世界上臺(tái)激光器誕生于1960年，我國也于1961年研制出臺(tái)激光器，距今已有半個(gè)世紀(jì)了。50年來，激光技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展迅猛，已與多個(gè)學(xué)科相結(jié)合形成多個(gè)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，比如光電技術(shù)，激光醫(yī)療與生物光子學(xué)、激光加工技術(shù)、激光檢測與計(jì)量技術(shù)、激光全息技術(shù)、激光光譜分析技術(shù)、非線性光學(xué)、超快激光學(xué)、激光化學(xué)、量子光學(xué)、激光雷達(dá)、激光制導(dǎo)、激光分離同位素、激光可控核聚變、激光武器等等。

這些交叉技術(shù)與新的學(xué)科的出現(xiàn)，大大地推動(dòng)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。經(jīng)過近50年的艱苦努力，我國激光技術(shù)研究獲得重大突破，激光產(chǎn)業(yè)也從無到有，我國激光加工產(chǎn)業(yè)一直呈指數(shù)增長，成為我國科學(xué)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中最活躍的產(chǎn)業(yè)之一。

目前，全國共有5個(gè)激光技術(shù)研究中心，10多個(gè)研究機(jī)構(gòu)；有21個(gè)省、市生產(chǎn)和銷售激光產(chǎn)品，常年有定型產(chǎn)品生產(chǎn)和銷售、并形成一定規(guī)模的單位有200多家。

目前國內(nèi)激光企業(yè)主要集中在湖北、北京、江蘇、上海、和廣東(含深圳、珠海特區(qū))等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省市。已基本形成以上述省市為主體的華中、環(huán)渤海灣、長江三角洲、珠江三角洲四大激光產(chǎn)業(yè)群，激光晶體、關(guān)鍵元器件、配套件、激光器、激光系統(tǒng)、應(yīng)用開發(fā)、公共服務(wù)平臺(tái)已形成較完整的激光產(chǎn)業(yè)鏈。

激光應(yīng)用主要分為工業(yè)、醫(yī)療、商業(yè)、科研、信息和軍事六個(gè)領(lǐng)域。我國激光加工產(chǎn)業(yè)規(guī)模十幾年間增長了近500多倍。在工業(yè)激光應(yīng)用中，主要有材料加工和測量控制兩大類。

激光材料加工則是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對材料(包括金屬與非金屬)進(jìn)行激光切割、激光焊接、激光表面處理、激光打孔、激光微加工和激光標(biāo)刻。

激光材料加工技術(shù)是涉及到光、機(jī)、電、算、材料及檢測等多門學(xué)科的一門綜合技術(shù)。發(fā)展激光技術(shù)，推動(dòng)激光應(yīng)用，我們不能只從某一方面來談，而是要綜合這些學(xué)科全盤考慮。為了便于描述和研究，抓住典型，我們以激光產(chǎn)業(yè)鏈為主線索來談激光技術(shù)的發(fā)展，但激光產(chǎn)業(yè)鏈也還是一個(gè)大課題，我主要分析工業(yè)激光應(yīng)用系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)鏈。

工業(yè)激光應(yīng)用系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)該由下面四個(gè)方面組成：激光應(yīng)用、激光加工系統(tǒng)、激光器和激光配件。可以看到，每一個(gè)激光應(yīng)用領(lǐng)域都可以形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，每一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈一定包括激光加工系統(tǒng)、激光器和激光配件?，F(xiàn)在，最成熟的激光產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)該是工業(yè)激光應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈，它包括激光切割產(chǎn)業(yè)鏈、激光焊接產(chǎn)業(yè)鏈、激光打標(biāo)產(chǎn)業(yè)鏈、激光表面處理產(chǎn)業(yè)鏈、激光打孔產(chǎn)業(yè)鏈等等。

所以任何一個(gè)小的產(chǎn)業(yè)鏈都有它自身的發(fā)展過程和特點(diǎn)，該鏈中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都很重要，任何一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)展不充分或發(fā)展滯后，這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈就不完整，就很難得到蓬勃發(fā)展。

我國激光加工應(yīng)用分類，激光切割占21.84%，激光標(biāo)記占45.35%，激光焊接占11.4%，三者合計(jì)占78.59%。為了將產(chǎn)業(yè)鏈的環(huán)節(jié)分析清楚，作為典型案例，我主要對工業(yè)激光應(yīng)用最重要的激光切割產(chǎn)業(yè)鏈、激光焊接產(chǎn)業(yè)鏈、激光打標(biāo)產(chǎn)業(yè)鏈等三個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈和各組成部分進(jìn)行詳細(xì)分析，找出我們在這些產(chǎn)業(yè)鏈里的優(yōu)勢和問題，并指出我們應(yīng)該如何突破瓶頸，壯大產(chǎn)業(yè)鏈，做大做強(qiáng)我們的激光產(chǎn)業(yè)。

