中国工程院院士许祖彦：激光技术为什么是重要战略支撑技术

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中国工程院院士许祖彦

　　在人工智能时代，激光是一种必不可少的工具

　　我国激光技术和产业已经迈入国际领先行列，在关键材料、元件、技术、整机及专利等方面已具备自主可控发展产业的条件

　　我国成为世界上唯一一个能够制造实用化深紫外全固态激光器的国家。这批仪器设备直到今日仍然对国外“禁运”

　　中青年科学家不要都变成科研“富二代”，要争当战略科学家。这有两层含义，一方面，在这个领域我们已经有了一定的“家底”；另一方面，这个“家”未来的发展不能“守成”。中青年科学家不能满足于躺在前人的“功劳簿”上

　　文 |《瞭望》新闻周刊记者 姚友明

　　激光技术被认为是人类在智能化社会生存和发展的必不可少的工具之一。例如在无人驾驶中，车载激光雷达就可以代替人的眼睛，为车辆提供其周边车况的变化情况。

　　当前，主要科技大国都高度重视激光技术的科研与应用，美、日、欧盟等国家和地区相继启动激光技术相关研究计划。我国也十分重视激光技术的研发与应用，在国家重点研发计划“增材制造与激光制造”重点专项拟立项的2018年度项目公示清单中，不乏像高效精密激光增材制造-电解加工整体制造技术和飞秒激光精密制造应用基础研究这些具有前瞻性、战略性意义的项目。

　　“在激光研究和应用领域，我国总体上处于国际先进水平，某些方面是国际领先水平。”中国工程院院士、中国科技大学光学与光学工程系主任许祖彦介绍。

　　许祖彦是我国激光物理和激光技术领域的领军人物之一，他带领团队取得一系列开创性成果：发现光学参量效应相位匹配折返现象的普遍性，发明多波长光参量激光器；带领团队首次研制成功实用化深紫外全固态激光器；率先在国内研制成功激光全色投影显示，提出激光显示产业顶层设计和发展路线图，率领团队研制成功首台三基色LD激光电视；率先在国内开展高光束质量全固态激光研究等。

　　近日，许祖彦接受《瞭望》新闻周刊专访，讲述他在我国激光技术研究和应用领域的思考。

　　激光是人工智能时代必不可少的工具

　　《瞭望》：什么是固体激光？它在我们日常生活中有哪些应用？

　　许祖彦：激光的理论基础起源于物理学家爱因斯坦。1917年爱因斯坦提出了一套全新的技术理论“光与物质相互作用”。这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫“受激辐射的光放大”，简称激光。

　　液体、气体和固体都能产生激光。气体有氩气、二氧化碳，液体中的有机染料等。所谓固体激光，就是在固体内，比如在激光晶体、激光陶瓷、激光玻璃这些东西上产生的激光。固体激光不像气体激光，它不流动、体积小、功能效率高。现在，固体激光的波长是可以改变的，即是可以调谐的。

　　现在我们正在进入人工智能时代，在这个时代，激光是一种必不可少的工具，或者说是手段。比如扫地机器人，如果装上激光雷达，就能在避障和智能化方面拥有更好的表现，能够在最短时间内高效率地完成整个房屋的清洁工作。

　　《瞭望》：你曾说激光显示将成为下一代显示产品的主流，为什么这么说？

　　许祖彦：自主可控地打造新一代显示产品、产业，圆中国人看中国电视的“中国梦”，是我的奋斗目标之一。

　　人类获取信息80%靠视觉。显示是人机交互界面的终端，是通过人眼直接观看的，具备信息传播、观赏娱乐等功能。显示处于信息产业链的终端，市场巨大。现在全球产业规模每年在3500亿美元左右，我国的产业规模也超过了每年4000亿元人民币。显示产业是大国必争之地。

　　上世纪30年代，世界上出现了黑白显示技术，到上世纪50年代，产生了彩色显示技术，再到20世纪末，数字显示技术的出现，解决了显示产品的清晰问题。但之前这些技术，都是国外率先实现原理可行的，中国人想看中国电视的“中国梦”，一直没能实现。

　　激光显示技术虽然早在20世纪60年代就被提出，但直到21世纪初才在我国率先实现了原理可行。其原理是以红、绿、蓝三基色激光为光源，通过调控三色激光强度比、总强度和强度时空分布进行显示。激光显示技术解决的是图像高保真再现问题。激光谱宽窄、方向性好、功率高，能够精准控制在人眼最佳视觉感知区，易实现8K高分辨高对比度，这些特点是其他所有显示光源无法同时具备的；激光显示还有一个优势就是观看舒适度高、护眼，因为它是漫反射成像、全像素发光、无短波蓝光。根据中国电子技术标准化研究院的报告，激光显示技术具有良好的舒适度，低视觉疲劳，并且没有短波蓝光的伤害。

　　近20年来，激光显示在我国经历了从原理可行、技术可行到产业可行的三个发展阶段。特别是2015年，杭州中科极光科技有限公司建成国内首条三基色LD激光显示生产示范线，2017年推出世界首台三基色LD激光电视产品。到2019年，我国激光显示企业已有27家，年产值超过150亿元。我国激光技术和产业已经迈入国际领先行列，在关键材料、元件、技术、整机及专利等方面已具备自主可控发展产业的条件。从技术到产业，应该说我们在这个领域已经达到了国际领先水平，我们已经有能力结束进口显示产线的历史，圆中国人看中国电视的“中国梦”。

　　2018年底，我们团队完成了中宣部委托、工信部下达的“中国新型显示产业发展研究”国家智库重大战略咨询课题。我们建议：以激光显示产业为主要发展方向，百花齐放，开发诸如电子纸显示在电子书等领域、发光二极管（LED）显示技术在室内外大屏幕显示方面的特色市场。

　　在第十七届中国（天津）国际装备制造业博览会上，激光切割机进行金属切割作业演示（6月3日摄） 孙凡越摄/本刊

　　激光技术是我国重要的战略支撑技术

　　《瞭望》：为什么说激光技术是我国重要的战略支撑技术？

　　许祖彦：凡是我国有战略需求而又买不来的技术，就是战略支撑技术。