔn)白光激光器等樣機(jī)的研制；包括光學(xué)超晶格在內(nèi)的“介電體超晶格材料的設(shè)計(jì)、制備、性能和應(yīng)用”的研究成果獲得2006年國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)?；诠鈱W(xué)超晶格的全固態(tài)激光器有可能作為一種技術(shù)方案在激光顯示、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域獲得重要的應(yīng)用。此外，我國(guó)大尺寸磷酸二氫鉀（KDP）等晶體的生長(zhǎng)也滿足了我國(guó)國(guó)防高科技的急需，在超大功率激光工程中獲得應(yīng)用。
先進(jìn)的人工晶體要為我所用！
20世紀(jì)90年代初，863計(jì)劃開始大力支持激光器的發(fā)展，旨在將我國(guó)人工晶體材料優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為激光器件優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)激光高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。從那時(shí)起，產(chǎn)業(yè)化成為人工晶體研究者要思考的另一個(gè)問題。
我國(guó)在人工晶體領(lǐng)域已經(jīng)走在世界前沿，但如果僅靠出口晶體賺錢，非常不劃算。因?yàn)榫w的發(fā)明周期太長(zhǎng)，沒有10年時(shí)間，不可能獲得可供應(yīng)用的新晶體。
“如果直接將我們用10年乃至更長(zhǎng)時(shí)間的心血發(fā)明的晶體出口到國(guó)外，那附加值太低了。”這是蔣民華院士一貫的信念。他是我國(guó)863計(jì)劃新材料領(lǐng)域第三任首席科學(xué)家，也是我國(guó)人工晶體產(chǎn)業(yè)化的先驅(qū)之一，在他的倡導(dǎo)下，我國(guó)人工晶體走向世界。但我們以低廉的價(jià)格出口人工晶體的同時(shí)，卻以相差百倍、千倍的價(jià)格進(jìn)口激光器。這樣的現(xiàn)實(shí)使我國(guó)的人工晶體科學(xué)家開始思考怎樣扭轉(zhuǎn)這種不利局面，如何開創(chuàng)我國(guó)人工晶體和激光器發(fā)展的新面貌。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
他們提出了目標(biāo)——先進(jìn)的人工晶體要為我所用！
上世紀(jì)90年代，我國(guó)逐漸開始進(jìn)行人工晶體的產(chǎn)業(yè)化。第一塊BBO晶體的報(bào)道發(fā)表于1984年，但1985年我國(guó)才有專利法。繼BBO之后的LBO擁有了專利，這也是我國(guó)第一個(gè)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的非線性人工晶體。1990年，中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所創(chuàng)辦了國(guó)內(nèi)第一家晶體公司——福晶公司。今天，福晶公司已經(jīng)發(fā)展成全球最大的人工晶體材料及器件出口公司，年出口額過億，并已成功上市。
在國(guó)家相關(guān)科技計(jì)劃，包括863計(jì)劃的支持下，在BBO、LBO晶體產(chǎn)業(yè)化后，陳創(chuàng)天院士和他的研究團(tuán)隊(duì)并沒有停止研究的步伐。他們針對(duì)這兩種晶體不能實(shí)現(xiàn)深紫外（指波長(zhǎng)短于200nm）光輸出的缺點(diǎn)，運(yùn)用分子工程學(xué)方法，進(jìn)一步發(fā)明了KBe2BO3F2（KBBF）晶體。這一發(fā)明彌補(bǔ)了BBO和LBO兩種晶體不能實(shí)現(xiàn)深紫外倍頻光輸出的缺陷，從而把非線性人工晶體的轉(zhuǎn)換能力推向了深紫外波段。
在此基礎(chǔ)上，我國(guó)科學(xué)家和日本科學(xué)家合作首次成功研制出能量分辨率優(yōu)于毫電子伏特的超高分辨率光電子能譜儀，可以說，沒有KBBF晶體和棱鏡耦合技術(shù)就不可能有超高分辨率光電子能譜儀，也不可能發(fā)展具有我國(guó)特色，以深紫外激光器為基礎(chǔ)的紫外科學(xué)儀器系列及相關(guān)的高水平研究工作。
2009年2月，《自然》以《中國(guó)“藏匿”的晶體珍寶》為題報(bào)道了中國(guó)人工晶體的成就：“中國(guó)在KBBF晶體上的壟斷地位并不是一個(gè)偶然，當(dāng)其它國(guó)家的材料科學(xué)家和固體物理學(xué)家面對(duì)著一種資金匱乏，投入短缺的科研狀況的時(shí)候，他們的中國(guó)同行卻悄然占領(lǐng)了一系列廣闊的材料研究領(lǐng)域的制高點(diǎn)”；“其他國(guó)家在晶體生長(zhǎng)方面的研究目前看來是無法趕上與中國(guó)的這個(gè)差距的”。
