激光技術(shù)如何為科技強(qiáng)國(guó)再做貢獻(xiàn)

習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)科技創(chuàng)新大會(huì)、中國(guó)科學(xué)院第十八次院士大會(huì)和中國(guó)工程院第十三次院士大會(huì)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)第九次全國(guó)代表大會(huì)上提出，我國(guó)要成為世界科技強(qiáng)國(guó)。這個(gè)宏偉目標(biāo)是中國(guó)人民的百年夙愿，也是先賢先烈們的血染宏圖，這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)將是中華民族永垂青史的百年偉業(yè)。

歷史的發(fā)展正在從速度型、數(shù)量型向質(zhì)量型、效益型轉(zhuǎn)型。為此，必須培育新的發(fā)展動(dòng)能，擺脫對(duì)粗放發(fā)展路徑的依賴。這個(gè)新動(dòng)能的核心就是創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，這對(duì)科技工作者提出了更高的要求，也是科技界應(yīng)有的使命擔(dān)當(dāng)。

2020年是激光發(fā)明60周年，這是20世紀(jì)最重大的科學(xué)技術(shù)成就之一。激光技術(shù)已經(jīng)發(fā)揮了一系列顛覆性的作用，激光技術(shù)也是典型的軍民兩用技術(shù)。

今天，激光技術(shù)繼續(xù)推動(dòng)著前沿基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展，并且為人類提供新的工具、新的裝備，孕育新的產(chǎn)業(yè)，已成為國(guó)家創(chuàng)新能力和核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵之一。

激光制造為科技強(qiáng)國(guó)起到不可替代的作用

基礎(chǔ)科學(xué)是科技強(qiáng)國(guó)之根，激光的發(fā)明正是物理學(xué)基礎(chǔ)研究的新突破、新發(fā)展。激光技術(shù)出現(xiàn)后又提供了嶄新的手段，促進(jìn)了基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展。

20世紀(jì)初，年輕的愛(ài)因斯坦先后提出了光量子概念和受激輻射的概念。1954年，第一臺(tái)微波激射器研制成功;1958年，美國(guó)科學(xué)家湯斯和肖洛、蘇聯(lián)科學(xué)家普羅霍洛夫和巴索夫，分別獨(dú)立提出了激光的概念和理論設(shè)計(jì)。

1960年，美國(guó)休斯飛機(jī)公司實(shí)驗(yàn)室的梅曼率先研制了全球第一臺(tái)激光器，也是世界上第一臺(tái)紅寶石激光器，這成為人們掌握受激輻射、激光的標(biāo)志。從此，激光從物理學(xué)基礎(chǔ)性、探索性的研究大踏步地走向了更多新科學(xué)的探索、大批新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和工程的應(yīng)用。

激光能達(dá)到很高的功率，擁有很廣的光譜范圍、很寬的時(shí)域特性。這些極致性能，首先豐富了激光家族的內(nèi)涵。激光器家族一開(kāi)始發(fā)展的就是紅寶石，后來(lái)向極短和極長(zhǎng)兩個(gè)不同的波長(zhǎng)方向，以及單頻和寬譜兩個(gè)方向發(fā)展;在時(shí)域方面，超短、超快激光發(fā)展很迅速;在能量域上，激光光源向高亮度、大功率，甚至高能量輸出等幾個(gè)方向發(fā)展。

各種類型激光器如雨后春筍般發(fā)展起來(lái)。激光能夠創(chuàng)造極致的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件，推動(dòng)著物質(zhì)科學(xué)的遷延性和基礎(chǔ)性研究。X射線波段的自由電子激光，名為XFEL。作為新一代的探針光，XFEL能夠深入物質(zhì)的內(nèi)部，實(shí)時(shí)觀測(cè)甚至操控分子、原子、電子甚至原子核的狀態(tài)。

高亮度激光是研究原子冷卻、凝聚態(tài)物理的得力工具，而超強(qiáng)超短激光的研究受到了人們的重視，它可以創(chuàng)造宇宙極端的條件和現(xiàn)象。比如恒星內(nèi)部和黑洞邊緣才有這種超功率密度、超強(qiáng)的電磁強(qiáng)度等物理特性，這樣使得我們很難達(dá)到的超新星爆發(fā)、黑洞等一些宇宙大事件的研究，有可能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，為人類未來(lái)提供某些新的知識(shí)。

