中国工程院院士许祖彦：激光技术为何是重要的战略支撑技术，

中国工程院院士许祖彦

在人工智能时代，激光是不可缺少的工具

我国激光技术和产业已走在国际前列，在重要材料、元件、技术、机械维修及专利等方面具备自主可控的产业发展条件

我国成为世界上唯一能够将深紫外全固态激光器实用化的国家。这些仪器设备至今仍对外国“禁运”

中青年科学家都不应该成为科研的“富二代”，而应该争当战略科学家。这有两层含义，一方面，在这个领域已经有了一定的“家底”，另一方面，这个“家”的未来发展是“守成”不下去的。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不可缺少的工具之一。例如，在无人驾驶中，车载激光雷达可以代替人眼，向车辆提供其周边车况的变化。

目前，主要科技大国相继启动了激光技术科研与应用、美、日、欧盟等国家和地区有关激光技术的研究计划。我国也非常重视激光技术的研发与应用，国家重点研发计划“增材制造与激光制造”重点专项2018年度项目公示清单包括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等前瞻性、有战略意义的项目不少。

“在激光研究和应用领域，我国总体处于国际先进水平，在某些方面处于国际先进水平。”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与激光技术领域的领军人物之一，他带领团队取得了一系列开创性成果：发现光学参量效应相位匹配折返现象的普遍性，发明了多波长光学参量激光器带领团队首次成功应用深紫外全固态激光器。率先在国内成功开发激光全色投影显示，提出了激光显示产业的顶层设计和发展路线图，带领团队研制成功首台三基色LD激光电视，率先在国内开展了高光束质量的全固态激光研究等。

近日，《许祖彦》接受《新闻周刊》采访，讲述了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不可缺少的工具

《瞭望：什么是固体激光在我们的日常生活中有什么应用

许祖彦：激光的理论基础来源于物理学家爱因斯坦。1917年提出了一种全新的技术理论，叫做“光与物质的相互作用”。该理论认为，在构成物质的原子中，不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级，高能级的粒子被某个光子激发，从高能级跳跃（迁移）到低能级，此时，与激发它的光性质相同的光被放射另外，据说在某种状态下，会出现弱光激发强光的现象。这称为“辐射光放大”，简称为激光。

液体、气体和固体可以产生激光。气体有氩气、二氧化碳、液体中的有机染料等。固体激光是指在激光晶体、激光陶瓷、激光玻璃等固体内产生的激光。固体激光器不像气体激光器，不流动，体积小，功能效率高。目前，固体激光器的波长是可改变的，即可调谐的。

现在我们进入了人工智能时代。在这个时代，激光是必不可少的工具或手段。例如，吸尘机器人，安装激光雷达，可以在避障和智能化方面发挥更好的性能，在最短的时间内有效地完成整个住宅的清扫工作。

《瞭望：曾经说过激光显示会成为下一代显示产品的主流，为什么这么说呢

许祖彦：自主可控地打造下一代显示器产品、产业、圆中国人看中国电视的“中国梦”，是我的奋斗目标之一。

人类获得信息80%依赖于视觉。显示是人类交互界面的终端，是通过人眼直接观看的，具有信息传播、观赏娱乐等功能。显示信息产业链上的终端，市场巨大。目前，全球产业规模每年在3500亿美元左右，我国产业规模每年也超过4000亿元。这表明产业是大国的必经之地。

20世纪30年代，世界上出现了黑白显示技术，到了20世纪50年代，彩色显示技术应运而生，再到20世纪末，数字显示技术出现，解决了显示产品的明确问题。但是，以往的技术，在国外还是第一个在原理上可行的，中国人想看中国电视的“中国梦”，却没能实现。

激光显示技术是20世纪60年代提出的，但直到21世纪初才在我国首次实现原理可行性。其原理是以红、绿、蓝三基色激光为光源，通过调节三色激光的强度比、总强度和强度的时空分布来显示。激光显示技术解决的是图像的高保真再现问题。激光光谱宽度窄、方向性好、功率高，可精确控制在人眼非常好的视觉感知区域，容易实现8K的高分辨率高对比度，这些特点是其他所有显示光源不能同时具备的，激光显示的另一优点是是漫反射成像，全像素发光，因为没有短波蓝色光，所以看起来很舒服，保护眼睛。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，激光在我国经历了原理可行、技术可行到产业可行三个发展阶段。特别是2015年，杭州中科极光科技有限公司建成了国内第一条三基色LD激光显示生产示范线，2017年推出了全球第一款三基色LD激光电视产品。截至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在国际上处于领先地位，在重要材料、元件、技术、机械维修及专利等方面具备了自主可控的产业发展条件。从技术到产业，我们应该说在这个领域已经达到了国际领先水平，我们已经结束了进口标识生产线的历史，有能力看到日元中国人看中国电视的“中国梦”。

2018年底，我们团队完成了中央宣传部委托，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。建议：以激光显示产业为主要发展方向，在百花齐放、电子纸显示电子书等领域，开发发光二极管（LED）显示技术在室内外大屏幕显示方面的特色市场。