在國(guó)家長(zhǎng)期的支持下，中國(guó)的人工晶體研究厚積薄發(fā)，從模仿、跟蹤到逐步走上獨(dú)立自主發(fā)展功能晶體的道路，成為我國(guó)數(shù)量逐步增多、具有國(guó)際領(lǐng)先水平的科學(xué)研究領(lǐng)域之一。2010年8月參加在北京舉辦的第16屆國(guó)際晶體生長(zhǎng)會(huì)議的1100多位各國(guó)代表高度評(píng)價(jià)中國(guó)晶體生長(zhǎng)的成就；這次會(huì)議是我國(guó)人工晶體全面走向世界的標(biāo)志，也是我國(guó)人工晶體和激光產(chǎn)業(yè)結(jié)合，走向?qū)嵱没a(chǎn)業(yè)化的新起點(diǎn)。
中國(guó)高水平的人工晶體為高水平全固態(tài)激光器的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的材料基礎(chǔ)。
第二章 聯(lián)合協(xié)作，引發(fā)多領(lǐng)域技術(shù)變革
人類視覺史上的一次革命
國(guó)家“八五”計(jì)劃期間，863計(jì)劃開始著力支持我國(guó)全固態(tài)激光器的發(fā)展。863計(jì)劃以產(chǎn)業(yè)需求帶動(dòng)技術(shù)發(fā)展為目標(biāo)，重點(diǎn)部署了激光投影顯示技術(shù)、工業(yè)激光加工系統(tǒng)和激光醫(yī)療設(shè)備等任務(wù)，帶動(dòng)5千瓦（kW）級(jí)全固態(tài)激光器件和系列化全固態(tài)激光器件及配套的人工晶體、大功率半導(dǎo)體量子阱材料與器件批量生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。
全固態(tài)激光技術(shù)的發(fā)展正在引發(fā)先進(jìn)制造、激光顯示與激光醫(yī)療等重大領(lǐng)域的技術(shù)變革。
在全固態(tài)激光應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展過程中，首先要提到的是激光顯示技術(shù)。
從理論上來說，激光顯示技術(shù)是以三基色激光作為顯示光源，具有色域范圍廣（2倍于陰極射線管顯示器、液晶的色彩再現(xiàn)能力）、高色飽和度、壽命長(zhǎng)（數(shù)萬(wàn)小時(shí)）、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，將導(dǎo)致顯示系統(tǒng)綜合性能的革命性提升。因此，國(guó)際顯示業(yè)認(rèn)為激光顯示是“人類視覺史上的一次革命”。
縱觀顯示產(chǎn)品發(fā)展的歷史，許祖彥院士提出了顯示技術(shù)“黑白顯示―彩色顯示―數(shù)字顯示―大色域顯示”的發(fā)展規(guī)律，并指出激光顯示技術(shù)是顯示技術(shù)發(fā)展的重大方向。他與時(shí)任中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所所長(zhǎng)、現(xiàn)任科技部副部長(zhǎng)的曹健林一起，組織中國(guó)科學(xué)院有關(guān)單位向國(guó)家建議發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的激光顯示技術(shù)。
“我之所以研究激光顯示技術(shù)，是源于我多年的一種糾結(jié)。”許祖彥院士微笑著娓娓道來，“總之，激光顯示千好萬(wàn)好，但是，沒看到實(shí)物，誰(shuí)能保證人眼看著就一定好？所以，我下定決心要造出一臺(tái)樣機(jī)來，讓人們觀看，大家公認(rèn)好看，才算是好。事實(shí)證明，激光顯示器確實(shí)好，值得產(chǎn)業(yè)化。”
我國(guó)第一臺(tái)激光投影顯示器樣機(jī)的成功研制，使得對(duì)激光顯示器的評(píng)價(jià)不再停留在理論層面，而大大往前邁進(jìn)了一步。
在國(guó)家863計(jì)劃支持下，2002年9月12日，我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)DPL（激光二極管泵浦激光器）白光配比和激光全色顯示原理實(shí)驗(yàn)。2003年，我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)60英寸前投式激光家庭影院原理性演示。2005年和2006年，我國(guó)又研制成功背投式激光家庭影院效果樣機(jī)和140英寸、200英寸大屏幕激光投影顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)顯示出色彩艷麗、圖像清晰的動(dòng)態(tài)畫面，整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，單元技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。2008年，我國(guó)研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高亮度激光投影產(chǎn)品，并成功在數(shù)字影院和北京奧運(yùn)會(huì)獲得商業(yè)應(yīng)用，領(lǐng)先國(guó)際同類產(chǎn)品2年半的時(shí)間。2010年，我國(guó)高亮度激光投影技術(shù)輸出光通量達(dá)到20000流明（lm），并通過了CE（歐盟認(rèn)證）、FCC（美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)）等國(guó)際認(rèn)證，在上海世博會(huì)中國(guó)館大顯身手，在產(chǎn)業(yè)化道路上又邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。國(guó)產(chǎn)激光醫(yī)療設(shè)備比進(jìn)口的更好