激光對(duì)于化學(xué)科學(xué)、生命科學(xué)、地球科學(xué)、天體物理的基礎(chǔ)性研究，也是得力的工具。比如激光核聚變的激光分離同位素研究已經(jīng)在進(jìn)行，這是激光技術(shù)獨(dú)特的應(yīng)用。這些只是點(diǎn)到為止，激光的應(yīng)用實(shí)在是比較多的。50多年來(lái)，與激光有關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)共計(jì)14項(xiàng)。

在激光發(fā)明之初，我個(gè)人認(rèn)為有兩項(xiàng)很值得稱道的、由中國(guó)科學(xué)家做出的貢獻(xiàn)。1960年美國(guó)梅曼研制了第一臺(tái)激光器，1961年中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光激所也創(chuàng)制了自己的第一臺(tái)激光器——我用創(chuàng)制這個(gè)詞是因?yàn)橹袊?guó)第一臺(tái)激光器并不是梅曼的那種，我們并不是重復(fù)而是創(chuàng)制了第一臺(tái)激光器。

第二件就是我國(guó)家著名物理學(xué)家王淦昌先生，在1964年提出了利用激光引發(fā)核聚變的思想，這一想法提出來(lái)的時(shí)間相當(dāng)早。

科技強(qiáng)國(guó)的標(biāo)志之一是制造強(qiáng)國(guó)。制造業(yè)一定要具有先進(jìn)性，而激光制造作為新型、綠色、低碳的制造技術(shù)，將為制造強(qiáng)國(guó)起到不可替代的作用。

激光制造為什么能起到這樣的作用？因?yàn)樗邆涓吣芰棵芏染劢埂⑷菀撞僮?、高柔性、高效率、高質(zhì)量和廣泛適用性等突出特點(diǎn)，所以被稱為“萬(wàn)能的加工工具”。激光已成為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的戰(zhàn)略性支撐技術(shù)，制造的產(chǎn)值規(guī)模已經(jīng)占到激光應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的30%以上，顯著提升了制造業(yè)的技術(shù)水平，并且推動(dòng)了工業(yè)智能化的進(jìn)程。比如我們都離不開(kāi)的手機(jī)，其中90%的零部件都由激光加工完成。

激光制造與再制造領(lǐng)域主要包括激光去除與連接、激光表面工程、激光增材制造、激光修復(fù)和再制造等。激光制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的顯著特點(diǎn)就是專業(yè)化分工越來(lái)越細(xì)，形成了一個(gè)完善的產(chǎn)業(yè)鏈， 和其他的制造技術(shù)相結(jié)合開(kāi)拓更多的應(yīng)用。

科學(xué)技術(shù)要為百姓造福

激光技術(shù)已不僅是實(shí)驗(yàn)室的“高、大、上”，它已經(jīng)進(jìn)入民生領(lǐng)域，成為為老百姓健康造福的重要手段。

比如激光技術(shù)已經(jīng)成為醫(yī)療領(lǐng)域新的一種技術(shù)手段，包括激光診斷和激光治療兩大方面，新方法則是激光醫(yī)學(xué)。激光醫(yī)學(xué)深化了基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的研究，也涉及各種性能的激光與人體相互作用的機(jī)理、效應(yīng)、動(dòng)態(tài)圖像監(jiān)測(cè)，以及成像及光學(xué)參量的精準(zhǔn)調(diào)控，微納激光的生物相容性、可降解性等。

激光診斷是目前臨床醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)的重要組成部分，憑借激光的非侵入性、高分辨率和豐富的對(duì)比機(jī)制，激光診斷已經(jīng)成為滿足臨床診治發(fā)展的重要趨勢(shì)。比如激光治療近視眼、激光美容、強(qiáng)激光治療、弱激光治療、光動(dòng)力治療等，治療范圍幾乎涵蓋了全部臨床科室的320多種疾病，而且正以它的精準(zhǔn)性、微創(chuàng)性、無(wú)創(chuàng)性為突破方向，引領(lǐng)醫(yī)學(xué)治療模式的進(jìn)步。

激光監(jiān)測(cè)技術(shù)能顯著提高醫(yī)學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)的精準(zhǔn)性和效率，也推動(dòng)著醫(yī)學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)備往精準(zhǔn)化、智能化方向發(fā)展。基于上述幾個(gè)方面的技術(shù)，激光醫(yī)療正發(fā)展為一個(gè)大的產(chǎn)業(yè)，隨著人民生活品質(zhì)的提高，產(chǎn)業(yè)規(guī)模還會(huì)不斷擴(kuò)大。