第17届中国（天津）国际装备制造业博览会上，激光切割机切割金属作业演示（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：激光技术是我国重要战略支撑技术的原因

许祖彦作为我国的战略需要而买不到的技术是战略支持技术。

激光在国家经济社会发展中有很多应用。利用固体激光可以实现制造业的跨越式发展。例如，去年新冠疫情期间，位于西安的公司凭借超高速激光精密制孔方向多年的技术积累，突破了我国企业生产防护口罩熔布材料时存在的纺丝板技术瓶颈。该技术投入市场后，有效提高了纺丝孔的加工质量，进一步为实现熔布国产加工迈出了一大步。

激光技术作为我国重要的战略支撑技术之一，支撑作用主要体现在两个方面：一是支撑科研前沿，二是支撑国家高新技术产业。

在支撑科研前沿方面，2013年，我参加的国家重大科研装备开发项目“深紫外固体激光源前沿装备开发项目”验收合格，成功研制出该系列科研装备，使我国成为世界上唯一一个能实用化深紫外全固体激光的国家。这些仪器设备研制成功，利用石墨烯、高温超导、拓扑绝缘体、宽带禁带半导体、催化剂等研究取得的重要成果，在国际上领先我国深紫外领域科研水平，在物理、化学、材料、在信息等领域开辟了若干新的多学科交叉前沿。这些成果得到了国外学者的高度评价，这套仪器设备到今天仍然对国外“禁运”。

在高科技方面，我们列举两个案例。一个是中科院顾瑛院士的例子，她用激光治疗常规血管病，创造了“顾式疗法”。另一个是中国科学院半导体研究所研究员林学春的例子，他开发了激光清洗汽车轮胎模具国产化配套方法，所制造的配套设备不仅环保、安全高效，而且降低了我国历来对德国进口类似产品的依赖。

《瞭望：如何评价我国激光技术发展的国际地位

许祖彦：在激光研究和应用领域，我国总体处于国际先进水平，几个方面处于国际先进水平。例如，刚才提到的“顾式疗法”和“深紫外固体激光源前沿装备开发项目”，都是国际领先的。例如，林学春研究员激光清洗汽车轮胎模具国产化配套方法，这属于国际先进水平。

我国激光技术应用方面在许多方向上都有突破和发展。用激光通信很好地能的是中国工程院的余少华院士。他长期从事光纤通信和网络技术研究，主持国家973和863等10多个项目，均实现了成果转化和大量应用是我国电信传输网SDH（同步数字系统）和互联网（包括以太网）两个网络融合的开拓者之一。

在一些精密仪器制造行业，激光导航也是未来产业应用的重要方向。有了先进的激光导航技术，机器人工人可以在工厂高效工作。

“追逐光明”成为热潮

《瞭望》：今年6月，陕西省发布了“追光计划”，聚焦先进激光与光子制造、光子材料与芯片、光子传感三个重点领域，期待光子技术原始创新和发展产业高地。你觉得这个发展方向怎么样。

许祖彦：光子产业是21世纪最具战略性、基础性、先导性的新兴产业之一。随着世界集成电路产业的发展，光子有取代电子的趋势。光子产业将成为未来整个信息产业的基石，迎来爆炸性增长。

“逐光”在世界上已经成为科学界的潮流：2013年，美国国家科研委员会发布了《光学与光子学：美国必不可少的关键技术》，为光子科技的发展和应用提供了前瞻性的引导和支持，2014年，欧盟“地平线2020”计划开始实施光子技术作为决定工业生存和未来竞争力的六个重要因素之一，投入巨资建设。我国也不甘心在这个领域落后。今年，信息光子技术被列入“十四五”国家重点研发计划重点专项。

西安有着丰富的科教资源和科技人才优势，中科院西安光学精密机械研究所的条纹相机，以及使用激光程序为我国航天器提供登月控制方案，都给我留下过非常深刻的印象。西安光机所目前正在全面发展光电，这是一种科学的发展理念，而且有比较成熟高效的科研成果转化模式，这是一种发展优势。总体来看，陕西无论是技术优势还是政策支持，都是光子产业发展的非常好的条件。

《瞭望：关于年轻科研人员成长的建议

许祖彦：我国在激光技术研究和应用领域缺乏高端人才。希望中青年科学家都不要成为科研“富二代”，而是成为战略科学家。这有两层含义，一方面，在这个领域已经有了一定的“家底”，另一方面，这个“家”的未来发展是“守成”不下去的。中青年科学家不能满足于躺在前人的《功劳簿》上。

目前，我国研发人员总量已保持在世界前列，但关键岗位核心人才仍然不足，高校人才培养与社会发展需求存在一定程度的偏差。目前，我国急需具有国际学术领先能力和产业发展领先能力的领先型科技人才。

同时，我国现行的科研人才培养体制还需要进一步优化，比如把一些好的科研苗子送去培养。

在科研人员待遇方面，我们在弘扬艰苦奋斗精神的同时，要根据社会发展调整科研人员薪酬分配的体制机制，及时跟上社会发展趋势。

此外，对于可能成为战略科学家的年轻人，国家应考虑给予适当的培养途径和重点培养方案。