863計(jì)劃自2006年起，開始支持全固態(tài)連續(xù)532納米（nm）單光源血管瘤治療設(shè)備的研制。這是全固態(tài)激光器在醫(yī)療領(lǐng)域的重要應(yīng)用。
“我們每周三的鮮紅斑痣激光治療門診的預(yù)約病人已經(jīng)排到了半年以后。去年一共做了2000多例。這么大的治療量，之前進(jìn)口的機(jī)器用了一年就不行了。現(xiàn)在這里的5臺(tái)機(jī)器都是我國(guó)863計(jì)劃研制的，5臺(tái)機(jī)器同時(shí)開，每天工作10個(gè)小時(shí)，幾年用下來很不錯(cuò)。”301醫(yī)院激光醫(yī)學(xué)科主任顧瑛微笑著告訴記者。301醫(yī)院所用的國(guó)產(chǎn)機(jī)器正是“全固態(tài)激光治療血管瘤設(shè)備”。這是我國(guó)首臺(tái)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、國(guó)際領(lǐng)先的全固態(tài)連續(xù)激光治療設(shè)備，為應(yīng)用首選方法——血管靶向光動(dòng)力療法治療鮮紅斑痣這種常見、多發(fā)的血管性疾病奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
“全固態(tài)激光治療血管瘤設(shè)備”不同于以往用銅蒸氣激光或倍頻燈泵YAG（石榴石）激光等作為光源的醫(yī)用光動(dòng)力治療設(shè)備，它克服了上述激光器啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、輸出功率不穩(wěn)定、光束質(zhì)量不理想、體積龐大、能耗高、效率低、噪聲大等缺點(diǎn)，具有高效率、高穩(wěn)定性、高功率、光束質(zhì)量較好、體積小、低功耗、啟動(dòng)快的優(yōu)點(diǎn)。
高穩(wěn)定性抗損傷#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#光學(xué)薄膜制備技術(shù)、諧振腔設(shè)計(jì)、中央控制主機(jī)軟件的設(shè)計(jì)、專家輔助決策系統(tǒng)以及故障模式、影響及危害性分析（FMECA）和故障樹分析（FTA）等技術(shù)，解決了以往光源難以連續(xù)、穩(wěn)定、均勻輸出的難題，獲得多項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)。
我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)藍(lán)綠雙光源連續(xù)輸出的、適于鮮紅斑痣的首選治療——血管靶向光動(dòng)力療法使用的全固態(tài)激光治療設(shè)備，并已擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。經(jīng)測(cè)試，設(shè)備457納米（nm）和532納米（nm）連續(xù)光輸出均達(dá)到和超過4瓦（W）和8瓦（W）指標(biāo)要求，功率不穩(wěn)定度均在±2%以內(nèi)，是迄今為止我國(guó)首臺(tái)用于鮮紅斑痣治療、大光斑連續(xù)輸出的全固態(tài)激光醫(yī)療設(shè)備。
“全固態(tài)激光治療血管瘤設(shè)備”的成功研制，不僅標(biāo)志著由我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的、國(guó)際領(lǐng)先的血管靶向光動(dòng)力療法治療鮮紅斑痣技術(shù)配備了國(guó)際先進(jìn)的、完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全固態(tài)連續(xù)激光治療設(shè)備，同時(shí)還標(biāo)志著臨床應(yīng)用研究、光源、整機(jī)工程化研究相結(jié)合模式在先進(jìn)激光醫(yī)療設(shè)備研發(fā)上的運(yùn)用成功，對(duì)自主提升我國(guó)激光醫(yī)療設(shè)備整體水平具有重要意義。
高功率激光器關(guān)鍵器件國(guó)產(chǎn)化
5千瓦（kW）以上級(jí)高功率全固態(tài)激光器是當(dāng)代具有代表性的先進(jìn)制造技術(shù)，主要用于汽車工業(yè)、船舶工業(yè)、航空航天等行業(yè)中。在德國(guó)的奔馳、寶馬等汽車生產(chǎn)線上，該功率級(jí)激光器也被廣泛應(yīng)用。
“十一五”之前，我國(guó)所有的高功率全固態(tài)激光器全部依賴進(jìn)口，不僅價(jià)格昂貴，而且受到各種限制，阻礙了我國(guó)先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展。“十一五”期間，在863計(jì)劃的支持下，中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所和中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所自行研制出5千瓦（kW）工業(yè)化全固態(tài)激光器并在關(guān)鍵器件上實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，成功滿足了工業(yè)需求，并在實(shí)際中得到示范應(yīng)用。