激光技術(shù)還能應(yīng)用于測(cè)距、成像、指向、制導(dǎo)、通信及對(duì)抗等，在改善裝備性能的同時(shí)，也在一定意義上改變著戰(zhàn)爭(zhēng)的面貌。古代人就幻想過(guò)“死光”，而隨著激光的出現(xiàn)，它正逐步走向現(xiàn)實(shí)。特別是高能激光正在進(jìn)入裝備研發(fā)領(lǐng)域，它軍民融合的天然本性可以用于公安、救災(zāi)，比如激光滅蝗蟲(chóng)、激光除冰等領(lǐng)域。

激光軍民融合的研究有力帶動(dòng)著許多光學(xué)分支學(xué)科的發(fā)展，比如量子光學(xué)、強(qiáng)光光學(xué)、非球面光學(xué)、大氣光學(xué)、自適應(yīng)光學(xué)、光學(xué)材料、瞬態(tài)光學(xué)、納導(dǎo)星技術(shù)等，各種應(yīng)用催生了多種激光產(chǎn)業(yè)，帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，2018年我國(guó)激光產(chǎn)值超過(guò)2500億元。

由以上幾個(gè)方面可以看出來(lái)，激光技術(shù)的發(fā)展具有全局性和戰(zhàn)略性，是科技強(qiáng)國(guó)不可或缺的核心關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

激光技術(shù)需要“補(bǔ)短板”

當(dāng)前我國(guó)激光技術(shù)的總體水平在不斷提高，中低端的激光制造是我國(guó)的強(qiáng)項(xiàng)，但是高端的研發(fā)跟隨型產(chǎn)品還比較多。現(xiàn)在正在加緊努力研發(fā)，部分技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)甚至領(lǐng)先的水平。

但是，為了更好地建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)，我國(guó)的激光科技還需要“補(bǔ)短板”。

第一是基礎(chǔ)研究還比較弱，原始創(chuàng)新比較少。比如激光器的新類型多半都是跟著國(guó)外出來(lái)的技術(shù)在做，新概念、新材料、新體制等都是由國(guó)外提出的比較多，這是創(chuàng)新能力比較差的表現(xiàn)。

第二是關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)，創(chuàng)新體系尚未建立，成果共享和推廣應(yīng)用機(jī)制也有待完善。激光器件在儀器方面的研制能力差距比較明顯，國(guó)產(chǎn)器件的性能也有差距。

第三是產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新不夠，研究成果對(duì)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)化和支撐不夠。激光制造標(biāo)準(zhǔn)體系不健全， 激光醫(yī)療產(chǎn)業(yè)集中度不高，而且主要集中在中低端產(chǎn)品上。產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策有待改進(jìn)，比如醫(yī)療器械的注冊(cè)和認(rèn)證法規(guī)導(dǎo)致前期的研發(fā)、檢測(cè)認(rèn)證、臨床及審批成本很高。

激光技術(shù)的研發(fā)是“硬碰硬”，達(dá)到一定的指標(biāo)才能實(shí)現(xiàn)一定的應(yīng)用。這個(gè)是假不了的，出不來(lái)就是出不來(lái)。正是這樣的硬科研才經(jīng)得起時(shí)間的檢驗(yàn)，幾十年來(lái)激光領(lǐng)域的實(shí)踐鍛煉成長(zhǎng)了幾代人才，我特別高興的是現(xiàn)在的年輕人才在不斷成長(zhǎng)。

高水平的科研必然要克服重重困難，需要一種為實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國(guó)偉大目標(biāo)堅(jiān)持奮斗的精神動(dòng)力。精神支柱是發(fā)展的靈魂，精神力量是推動(dòng)事業(yè)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。

精神建設(shè)是科技強(qiáng)國(guó)的文化保障

現(xiàn)在很多地方在鼓勵(lì)“名利”，我認(rèn)為“名利”應(yīng)該是科技成果價(jià)值的體現(xiàn)，是正常管理制度產(chǎn)生的結(jié)果，而不是研究者自己可靠的內(nèi)生動(dòng)力?？萍际飞细咚降膭?chuàng)新常常都是非功利追求的結(jié)果，我覺(jué)得這一點(diǎn)大家可以討論。

在激光領(lǐng)域，科技工作者不僅要有優(yōu)秀的科技素質(zhì)，還要有強(qiáng)烈的事業(yè)心、責(zé)任感和堅(jiān)韌不拔的奮斗精神，遠(yuǎn)離浮躁、甘于寂寞、科學(xué)求實(shí)、銳意創(chuàng)新是科技工作者的重要品格。

