国外激光技术开发基本模式的初探及对我国激光技术开发.pdf

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1、第?卷,第 期年!月科 学 技 术 与 辩证法段#,%#&()+,以+(#.#/0(1?,21 34)1,?国外激光技术开发基本模式的 初探及对我国激光技术开发的几点思考王 爱华谢长生崔昆内容提要激光是二十世纪六 十 年代初期发展 起来 的一门断型朴学,它在现代工农业生产、国防建设、通讯、朴研等各个领域正发挥着意来意大 的作用,产生了巨大的径济和私会效益,尤以美国等发达工业国最为突出。本文分析了发达国家激光技术开 发的 形式,得出了四种成功的基本模式,即 独 创型、绘 合型、移植型和禽求型,并结 合我国激光技术 开 发的现状,提出了一 些有利 于我国激尤技术开岌的 几1叙参考建议。一、概述近几

2、十年来,世界科技取得 了前所未有的发展,导致世界范 围内劳动生产率的不断提高,各国经济面貌日新月异1据有关资料统计,在西方发达国家1技术进步在经济增长中的贡献高达5 67左右,可见技术进步是发达资本主义国家经济增长的主要动因。而技术开发 的程度如何,直接决定了技术进步的程度。“技术开发”一词是沿用了日本现成 的名词,在欧美称之为“创新”。技术开发 就丈本质而言,指在科学研究的基础上1把应用研究的成果运用实际,并在实际中发展应用研究成果,选择和寻求各种形式 的技术原理、方法及工艺等,使这些方案能在社会生产、生活、经营管理中加以运 用和推 广,即科学技术潜在的生产能力转化为直接生产能力的过程。激光

3、技术是本世纪六十年代迅速发展起 来的一门高新技术,它经历了三十多年的风风雨雨,如今的激光技术使从前人们提出的“激光是实验室的玩具吗8 的质疑消失贻尽1它已在材料加工 处理、医疗、信息、国防等领域发挥 了巨大的作用。据资料统计,。世界上 激光技术开发所产生的效益在?!年9?:年间以157的年增长率增长,增 长速度最快的是日本和美国1在日、美、欧,激光已成为发展经济的一项重要的产业1近十年来,我国激光技术的研究显然取得了一定成绩,但其应用开发在世界上的地位是微不足道的,这种情况与我国激光技术 研究所投入的力量以及所提供 的“发展高新技术产业”的战略是极不相称的。为此,本文在分析发达国家激光技术开发

4、历程 的基础上,总结出激光技术开发的几种成功模式,进而结合国情,对我国激光技术的开发提出了一些参考性的建议。二、激光技术开发成功的几种基本模式分析;1?独创型技术开发独创型技术开发 是建立 在成熟的荃础研 究之上的,是荃础研究的发展和拓广。没有基础研究的卓越成就,就不可能有独创型技术开发1在激光技术领域,美国是这类技 术开发 的典型代表1与其它科学发明和新 技术的萌生一样,激光技术的间世是科学技术发展到一 定阶段的产物,是许多科学家长期研究和矢志追求的结果1第一台激光器虽于?5。年诞生于美国,但在这之前,美国的科学家同世界各国的科学家合作,进行了大量的前期研究。?1%。9#/、?1 ,和1?1

5、#)#发 明了第一台?1;分子束微波激射器,?!年第一台红宝石微波激射器间世。与此同时,美国还有一批单位 的许多 微波物理学家在思索和研究激光器。机遇总是垂 青于善于迫求的人,+根据?#一2#激光器 的困难,集 中精力研制红宝石激光材料,终于在?56年月首 先发明了世界上第一台红宝石激光器。在 随后的研究和开发中,美国的科学家继续 为激光发展的重要阶段 作出了巨大的贡献。据资料?报道,在激光技 术发展的里程碑上,可看到美国科学家不可磨灭的功勋,如图?由于基础研究硕果累累,到?!。年底,即至第一佑?#%贡献数台激光器的研制不到一年的时间,美国实际运转的激光器至少有 五台。基础研 究和开发研究的有