高功率全固態(tài)激光器可廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、航空、鐵路等對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)起舉足輕重作用的材料加工領(lǐng)域，它的成功研制是我國(guó)高功率全固態(tài)激光器發(fā)展史上一個(gè)重要的里程碑，對(duì)盡快扭轉(zhuǎn)我國(guó)在先進(jìn)制造領(lǐng)域關(guān)鍵成套裝備基本依靠進(jìn)口的局面，全面提高我國(guó)制造業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力、自我持續(xù)發(fā)展能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力具有重要意義。
在全固態(tài)激光器領(lǐng)域，我國(guó)實(shí)現(xiàn)了大屏幕激光全色顯示系統(tǒng)、5千瓦（kW）級(jí)全固態(tài)激光在工業(yè)制造中的應(yīng)用、全固態(tài)激光光動(dòng)力治療系統(tǒng)及臨床應(yīng)用以及激光微熔覆設(shè)備的重大突破。
第三章 產(chǎn)業(yè)化，全固態(tài)激光器走進(jìn)百姓生活
時(shí)不我待
“從‘十一五’開始，863計(jì)劃的人工晶體和激光器研發(fā)打破了過去以關(guān)鍵技術(shù)突破為目標(biāo)的組織管理方式，以具有產(chǎn)業(yè)化前景的應(yīng)用需求為牽引，以企業(yè)為主體，引入了競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，注意發(fā)揮用戶的作用，突破材料與器件關(guān)鍵技術(shù)，打造具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高技術(shù)激光產(chǎn)業(yè)群。”“十一五”863計(jì)劃“全固態(tài)激光器及其應(yīng)用”重點(diǎn)項(xiàng)目總體專家組成員畢勇研究員向記者介紹道。
鑒于激光顯示技術(shù)對(duì)未來顯示產(chǎn)業(yè)的重大推動(dòng)作用，國(guó)家863計(jì)劃新材料領(lǐng)域組專家對(duì)這一重大方向進(jìn)行了深入研究和論證。
2006年，時(shí)任中國(guó)科學(xué)院光電研究院院長(zhǎng)的曹健林指出：“顯示產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，我國(guó)是顯示產(chǎn)品的生產(chǎn)大國(guó)和消費(fèi)大國(guó)，但由于長(zhǎng)期缺乏自主創(chuàng)新的核心技術(shù)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要依賴技術(shù)引進(jìn)，使我國(guó)顯示產(chǎn)業(yè)面臨巨大的生存壓力，在顯示產(chǎn)品的升級(jí)換代中處于被動(dòng)局面；激光顯示技術(shù)是我國(guó)顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的一個(gè)機(jī)遇，如果抓得好，不僅將改變顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展的被動(dòng)局面，而且還將帶動(dòng)人工晶體材料和激光產(chǎn)品的快速發(fā)展”。
當(dāng)前激光電視正處于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的“前夜”，開展產(chǎn)業(yè)化技術(shù)攻關(guān)已成為現(xiàn)階段競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)。日本、美國(guó)、韓國(guó)等在液晶顯示和等離子顯示領(lǐng)域已經(jīng)取得領(lǐng)先的技術(shù)和市場(chǎng)地位，如今又將下一代顯示技術(shù)的發(fā)展方向鎖定到“激光顯示技術(shù)”。“我特別著急，怕他們有一天突然推向市場(chǎng)，我們又得跟在人家屁股后邊轉(zhuǎn)。”許祖彥院士說到這里，輕輕嘆了一口氣。
為贏得產(chǎn)業(yè)發(fā)展的寶貴時(shí)間，2006年，曹健林在中國(guó)科學(xué)院光電研究院部署了激光顯示實(shí)用化技術(shù)研究，邁出了產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)的第一步。
手握專利
全固態(tài)激光器技術(shù)在國(guó)家863計(jì)劃的長(zhǎng)期支持下，已經(jīng)形成了比較完整的知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系和自主創(chuàng)新體系，是目前我國(guó)為數(shù)不多的擁有整體優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也是戰(zhàn)略必爭(zhēng)的高技術(shù)領(lǐng)域。