我要強(qiáng)調(diào)一下精神建設(shè)，未來(lái)技術(shù)也好、顛覆性技術(shù)也好，都不純粹是個(gè)技術(shù)問(wèn)題，必須重視精神建設(shè)，這是我們科技隊(duì)伍建設(shè)的靈魂，也是建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)的文化保障。

正像習(xí)近平總書(shū)記一再?gòu)?qiáng)調(diào)“兩彈一星”精神是非常重要的，我們工程物理研究院也凝練了“兩彈一星”的文化，就是這10個(gè)字——“鑄國(guó)防基石，做民族脊梁”。

有人問(wèn)“民族脊梁”是什么意思，是不是某些人是民族脊梁？是不是某種武器叫民族脊梁？我覺(jué)得都不是，所謂“民族脊梁”指的是一種精神。

從“兩彈一星”到國(guó)家原“863”計(jì)劃，科學(xué)精神始終一以貫之。關(guān)于科學(xué)精神我也概括了三條：

第一是求真，就是科學(xué)一定要是真的，科學(xué)技術(shù)一定要是真的，這是科學(xué)技術(shù)的核心。因?yàn)楝F(xiàn)在確實(shí)有些假東西，這一條首先是基本的，中國(guó)和外國(guó)都如此，要搞科學(xué)就要求真。

第二是創(chuàng)新，這是科學(xué)精神的特征。從事科學(xué)技術(shù)主要就是要搞創(chuàng)新。

第三，中國(guó)科學(xué)家精神的靈魂是家國(guó)情懷、使命擔(dān)當(dāng)，這些跟我們國(guó)家上百年的經(jīng)歷很有關(guān)系，這也是“兩彈一星”精神非常重要的靈魂。

這種精神文化是一種軟實(shí)力，也是一種非常硬的軟實(shí)力，是物質(zhì)不可替代的。在價(jià)值觀多樣化的今天，完成和弘揚(yáng)這種精神，用于武裝一代又一代的青年工作者是意義深遠(yuǎn)的基本建設(shè)，是實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國(guó)這一新國(guó)家目標(biāo)的精神長(zhǎng)城。

激光技術(shù)正進(jìn)入第二個(gè)60年，前景廣闊，趣味無(wú)窮，呼喚有志青年朋友們壯大這個(gè)團(tuán)隊(duì)，再接再厲，貢獻(xiàn)自己的智慧和力量。

（本文源自杜祥琬院士在第二屆“未來(lái)技術(shù)與顛覆性創(chuàng)新國(guó)際大會(huì)”上的演講）

專家簡(jiǎn)介

杜祥琬，應(yīng)用核物理、強(qiáng)激光技術(shù)和能源戰(zhàn)略專家。1938年4月生于河南省南陽(yáng)市，原籍開(kāi)封。1997年當(dāng)選為中國(guó)工程院院士，2002年當(dāng)選為中國(guó)工程院副院長(zhǎng)，2006年當(dāng)選為俄羅斯國(guó)家工程科學(xué)院外籍院士，現(xiàn)任國(guó)家能源專家咨詢委員會(huì)副主任。曾主持我國(guó)核試驗(yàn)診斷理論和核武器中子學(xué)的精確化研究，為我國(guó)核試驗(yàn)的成功和核武器發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn);曾任國(guó)家原“863”計(jì)劃激光專家組首席科學(xué)家，是我國(guó)新型強(qiáng)激光研究的開(kāi)創(chuàng)者之一，推動(dòng)我國(guó)新型高能激光技術(shù)跨入世界先進(jìn)行列。

主持了中國(guó)工程院“中國(guó)可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略研究”“中國(guó)能源中長(zhǎng)期（2030、2050）發(fā)展戰(zhàn)略研究”“我國(guó)核能發(fā)展的再研究”等我國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略重大咨詢研究項(xiàng)目;主持了中國(guó)工程院“應(yīng)對(duì)氣候變化的科學(xué)技術(shù)問(wèn)題研究”等重大咨詢研究項(xiàng)目，參與了國(guó)家2020年和2030年低碳發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的論證，作為中國(guó)代表團(tuán)高級(jí)顧問(wèn)參加了多次聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)，任第二屆國(guó)家氣候變化專家委員會(huì)主任、第三屆國(guó)家氣候變化專家委員會(huì)名譽(yù)主任。