6、效结合 使得美国的 激光产业 早在?!#年就诞生 了,出现了第一台商 业激光 器红外&一(激光 器。随后?!年,美国的雷声公司又推出了商品化的离子激光器,相干公司推出了第一台?)+工业用的,.激光器/?!0 年 又由12 34 56 7。公司推出了商品化的准分子激 光器。总之,激光 技术发展的三十多年里,美国人独领风骚,这种局面一直维持到八十年代末期。据资料补的统计结果,到?!年 美国、日本和西 欧的光电子 系统 及其元件的销售额分别为8?!亿美元,?9:亿美元和0!亿 美元。九十年代初,日本有超过美国的势头。?%#;加;名司耘;,尸一法一?77为顾问/?!?年又收购了美国著名的康宁公司股份

7、的%),德国激光公司 的9。通过这些合作,他们获取了国外先进技术的第一手 资料。通过这种形式 的技术开发,日本在激光技术领域取得 了巨大的成功。自)年代初,日本、西欧崭露头 角,逐步形成三足 鼎立之势/中期,美国、西欧和日本的激光技术市场各占%)、9:和#:/但到了后 期,日本发展迅速,所占市场的份额 急剧增大,颇有后来居上之 势。日本目前 的光 盘、激光打印机在世界上的销售量 占绝,%,对 优势1另据资料预测,到?!:年时,在激光材 料加工 市场 日本将跃居首位欧、美、日各占#!纬、9#、9!。综合型 技术开发使日本的激光技术在短 短的十几年内,走在了世界的前列。#9移植式技术开发激光从 其

8、物理特性来讲,是 一种特殊的光源 如果这种光源不能为人们所用,就失去了其研究和开发的价值。当今激光技术的研 究和开发,正是根据激光 有四大 特征8单色性、相关性、方向性和高能量密度来进行的。如激光同位素分离。同位素的分离在生命科学和核电站有着重大的应用价值,利用激光优异的单色性,可对不同的同位素进行选择性的激发,然后将它们电离原子情况或离 解分子 情况,最后把电离或离解 的产物与其它不起反应的 同位素分开,达到分离的目的 而过去已有的分离办法常有两种,这两种方法 的缺点是效率低、设备庞大、成本高。染料激光器在分离同位 素中显示了巨大的神威,具有极高的效率,因而美国大力研 究和开发这类激光器,迄

9、今已达到工业生产的 阶段。这是激光技 术移植后,产生新的技术领域的典型代表 厂一一一一一一一门销售额?百分美元?勺口!#%据资料。统计,激光技术移植的技 术领域有&加工、医疗、通讯、光存贮、打印机、测试、条码 扫描、同位素分离等。正是由于激光技术向相关领域的移植极大地推动了激 光技术的开发 应用工作,仅以二极管激光器的开发为例就足以说明这一 点。图%反映了()年+()%年二极管激光器移植的技术领域和 销售量 的增长情况。很显然,由于 二极管 激光技术移植领域的增加,带来的经齐 效益是显著的。技术之间相互移植,导致了新技术的出现,能做出本行技术无法实现的事,其 结果不仅可以形成局部技术的进步,而

10、且也能推动原理性技术 的发 展,是发展激光产业尤其应该注意的开发模式。%需求型技术开发“一,销 售额(移植领域数侈即()毋(男枉年份图%二极管激光器移植领域数和销售额的变化现代汽车工业的发 展,除了要求其主要性能指标优异外,还 要求美观适用的外型。汽车外型 的好坏往往取决于审美时尚,而这种时尚的变 化周期短、速度快。为满足这种需求,对汽车外型的变化已达到每年改变一次的频率按传统的制 造工艺,每改一次外型,要推 出数套完整的冷冲成 形模具,其投资大,尤其用于小批 量生产时,产生 的投入,产 出效益极低。为此,日本通产省于()+()年设立了“超高性能激光应用复合生产系统”的大型规划,确定发展千瓦级

11、系列./&激光加工机。他们将计算机 辅助设计和制造技术应用到激光加工系统上成功地研制出了曲面切割加工系统。这为汽车每年 改变一次外型提 供了极大 的方便,采用激光切割代替传统模具冲压加工所完成 的切边、开窗、冲孔 等,大大节省了模具设计和制造费用,同时也缩短了汽车改型的周期,威得了市场。由于 这类 激光加工系统具有极高 的稳定性和可靠性,在日本的汽车制造业被大力推广,极大地促进了日本汽车工业的 发展。图0反映了十多年来日本用于汽车工业中./&激光器的销售情况。卜一一一一一1一”2丫,一/3怕4 5巧年销售量?台6冬,758,4(),5年 份图0日本汽车工业中./&激 光加工系统的销售情况根据日

