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中國激光產業:國際競爭力與產業鏈創新 版權信息
- ISBN：9787030736383
- 條形碼：9787030736383 ; 978-7-03-073638-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
中國激光產業:國際競爭力與產業鏈創新 內容簡介
本書在深入系統地分析區域競爭力、企業競爭力、產業鏈創新和國際競爭力等理論方法的基礎上，建立具有原創性的從技術鏈到產業鏈、從國家到地區的激光產業技術創新評價體系。在此基礎上，本書基于豐富翔實的多年、多類型數據開展比較研究，客觀反映中國激光產業的國際競爭力和區域產業鏈創新能力，刻畫出中國激光產業現狀與發展態勢，*后分析中國激光產業發展所面臨的若干問題，并提出若干推動中國激光產業發展的建議。
中國激光產業:國際競爭力與產業鏈創新 目錄
目錄
前言
第1章 激光技術與產業概況 1
1.1 激光技術及其應用 1
1.1.1 激光技術及發展歷程 1
1.1.2 激光技術的主要特點 3
1.1.3 激光技術的應用 5
1.2 全球激光產業概況 6
1.2.1 激光技術的應用領域不斷擴大 6
1.2.2 激光產品銷售和利潤不斷增加 6
1.2.3 激光加工技術水平不斷提高 7
1.3 中國激光產業概況 7
1.3.1 國家政策大力支持 7
1.3.2 市場需求保持旺盛 8
1.3.3 區域布局各有側重 8
1.3.4 核心技術仍需可控 9
1.4 研究意義與目的 9
1.5 數據來源 10
第2章 產業國際競爭力評價指標體系構建 11
2.1 產業國際競爭力的概念與內涵 11
2.1.1 國際競爭力的內涵 11
2.1.2 產業國際競爭力的概念 12
2.2 產業國際競爭力評價指標體系研究進展 13
2.2.1 理論基礎 13
2.2.2 研究進展 13
2.3 激光產業國際競爭力評價指標體系構建 16
第3章 中國激光產業國際競爭力評價 18
3.1 生產競爭力 18
3.1.1 產業規模 18
3.1.2 企業規模 20
3.1.3 人力規模 23
3.2 市場競爭力 26
3.2.1 產品競爭力 26
3.2.2 盈利能力 31
3.3 創新競爭力 36
3.3.1 研發投入 36
3.3.2 科技產出 44
3.4 綜合評價 51
第4章 產業鏈創新能力評價指標體系構建 53
4.1 產業鏈創新的概念與內涵 53
4.1.1 產業鏈和創新 53
4.1.2 產業鏈創新的概念 53
4.2 產業鏈創新能力評價指標體系研究進展 54
4.2.1 理論基礎 54
4.2.2 研究進展 54
4.3 激光產業鏈創新能力評價指標體系構建 56
4.3.1 指標體系設計原則 56
4.3.2 指標體系構建 57
4.3.3 評價指標構建 58
4.3.4 評價指標調整和權重設置 60
4.4 評價方法的選擇 61
第5章 中國激光產業鏈創新能力評價模型及計算 62
5.1 層次分析法 62
5.1.1 模型原理 62
5.1.2 模型計算 62
5.2 熵權法 63
5.2.1 模型原理 63
5.2.2 模型計算 64
5.3 層次分析法-熵權法組合模型 65
5.3.1 模型原理 65
5.3.2 模型計算 66
第6章 中國激光產業鏈創新能力分析與評價 68
6.1 地區綜合排名 68
6.2 創新資源投入 68
6.2.1 人力資源投入 69
6.2.2 物質資源投入 73
6.2.3 資金資源投入 75
6.2.4 知識資源投入 80
6.3 創新成果產出 83
6.3.1 產品產出 84
6.3.2 知識產出 86
6.4 產業關聯及結構 90
6.4.1 產業聚集程度 91
6.4.2 產業鏈結構 93
6.5 科技轉化平臺 97
6.5.1 科技成果轉化 98
6.5.2 科技中介機構 101
6.6 創新環境支撐 105
6.6.1 政策環境 106
6.6.2 文化環境 107
第7章 中國激光產業的未來發展 110
7.1 中國激光產業發展的國際環境 110
7.1.1 美國對中國高技術發展的遏制 110
7.1.2 日本配合美國開始實施經濟安全政策 112
7.1.3 歐盟應對地緣政治、經貿摩擦和產業技術變革的行動 114
7.2 中國激光產業競爭力提升的關鍵問題 115
7.2.1 原始創新能力依然薄弱 115
7.2.2 企業科研實力有待提升 116
7.2.3 成果轉移轉化效率不高 116
7.2.4 關鍵核心人才缺乏 117
7.3 中國激光產業競爭力提升的對策與建議 117
