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中科院院士母国光谈我国光电产业发展

2020/05/22 来源:延边信息港

导读

近年来,中国慢慢形成“光谷”热,但背后只有数量的扩张,却没有质量的突出和市场份额的占有。中国科学院院士、光学家母国光分析了我国光电产业低水平

近年来,中国慢慢形成“光谷”热,但背后只有数量的扩张,却没有质量的突出和市场份额的占有。中国科学院院士、光学家母国光分析了我国光电产业低水平重复建设的现状,指出光学产业的未来发展重点宜在数码相机、投影电视、网络光学器件以及围绕多媒体的光学器件,希望中国的光学产业用拥有自主知识产权的优质产品占领市场。

记者:近年来,北京、上海很多地方都加大了对光电子产业的投入,有人认为中国正在形成“光谷”热。

母国光:“光谷”最早是1998年美国亚利桑那大学“光学科学中心”(Optical Science Center)提出来的,之后法国、英国和意大利响应。美国很重视对战略的研究,从市场和可预见到的社会生活的需要来预测光学的发展。1998年,武汉提出建设“光谷”,之后是长春和广州。不少没提“光谷”的地方,如上海、深圳和北京中关村,也多从技术和产业上投入,大力发展光学、光电子、光学工程和微电子加光子工程,中国实际上正在形成有发展空间的光电子产业。从这个意义来说,中国慢慢形成了“光谷”热。

记者:美国的光学,不是仅仅盯在光的一两项产品或技术上,而是内涵很广泛。

母国光:1999年,美国国家研究理事会(National Research Council)出台关于光学的战略研究报告——《驾驭光》(Harnessing Light),可以看作是美国的21世纪的光学工程发展的战略报告。他们不是简单地把光学和光学工程当做单一的产业,而是把社会生活的需求和将来的需求作为研究问题的出发点,怎么发展和驾驭光学才能获得最好的社会效益,提升人类的生活质量。《驾驭光》从6个角度解析光学和光学工程。

一是信息技术和远程通信中的光学。国内外都有共识,将来的通讯主要是光通讯,需要大量的光学和光学器件。所以把传统的光学、现代的电子技术和光子学技术整合在一起发展宽带的光学,发展网络,作为今后网络发展的物质基础和技术基础。但光信息技术涵盖的领域很宽,它包含传输、处理、存储和显示技术。

二是保健医学和生命科学中的光学。医学、生命科学的发展,要求把光的技术、光子的技术应用进去,把光学、光电子技术以及微电子结合起来,应用到医学、生物学里去。激光和光学进入家庭和医院的应用,在未来一二十年是很大的产业。

三是传感、照明和能源中的光学。据我了解,我国长春光机所在信息采集技术方面起到很重要的作用。它的跟踪经纬仪、各种镜头和光学仪器,是美国预见未来20年里很重要的项目。比如,现在我国的卫星能“看”地面多大范围,分辨率是多少?而美国的卫星分辨率是多少?同样的高度,它能看见我们,而我们看不见它,这不等于我们是瞎子吗?这样产生的社会需要,是推动技术和产业发展的重要动力。照明和能源更是影响人类社会生活的重要物质条件,光学技术的任务就在于提供新型高效率的、高亮度的、经济的照明和创造新型的如核聚变的能源,这些技术的每一次进步都会对社会进步产生直接影响。

四是军用光学装备。现代的军事现代化,不妨说就是现代武器的设备、设施的光电化和信息化。没有这些就没有它的自动化。光学在光学工程和军事中的重要性不言而喻。

五是重大制造工业中光学、光电子以及光技术的应用。目前,世界顶尖的技术是芯片,英特尔是世界知名的大芯片厂。芯片刻线可以做到0.5μm、0.28μm、0.1 μm甚至到纳米级。显然,这是顶尖的技术。然而,什么是核心呢?是光学。没有顶尖的光学它怎么能刻画出几μm精度的芯片?用紫外光、更短的X光束刻画是未来的方向。不能解决这个问题,就不能刻画出未来更先进的东西。这种东西现在只有日本能生产,美国自己生产不了。这种重大工业,包括飞机的制造、汽车的制造等,没有光学、光学工程和光电子技术的参与是不行的。所以,它把光学在精密制造中的应用列成仅次于国防工业的第五大项。

六是光学本身的发展。在新的情况下,不再只有那些传统的光学,比如二元光学等。这些新技术的产生,会使得现在的很多设备完全变样。而MOEMS之类的微光机器件,在生物技术、精密制造等领域都有了不起的前景。美国在这里预见的6个方面的光学是未来20年社会的需要,将对人类的生活和行为产生重要的影响。

记者:这个报告给予我们什么启示呢?