當(dāng)前，我國(guó)全固態(tài)激光器技術(shù)領(lǐng)域正處于產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)突破階段，全固態(tài)激光器極高的應(yīng)用價(jià)值以及我國(guó)在這一領(lǐng)域的總體優(yōu)勢(shì)，決定了我國(guó)在全固態(tài)激光器及其應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域大有可為，有望發(fā)展成為一個(gè)高水平、高效益的新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
高功率全固態(tài)激光制造是先進(jìn)制造領(lǐng)域的標(biāo)志性核心技術(shù)之一。全固態(tài)激光的廣泛應(yīng)用，引發(fā)了多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)變革與產(chǎn)品升級(jí)。目前，我國(guó)正處在從加工大國(guó)向制造大國(guó)跨越的關(guān)鍵時(shí)期。關(guān)鍵成套加工設(shè)備仍然依靠進(jìn)口，已成為制約我國(guó)汽車制造、機(jī)械制造、航天航空業(yè)、船舶制造業(yè)等自主發(fā)展的瓶頸。
通過多年研究積累，我國(guó)在激光全色顯示技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)擁有較完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)鏈，持有100余項(xiàng)專利。中國(guó)科學(xué)院光電研究院的科研團(tuán)體系統(tǒng)地研究了激光顯示的關(guān)鍵技術(shù)問題，自主提出了包括激光光源模組、勻場(chǎng)整形照明系統(tǒng)、消相干技術(shù)和系統(tǒng)集成的4大技術(shù)解決方案，形成了具有鮮明實(shí)用化特色的專利技術(shù)，努力構(gòu)建完整的知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。“我們擁有的大色域激光顯示核心專利，幾乎覆蓋了大色域激光顯示技術(shù)最基礎(chǔ)的部分。”畢勇研究員自豪地告訴記者。這些為激光顯示領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化奠定了重要的基礎(chǔ)。
走向市場(chǎng)
通過自主創(chuàng)新和系統(tǒng)優(yōu)化集成，2006年5月7日，我國(guó)成功集成出200英寸激光投影顯示工程樣機(jī)，這標(biāo)志我國(guó)在主流的投影式激光顯示技術(shù)領(lǐng)域已具備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)。
2006年7月，中國(guó)科學(xué)院光電研究院以知識(shí)產(chǎn)權(quán)和專有技術(shù)投資的方式，通過產(chǎn)研結(jié)合的模式與社會(huì)資本合資成立“北京中視中科光電技術(shù)有限公司”（以下簡(jiǎn)稱“中視中科”），產(chǎn)研聯(lián)合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，開展激光顯示光源模組的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售業(yè)務(wù)，為電視機(jī)、投影機(jī)、放映機(jī)等終端產(chǎn)品生產(chǎn)廠家提供關(guān)鍵核心模組和激光顯示技術(shù)整體解決方案。
2007年5月，中視中科在北京市永豐產(chǎn)業(yè)基地建成我國(guó)第一個(gè)激光顯示示范基地，可滿足激光顯示技術(shù)核心模組研發(fā)與生產(chǎn)、激光顯示系統(tǒng)集成、調(diào)試的要求，具備開展激光家庭影院和超大屏幕顯示系統(tǒng)的集成條件。
2007年11月，國(guó)家科學(xué)技術(shù)部萬(wàn)鋼部長(zhǎng)和副部長(zhǎng)曹健林視察該基地。萬(wàn)鋼部長(zhǎng)對(duì)激光顯示技術(shù)、樣機(jī)研制的成果和奧運(yùn)應(yīng)用給予了充分肯定，并指出：目前激光顯示的發(fā)展更重要的是產(chǎn)業(yè)化問題，不僅僅要關(guān)注技術(shù)研發(fā)等前端問題，更要關(guān)注市場(chǎng)的應(yīng)用問題，關(guān)注產(chǎn)品的可靠性問題，關(guān)注企業(yè)的資本運(yùn)作、銷售推廣、服務(wù)等后端問題。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