一、激光切割產(chǎn)業(yè)鏈

目前，激光切割應(yīng)用包括高功率二氧化碳激光切割機(jī)、中小功率二氧化碳激光切割機(jī)、Nd:YAG激光切割機(jī)，另一個(gè)近來最熱門的應(yīng)用是高功率光纖激光切割機(jī)。一般來說，5mm以上鋼板主要用二氧化碳激光器，但5mm以下的切割用Nd:YAG激光器的越來越多，這些得益于高功率Nd:YAG激光器越來越成熟。

非金屬材料主要用1000W以下的二氧化碳激光器。我國激光加工設(shè)備中激光切割設(shè)備規(guī)模約為15億元人民幣，其中中小功率激光切割設(shè)備市場規(guī)模為4.02億元，而中小功率激光切割加工設(shè)備以低價(jià)位的玻璃管激光切割加工設(shè)備為主，約占中小功率激光切割加工設(shè)備85.57%的市場份額，約為3.44億元。所以主要的切割應(yīng)用還是二氧化碳激光切割機(jī)和Nd:YAG激光切割機(jī)。

激光切割適用于汽車行業(yè)、計(jì)算機(jī)、電氣機(jī)殼、木刀模業(yè)、各種金屬零件和特殊材料的切割，如圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、2mm以下的電子機(jī)件用銅板、一些金屬網(wǎng)板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍亞鉛鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、石英玻璃、硅橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業(yè)使用的鈦合金等等。

從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來說，激光切割應(yīng)用主要包括激光切割工藝和激光切割機(jī)。切割工藝研究主要包括材料、檢測和分析，幾乎所有的研究都在大專院校和研究所，企業(yè)則主要做一些簡單的切割試驗(yàn)，沒有完善的儀器和分析手段，更多的靠反復(fù)試驗(yàn)和簡單的分析方法，如放大鏡看看，用手摸摸，很少去分析材料成分的變化。

目前國內(nèi)有很強(qiáng)的激光切割機(jī)生產(chǎn)能力，包括設(shè)計(jì)制造切割系統(tǒng)、導(dǎo)光系統(tǒng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及其關(guān)鍵零部件，也有很強(qiáng)的軟件開發(fā)能力，生產(chǎn)高功率二氧化碳激光切割機(jī)典型企業(yè)包括武漢法利萊、楚天激光、上海團(tuán)結(jié)普瑞瑪、深圳大族等，但切割機(jī)中的二氧化碳激光器和聚焦鏡則大部分依靠進(jìn)口，切割機(jī)中幾乎一半的成本是激光器，所以我們基本上是在中國打洋工，很大部分利潤被外國公司拿走了。

就高功率二氧化碳激光器的功率指標(biāo)來看，武漢科威晶可以生產(chǎn)高達(dá)4kW的激光器和正在開發(fā)7kW激光器，南京東方可以生產(chǎn)4kW激光器，南京通快可以生產(chǎn)3200W激光器。

但這些公司含有合資或引進(jìn)國外技術(shù)的成分，激光器中的關(guān)鍵零部件也是依靠進(jìn)口，比如風(fēng)機(jī)和諧振腔鏡片等。在低功率二氧化碳激光切割應(yīng)用中，我國是產(chǎn)銷量的國家，不僅占領(lǐng)國內(nèi)市場，并且大量出口，形成了最成熟的中小功率二氧化碳激光切割機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈，包括系統(tǒng)集成、激光器生產(chǎn)和相關(guān)的激光配件。

典型廠家有武漢眾泰、三工、金運(yùn)、東莞粵銘、濟(jì)南金威刻等，但我們的產(chǎn)品也是以低端的直流激勵(lì)的玻璃管二氧化碳激光器為主，價(jià)格低，品質(zhì)一般，而高端的射頻激勵(lì)二氧化碳激光器只有南京晨銳達(dá)一家可以生產(chǎn)和供應(yīng)市場，但產(chǎn)量很小，功率只有50W。

值得慶幸的是，與之相關(guān)的激光配件如光學(xué)元器件、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和控制軟件等已經(jīng)相當(dāng)成熟。

高功率Nd:YAG激光切割是近年來中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快的一個(gè)新型產(chǎn)業(yè)鏈，主要?jiǎng)恿碓从诒′摪迩懈詈透吖β蔔d:YAG激光器發(fā)展的相對成熟。