12、本本国的市场需 求而开发出来的激光加工系统不仅促进了汽车工业的发展,而且极 大地提高了日本工业激光的水平。仅三菱公司一家,已在芝加哥、洛杉矶和新泽西建立了激光 加工技术 中心,并有;67的三菱产=激光加工 系统出口。可见,以市场为导向,需求型的技术开发模式,可刺激和引导激光技术开发 向健康、正确的方向发展,从而获得巨大的经济效益1三、我国激光技术开发模式的初探中国的激光技术起步得很早?5?年1目前,我们已有数目相 当可观,且素质较高的激光技术人才,国外的激光技术我们基本上占有了1但我国很多先进的激光系统荃本上是进口,而且激光技术应用所产生 的效益并不明显,原因何在呢8回顾我国激光技术的发展可概

13、括为“上得快、跟得慢”。“上得快”是指以中国科学家对激光技术深刻 的理解和敏税的判断力,很快 地抓住苗头,看准 时机,及时做出成绩,在很 多方面还表现 出自己的创造性。“跟得慢”指该项技术的进一步发展,尤其是在形成产品服务的社会体系上,我们总是步履艰难。具体体现在?孤军作战,不善于利 用综 合开发的优势目前,我国激光技术的研究和开发大都在高校和研究所内进 行,与有先进设备和生产技术、丰富的生产和经营经验的大 中型企业 脱离关系1由于高校和研 究所的生产条件差、水平低下,大都以手工作坊式的方法来开发和生产激光设 备。生产出来 的激光设备可靠性差、性 能不稳定,根本无法用于生产1;缺少“中试”环节

14、,直接从 实脸室走向生产从 科学技术转化为生产力的八个主要环节或阶段。来 看,中试 是技术开发的中心环节,在全过程中起到承 上 启下 的作用1由于国家在这一 环节上荃本没有投入,激光技术的研究成果长期处于“样品、“礼品”、“展品”的阶段,便出现了“上得快、跟得慢”的局面。:研究和开 发中不注重 市场雷求,目的不明确由于我国刚从计划经济模式的阴影中摆脱出来,对市场需要什么样的激光技术并不了解或不重视。一味迫求所谓“先进技术”、“国际先进水平”等,只注重实验室的研究成果,没有把科学研究中遇到的问题作为产业技术来研究。因而出现 了严重的研究和开发的比例失调,先进 的技术始终难以迈出实脸室的大门。对国

15、外技术的 消化和吸收不良我国在“六五”、“七五,、“八五”期间1花费大量的外汇从国外引进了一些先进的设备和技术,但引进后未很好地组织力量去消化1即便是组织了一批力量去开发,也是本位主义思想严重,形成了“独家”消化的局面。这种方式既不利于全面地吸收和消化国外技术,也增长了消化周期,贻误了战机1针对上述存在的问题,借鉴发达国家激光技术开发成功的模式,结合国情,我们认为中国的激光技术开发宜以下述模式来进行瞄准国内外市场9引进国外先进技 术9 组织包括研究机构和大 中型企业的综合型研 究开发,甚至与国外合作9研制出有自身特色的产品9抓好生产、销售环节一综合研究和开发中的间题,进行基础研究的突破,并注意

16、激光技术新的移植领域9建立和健全有 中国特色的激光技术开发体系。参考文献王克武8“国外光电子 产品市场近况”,国外激光,?!#年第期第:页。聂宝成8“激光发展年表”,国外激光,?!。年第?#期第一?#页。王克武8“光电子工业的现状与未来”,国外激光,?!9年第:期第?页。王克武8“世界激光工业与市场近况”,哎国外激光,?!9年第?)期第9)页。李慕燕、陈秀娥8“汽车工业 中的激光加工”,国外激光,?!9年第期第9#页。邓树增8科学技术学导论,上海科学技术文献出版社 出版,?!0年版,第?!页。作者 简介8王爱华,男,?!9年?)月生,华中理工 大学材 料科 学 与工程来讲 师,工学硕士。责任编辑8张培 富%