隨著激光顯示技術(shù)工程化工作的不斷推進(jìn)，中視中科先后研發(fā)成功的3000流明（lm）激光前投影產(chǎn)品投入了2008北京奧運(yùn)工程使用，服務(wù)于科技奧運(yùn)。世界首臺(tái)遵循DCI國(guó)際數(shù)字電影規(guī)范的10000流明（lm）激光數(shù)字電影放映機(jī)，通過了中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院檢測(cè)，在全球首次將激光顯示技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電影放映系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從數(shù)字院線、信源編碼到激光數(shù)字放映系統(tǒng)技術(shù)鏈條的有機(jī)結(jié)合，標(biāo)志著激光顯示產(chǎn)業(yè)化已邁出扎實(shí)的第一步。
生物醫(yī)療激光設(shè)備事關(guān)人民群眾的健康生活，在我國(guó)已形成數(shù)十億元的新產(chǎn)業(yè)，并保持了極高的增長(zhǎng)率。目前激光醫(yī)學(xué)在臨床應(yīng)用中主要分為：光動(dòng)力治療、強(qiáng)激光治療和弱激光治療三類。具有精確選擇作用特點(diǎn)的光動(dòng)力治療是當(dāng)前研究最為活躍、發(fā)展最為迅速的激光醫(yī)療技術(shù)，主要在微血管疾病治療方面有重大突破。
強(qiáng)激光治療技術(shù)是目前臨床應(yīng)用最廣泛，最成熟、需求最大的激光醫(yī)療技術(shù)。激光技術(shù)是治療前列腺增生的首選方案，美國(guó)率先研制出燈泵大功率532納米（nm）激光治療設(shè)備。而我國(guó)全固態(tài)倍頻YAG激光器已具備上述設(shè)備的技術(shù)參數(shù)要求，加上全固態(tài)激光所固有的優(yōu)點(diǎn)，特別是其在可見光波段穩(wěn)定高功率的連續(xù)輸出，正適于發(fā)展優(yōu)于國(guó)外現(xiàn)有產(chǎn)品的激光治療設(shè)備，將我國(guó)在全固態(tài)激光上的研究?jī)?yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為激光醫(yī)療應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。
以高功率激光器作為光源，沈陽(yáng)新松機(jī)器人有限公司、武漢楚天激光集團(tuán)有限公司等廠商實(shí)現(xiàn)激光焊接、切割、打孔、精密雕刻、熔覆、合金化、淬火、沖擊硬化等材料處理，主要應(yīng)用于汽車、鐵路、航空航天、石油、化工、礦山、冶金、船舶等重工業(yè)領(lǐng)域。
激光微納制造技術(shù)使超短波長(zhǎng)、超快脈沖全固態(tài)激光技術(shù)與精密加工機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)相結(jié)合并拓展至微納制造領(lǐng)域，將成為取代電子制造信息業(yè)中一些傳統(tǒng)工藝方法的有力競(jìng)爭(zhēng)者；激光顯示技術(shù)是顯示技術(shù)的重大發(fā)展方向，是大色域全色顯示技術(shù)的代表；激光醫(yī)療技術(shù)事關(guān)人民群眾的健康生活，激光光動(dòng)力治療和激光前列腺治療的高效和便捷，可為我國(guó)廣大患者帶來福音。
這些應(yīng)用技術(shù)還具有綜合技術(shù)集成的特點(diǎn)，可帶動(dòng)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的跨越式發(fā)展，形成新的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)群，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。
在“十二五”期間，人工晶體和激光器產(chǎn)業(yè)將在原有優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域繼續(xù)集中力量，確保領(lǐng)先地位；同時(shí)，在優(yōu)勢(shì)關(guān)聯(lián)領(lǐng)域加強(qiáng)力量，延伸已有優(yōu)勢(shì)；在應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域加大支持力度，轉(zhuǎn)化研究?jī)?yōu)勢(shì)。
“十二五”期間，863計(jì)劃將以國(guó)家重大發(fā)展戰(zhàn)略為導(dǎo)向，市場(chǎng)需求為牽引，核心技術(shù)突破為重點(diǎn)，以激光器件技術(shù)開發(fā)突破帶動(dòng)上游的晶體材料和下游的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用技術(shù)鏈的整體貫穿、平衡發(fā)展，將現(xiàn)有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)以全固態(tài)激光技術(shù)為基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)群發(fā)展，產(chǎn)生應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
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