在5mm以下鋼板切割中，使用固體激光器切割機(jī)整體投資較低，適合中小企業(yè)自主采購?，F(xiàn)在主要用的是500W脈沖固體激光器，該激光器相關(guān)的產(chǎn)業(yè)如激光電源、金屬和陶瓷泵浦腔等也發(fā)展比較成熟，質(zhì)量也已達(dá)到產(chǎn)業(yè)化要求。

激光器和配件的主要廠家有武漢新特、中谷、北京華澤宏大等，典型激光切割機(jī)廠家有武漢華俄、奧華、華工激光、天琪、金運(yùn)、廣州瑞通等，武漢在全國具有優(yōu)勢，在開發(fā)生產(chǎn)高功率固體激光器和切割機(jī)的廠家也比較多。主要元器件都是國產(chǎn)的，所有產(chǎn)品在價(jià)格上很有優(yōu)勢。目前，攻關(guān)主要是在高功率下怎樣獲得高光束質(zhì)量和高峰值功率，以便取得更好的切割質(zhì)量。

綜上所述，我們還需要加強(qiáng)激光切割技術(shù)研究。對現(xiàn)有的激光切割系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，提供性能好、價(jià)格便宜的數(shù)控高功率二氧化碳激光切割機(jī)，并開展相應(yīng)的激光器和切割工藝的研究，使該工藝廣泛用于材料加工、汽車、航天及造船等領(lǐng)域，并重點(diǎn)在激光器外圍裝置，如導(dǎo)光系統(tǒng)、過程監(jiān)測和控制、噴嘴、浮動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和研制以及CAD/CAM等方面開展工作。

二、激光焊接產(chǎn)業(yè)鏈

激光焊接是在激光加工中應(yīng)用較早和發(fā)展相對成熟的產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)應(yīng)用于汽車車身厚薄板、汽車零件、鋰電池、起搏器、首飾、密封繼電器等密封器件以及各種不允許焊接污染和變形的器件焊接。目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器、光纖耦合半導(dǎo)體激光器和光纖激光器。值得一提的是用光纖耦合半導(dǎo)體激光器直接用于金屬和非金屬的焊接，大大提高了焊接效率，減少了投資成本。

從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來說，激光焊接應(yīng)用主要包括激光焊接工藝和激光焊接機(jī)。激光焊接工藝比切割工藝復(fù)雜，焊接質(zhì)量不僅與激光器參數(shù)相關(guān)，也與激光焊接參數(shù)息息相關(guān)。同一臺(tái)激光焊接機(jī)，使用不同的參數(shù)所達(dá)到的焊接效果可能天壤之別。

現(xiàn)在對激光焊接質(zhì)量在線檢測與控制已有研究，利用等離子體的光、聲、電荷信號(hào)對激光焊接過程進(jìn)行檢測，近年來已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，少數(shù)研究成果已達(dá)到了閉環(huán)控制的程度。

激光焊接機(jī)由三大部分組成：焊接機(jī)系統(tǒng)、激光器和激光配件。焊接機(jī)系統(tǒng)主要包括導(dǎo)光和焦距系統(tǒng)、移動(dòng)和控制系統(tǒng)等，目前這些系統(tǒng)無論是二氧化碳還是固體激光系統(tǒng)都發(fā)展很成熟，激光設(shè)備廠家的集成能力也很強(qiáng)，典型廠家有楚天激光、團(tuán)結(jié)激光、廣州瑞通、世紀(jì)華天等，還有大量的激光焊接機(jī)出口，特別是在首飾行業(yè)廣泛應(yīng)用的點(diǎn)焊機(jī)出口量很大。

在激光器方面，脈沖固體激光器和橫流二氧化碳激光器全部是國產(chǎn)的，并且質(zhì)量也達(dá)到工業(yè)化的要求，典型廠家有團(tuán)結(jié)激光、金石凱、沈陽新大陸、新特光電等，高功率軸流二氧化碳激光器、光纖耦合半導(dǎo)體激光器和高功率光纖激光器則基本依耐進(jìn)口。

焊接用固體激光配件方面，激光電源、泵浦腔、激光燈、光學(xué)元器件、制冷系統(tǒng)、移動(dòng)電機(jī)和控制等技術(shù)發(fā)展都很成熟，以國產(chǎn)器件為主，典型廠家有武漢中谷、新特光電、華澤宏大等。