母国光:这个报告让我们对光学的发展、光学工程的发展和光电子的发展有些新的思考,而不是要大家跟着媒体的宣传或国际专业公司的广告而拥向同一方向,集中搞一样东西。目前,我国同业们在相关科技项目的申报和企业的产业发展里,都比较集中在某些方面。这一方面可能有过度集中和低水平重复之弊,同时也表现了对于当代光学科学和工程发展趋势缺乏应有的认识之嫌。市场是推动产业发展的前提和动力,而我们现在在光学产业方面还似乎看不到有此综合考虑的形式,似乎看不到有发展得比较好的光学产业,所以美国的这个报告值得深思。

记者:请举例说明光学产业的崛起。

母国光:比如照相机的发展。三四十年前,照相机是珍贵东西,没多少人有照相机。直到20世纪七八十年代后它才开始慢慢普及。那时,德国拥有世界上最好的制造照相机的技术。然而,日本人看到相机在世界市场上有潜在的发展势头,就以“一生悬命”的精神发展相机。现在,全世界制造出来的各种各样的照相机有14亿台,其中50%~60%是日本人造的。日本人从德国人的手里抢夺了照相机市场,先开始做机械的,改善镜头,提高质量;进一步做自动的,再进一步是数码的。不断地改进,不断地更新,不断有自己的知识产权。不仅是照相机被它抢到了,高级镜头也由它来制造,芯片的核心技术也被它掌握了。由于照相机做得好,其它各种精密制造和光学的东西也带上去了。所以,通过照相机产业,现在日本使自己在光学和光学工程领域具有举足轻重的位置。甚至美国的哈勃望远镜也有日本的技术。这说明它是从一个具体的产品来发展自己,一步一步的,而不是很多厂一拥而上。相机这个例子的核心在于创新,以不断创新的产品来占有市场,才是真正的生命力所在。日本并没有成立什么“光谷”,但占领了绝大部分照相机和摄像机市场。它给了我们一个启示,消费性的产品能够既有市场,又能发展工业,是发展光学工程及光学产业的一个非常重要的途径。

记者:现在照相机技术的发展呈现什么样的趋势?它对光学研究提出了什么要求?

母国光:目前,照相机有两个趋势,一个是用化学胶片;另一个是电子成像相机,也就是数码的。从市场来看,数码相机具有很快的发展优势,虽然价钱稍微贵一点儿,质量还差一点儿,但它的发展潜力会很大。因为从整个指标来看,一个单反光的1 5胶卷照相机,最高的分辨率可以达到1600万象素;而现在的数码相机达到600万象素,但与多媒体系统相匹配时它的质量也已够用。数码相机的瓶颈在哪儿呢?首先就是提高分辨率。而分辨率提高不只是光学本身的技术,还需要传感技术好,CCD做得好,微电子技术做得好,CMOS做得更好,所以,实际上是把微电子技术跟现在精密制造技术和光技术合在一起,才能提高数码相机的分辨率;第二就是相机里的存贮芯片也要靠微电子和材料的进步。要妥善解决这两个技术问题并不容易。我国有几家引进的数码相机生产,全部是给外边加工,很少有自己的技术。目前的情况是我们做加工,卖的是别人的牌子,最后出的是别人的产品。但我们能不能克服这些困难呢?问题就在于能不能把相机里面的CCD做得好,把CMOS做得更好,把存贮芯片的密度做得更高,把镜头做得更好,而且成本低廉,这是难点。如果一个企业家有承担风险的胆量投资,网罗人才,集中力量攻之,就不见得不行。但如果只是拿钱去购置设备和引进生产线,进行档次不高的生产,暂时赚些钱,将来一定还是不行。

还有电视和背投。我们现在做CRT电视的各厂,生产线都是引进的。国内现在大概有百十条生产线做CRT,当初都能赚点儿钱,现在都发愁。它们如果不做电视,产值没了,就要关闭。做吧,一台连200块钱都赚不了。因为没有自己创新的技术,CRT完了,厂子也就完了。当然从目前看,CRT还不至于立刻被淘汰。

现在的问题是能不能在照相机、电视机更新和网络换代的时候,抓住时机,努力创新,迎头赶上,而不是“擦肩而过”。

光学和光电子学有很好的市场前途,而且这个新潮会越来越高,数码相机和投影电视以及网络多媒体联接的光电器件,这是一个大市场。如果在这种情况下,我们还是跟在别人后面搞一些加工制造,或者限于引进,结果前面等着我们的还是擦肩而过。如果相反,我们抓住光学和光电子这个新兴的市场,围绕着数码相机、投影电视以及网络多媒体所需的光学器件领域,走自主创新的道路,在技术关键上有所突破,发展自己的品牌,结果就是迎头赶上。

记者:我国光学事业面临这样的机遇,要真正发展好,还需要克服什么不足?

母国光:国内光学事业现在处于新的起点,这是百年不遇的好机会。前两年,深圳举行第三届国际光电子产业博览会,原计划二三百户参展,实际上有千余户参展,很多新企业来参展,产品是新的,人都很年轻。这说明我国光电子产业大有前途,只要坚持在技术的自主知识产权上下大功夫,走自主创新的道路,并在全国同业间协调好,把视野放得宽一点,使得发挥的空间更大,使中国的光学产业用优质产品占领广阔的国际市场。宁波治疗白癫风医院
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