中國是否準備好了進入光學時代

中國是否準備好了進入光學時代

縱觀人類文明的發(fā)展史，科學技術革命“是一種在歷史上起推動作用的、革命的力量”，主要是通過促進人們的生產方式、生活方式和思維方式的變革來推動社會的發(fā)展。

人類社會從原始社會發(fā)展到今天，大致可以分為農耕文明和工業(yè)文明。根據馬克思歷史唯物主義的哲學體系，“生產力與生產關系的矛盾，是推動人類社會發(fā)展的基本動力”，而且認為生產力的三要素分別為：以生產工具為主的勞動資料；引入生產過程的勞動對象；具有一定生產經驗與勞動技能的勞動者。筆者客觀的認為，勞動資料和勞動對象的核心內容應該是生產方式。

從生產方式的角度來看待科技工業(yè)革命，農耕文明是以“力加工”的生產方式，影響了人類社會幾千年；值得人類自豪的工業(yè)文明，也分別經歷了三次科技工業(yè)革命，筆者客觀的從加工方式的角度進行分類，分別認為是：火加工、電加工和光加工。為什么這么分類呢？

綜合來看三次科技工業(yè)革命主要標志：第一次是18世紀60年代蒸汽機的廣泛應用，火加工生產工具的出現；第二次是19世紀70年代電力的廣泛應用，電加工生產工具的出現；第三次是20世紀50年代在原子能技術、電腦技術、空間技術、激光技術和生物學技術等領域取得的重大突破，光加工生產工具的出現。

以光加工為表現形式的第三次工業(yè)革命，通過新型的激光核聚變技術(原子能技術)、光子電腦技術(電腦技術)、激光通信技術、激光測量技術、激光加工技術、激光增材制造技術、激光生物學技術等等，正推動著國際經濟格局的調整。科學技術的發(fā)展，使世界各國經濟相互依存更加緊密，科學技術的競爭也進一步擴大了發(fā)達國家同不少發(fā)展中國家的經濟差距。因而，第三次科技革命對每一個發(fā)展中國家，特別中國來說，既是機遇，又是挑戰(zhàn)。

激光是20世紀以來，繼原子能、電腦、半導體之后，人類的又一重大發(fā)明，被稱為“最快的刀”、 “最準的尺”、“最亮的光”和“奇異的激光”。激光的原理早在 1916年已被著名的美國物理學家愛因斯坦發(fā)現，但直到 1960 年激光才被首次成功制造。

激光是在有理論準備和生產實踐迫切需要的背景下應運而生的，它一問世，就獲得了異乎尋常的飛快發(fā)展。激光可使人們有效地利用前所未有的先進加工方式，去獲得空前的效益和成果，從而促進了生產力的飛速發(fā)展。

激光已在人類社會發(fā)展中發(fā)揮了三個不可替代的作用：

1、已全面滲透到交叉學科中，催生了光纖通信、激光光譜、激光測距、激光雷達、激光打標、激光切割、激光焊接、激光武器、激光唱片、激光指示器、激光矯視、激光美容、激光掃描、激光滅蚊器、激光通信、激光生物學、激光醫(yī)學、激光微制造、激光3D列印等幾十個新學科。

2、在各國經濟發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用，2010年美國評估了工業(yè)制造、交通運輸、生物醫(yī)藥、信息通信等領域由激光科技應用拓展形成的經濟貢獻，達到7.5萬億美元；

3、在世界各國國家安全和國防現代化中發(fā)揮不可替代的作用。

激光器由激勵源、工作物質和諧振腔三個部分構成。隨著半個多世紀激光器技術的不斷進步，特別是在工作物質的選擇、諧振腔和激勵源的結構設計、制冷散熱技術、光纖耦合技術等方面的不斷改善，激光器也變得電光效率更高、光束質量更好、輸出功率更大、傳輸更加柔性、穩(wěn)定性和可靠性更高。

激光器也從最開始的小功率固體激光器，經歷了大功率CO2激光器、燈泵浦激光器、全固態(tài)YAG激光器、Disk激光器、光纖激光器到半導體激光器；輸出方式也從光學輸出、導光臂到光纖。

目前，行業(yè)內公認大功率Disk激光器和光纖激光器是市場的主流，高功率、高亮度半導體激光器是未來。特別是這些光纖輸出的高功率激光器與智能機器人、自動化生產線、大數據的工藝加工技術資料庫和系統(tǒng)解決方案模擬資料庫結合，將會引領全世界的先進位造業(yè)，并將對全世界的工業(yè)智能化進程產生深遠的影響。

例如，汽車零部件和整車領域的激光焊接、激光切割、自動化上下料、自動噴漆的工作站和自動化生產線；工程機械行業(yè)零部件的激光復合焊接、激光落料、自動搬運等工作站和生產線；醫(yī)療器械行業(yè)的激光維加工、激光焊接和激光切割；冶金行業(yè)的不等厚的激光拼焊生產線、鋼卷線上拼焊生產線、線上激光落料系統(tǒng)、冶金部件軋輥等的激光再制造裝備等等；石化行業(yè)各類裝備的激光焊接、激光切割、激光再制造等等；航空航天領域的激光焊接、三維激光切割、激光增材制造等等；電子電器、光伏、顯示面板等等行業(yè)激光維加工生產線(激光打標、激光劃線、激光刻蝕、激光打孔等等)

激光加工技術作為先進位造產業(yè)的核心加工方式，憑藉其高效率、高質量、污染小、節(jié)能環(huán)保、自動化程度高等優(yōu)點正逐漸替代傳統(tǒng)的加工制造方式。

目前，德國、日本和美國成為激光產業(yè)的主導國家，并產生了諸如通快公司、羅芬公司，相干、光譜物理、IPG等著名公司，幾乎壟斷了國際市場。2013年，我國激光市場已突破200億元規(guī)模，近幾年年均增長率約18%～22%，已經成為最大的世界激光加工產品市場。

同時，隨著我國重大基礎設施和重大科技專項的不斷發(fā)展，激光技術正在向多個領域滲透和擴散，市場潛力巨大。然而，我國大部分激光企業(yè)缺少自主創(chuàng)新和核心技術，大都采取進口激光器及零部件進行簡單粗放的集成；激光加工工業(yè)基礎水平也比較低，正面臨著快速發(fā)展和不斷創(chuàng)新的局面。未來通過提升核心器件的自主研發(fā)能力，和提高激光加工工藝的技術水平，將給我國的激光企業(yè)提供更多的發(fā)展機會。

人類社會將邁入光的世界，以光加工為表現形式的第三次工業(yè)革命即將到來，中國準備好沒有？