從發(fā)展角度來看，我們應(yīng)該重點(diǎn)研究激光焊接用的高功率固體激光器、高功率半導(dǎo)體激光器和高功率光纖激光器，同時(shí)加強(qiáng)激光焊接工藝及材料、焊接工藝對設(shè)備要求及焊接過程參數(shù)監(jiān)測和控制技術(shù)研究，從而掌握普通鋼材、有色金屬及特殊鋼材的焊接工藝。

三、激光打標(biāo)產(chǎn)業(yè)鏈

激光打標(biāo)在我國是大激光加工設(shè)備產(chǎn)業(yè)，使用最廣泛，設(shè)備也是最多，生產(chǎn)廠家也特別多，幾乎所有的激光公司都生產(chǎn)或組裝激光打標(biāo)機(jī)。大族激光是以打標(biāo)機(jī)為主打產(chǎn)品的上市公司，也是全球的打標(biāo)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，其中半數(shù)產(chǎn)品出口。所以說我國是打標(biāo)機(jī)生產(chǎn)和使用強(qiáng)國。

激光打標(biāo)產(chǎn)業(yè)鏈包括激光打標(biāo)機(jī)和打標(biāo)工藝兩個(gè)方面，相對來說，打標(biāo)工藝比切割和焊接要簡單一些，但如果是紫外激光打標(biāo)和彩色激光打標(biāo)就不容易了，打標(biāo)機(jī)理也比較復(fù)雜。通常打標(biāo)都是雕刻深度或熱效應(yīng)與本色材料形成反差而出現(xiàn)標(biāo)記，更多的是物理變化。

我國制造打標(biāo)機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)相當(dāng)成熟，并且出現(xiàn)了很多分工協(xié)作的跡象，形成各種與打標(biāo)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)配套的專業(yè)上游的配件公司，如激光電源公司專業(yè)生產(chǎn)燈電源、半導(dǎo)體激光電源、Q開關(guān)電源，光學(xué)公司生產(chǎn)鏡片、擴(kuò)束鏡、場鏡，電機(jī)公司專業(yè)生產(chǎn)振鏡、振鏡驅(qū)動(dòng)卡，軟件公司專業(yè)生產(chǎn)激光打標(biāo)軟件和控制接口，機(jī)加工公司專業(yè)生產(chǎn)機(jī)柜、精密機(jī)械零件，也有提供全套打標(biāo)機(jī)配件的一站式專業(yè)配套配件公司。

打標(biāo)機(jī)里用的激光器品種很多，氣體激光器有脈沖二氧化碳激光器、連續(xù)波二氧化碳激光器、準(zhǔn)分子激光器等，但主要是連續(xù)波二氧化碳激光器。我國自己生產(chǎn)的激光器基本上都是直流激勵(lì)的玻璃管二氧化碳激光器，其優(yōu)勢是成本低，但是光束質(zhì)量和使用壽命都存在問題，但該激光器大量用于激光醫(yī)療，基本滿足激光醫(yī)療的要求。射頻激勵(lì)的二氧化碳激光器基本上都是進(jìn)口，以Coherent、Synrad和Universal壟斷國內(nèi)市場，并且價(jià)格不低。

燈泵浦和半導(dǎo)體側(cè)泵固體激光器基本上以國產(chǎn)為主，相關(guān)配件如燈、棒、光學(xué)鏡片、泵浦腔、激光電源、Q開關(guān)電源、半導(dǎo)體激光電源等都是以國產(chǎn)為主，但聲光Q開關(guān)和泵浦腔里的陶瓷反射體以進(jìn)口為主。

半導(dǎo)體端泵激光器中，1064nm和532nm波長激光器以國產(chǎn)為主，但355nm和266nm波長激光器以進(jìn)口為主，聲光調(diào)Q激光器的聲光調(diào)制器和驅(qū)動(dòng)器基本上也是以進(jìn)口為主，并且以英國古奇產(chǎn)品壟斷國內(nèi)市場。另外還有TEA脈沖二氧化碳激光器和準(zhǔn)分子激光器用來掩模打標(biāo)，但量小，沒有形成氣候。

四、結(jié)論

我國工業(yè)激光經(jīng)過幾十年的發(fā)展，基本形成較完整的工業(yè)體系和產(chǎn)業(yè)鏈，激光工業(yè)仍然是朝陽行業(yè)，在未來的發(fā)展中，我們應(yīng)該把重點(diǎn)放在產(chǎn)業(yè)鏈的上游產(chǎn)品和技術(shù)，如新型激光器和核心零部件，大力發(fā)展激光技術(shù)，使我國激光技術(shù)走到世界最前列。