7.3.1 國家層面：加強頂層設計 117
7.3.2 技術層面：持續提升原始創新能力 117
7.3.3 產業層面：完善全產業鏈技術布局 118
7.3.4 企業層面：加快培育世界一流企業 118
7.3.5 區域層面：建設區域產業鏈集群 119
7.3.6 人才層面：創新人才招引、培養和評價模式 119
參考文獻 120
附錄 123
前言
第1章 激光技術與產業概況 1
1.1 激光技術及其應用 1
1.1.1 激光技術及發展歷程 1
1.1.2 激光技術的主要特點 3
1.1.3 激光技術的應用 5
1.2 全球激光產業概況 6
1.2.1 激光技術的應用領域不斷擴大 6
1.2.2 激光產品銷售和利潤不斷增加 6
1.2.3 激光加工技術水平不斷提高 7
1.3 中國激光產業概況 7
1.3.1 國家政策大力支持 7
1.3.2 市場需求保持旺盛 8
1.3.3 區域布局各有側重 8
1.3.4 核心技術仍需可控 9
1.4 研究意義與目的 9
1.5 數據來源 10
第2章 產業國際競爭力評價指標體系構建 11
2.1 產業國際競爭力的概念與內涵 11
2.1.1 國際競爭力的內涵 11
2.1.2 產業國際競爭力的概念 12
2.2 產業國際競爭力評價指標體系研究進展 13
2.2.1 理論基礎 13
2.2.2 研究進展 13
2.3 激光產業國際競爭力評價指標體系構建 16
第3章 中國激光產業國際競爭力評價 18
3.1 生產競爭力 18
3.1.1 產業規模 18
3.1.2 企業規模 20
3.1.3 人力規模 23
3.2 市場競爭力 26
3.2.1 產品競爭力 26
3.2.2 盈利能力 31
3.3 創新競爭力 36
3.3.1 研發投入 36
3.3.2 科技產出 44
3.4 綜合評價 51
第4章 產業鏈創新能力評價指標體系構建 53
4.1 產業鏈創新的概念與內涵 53
4.1.1 產業鏈和創新 53
4.1.2 產業鏈創新的概念 53
4.2 產業鏈創新能力評價指標體系研究進展 54
4.2.1 理論基礎 54
4.2.2 研究進展 54
4.3 激光產業鏈創新能力評價指標體系構建 56
4.3.1 指標體系設計原則 56
4.3.2 指標體系構建 57
4.3.3 評價指標構建 58
4.3.4 評價指標調整和權重設置 60
4.4 評價方法的選擇 61
第5章 中國激光產業鏈創新能力評價模型及計算 62
5.1 層次分析法 62
5.1.1 模型原理 62
5.1.2 模型計算 62
5.2 熵權法 63
5.2.1 模型原理 63
5.2.2 模型計算 64
5.3 層次分析法-熵權法組合模型 65
5.3.1 模型原理 65
5.3.2 模型計算 66
第6章 中國激光產業鏈創新能力分析與評價 68
6.1 地區綜合排名 68
6.2 創新資源投入 68
6.2.1 人力資源投入 69
6.2.2 物質資源投入 73
6.2.3 資金資源投入 75
6.2.4 知識資源投入 80
6.3 創新成果產出 83
6.3.1 產品產出 84
6.3.2 知識產出 86
6.4 產業關聯及結構 90
6.4.1 產業聚集程度 91
6.4.2 產業鏈結構 93
6.5 科技轉化平臺 97
6.5.1 科技成果轉化 98
6.5.2 科技中介機構 101
6.6 創新環境支撐 105
6.6.1 政策環境 106
6.6.2 文化環境 107
第7章 中國激光產業的未來發展 110
7.1 中國激光產業發展的國際環境 110
7.1.1 美國對中國高技術發展的遏制 110
7.1.2 日本配合美國開始實施經濟安全政策 112
7.1.3 歐盟應對地緣政治、經貿摩擦和產業技術變革的行動 114
7.2 中國激光產業競爭力提升的關鍵問題 115
7.2.1 原始創新能力依然薄弱 115
7.2.2 企業科研實力有待提升 116
7.2.3 成果轉移轉化效率不高 116
7.2.4 關鍵核心人才缺乏 117
7.3 中國激光產業競爭力提升的對策與建議 117
7.3.1 國家層面：加強頂層設計 117
7.3.2 技術層面：持續提升原始創新能力 117
7.3.3 產業層面：完善全產業鏈技術布局 118
7.3.4 企業層面：加快培育世界一流企業 118
7.3.5 區域層面：建設區域產業鏈集群 119
7.3.6 人才層面：創新人才招引、培養和評價模式 119
參考文獻 120
附錄 123
展開全部
中國激光產業:國際競爭力與產業鏈創新 節選
第1章 激光技術與產業概況 1.1 激光技術及其應用 1.1.1 激光技術及發展歷程 激光是20世紀以來繼核能、電子計算機、半導體之后，人類的又一重大發明，被稱為“*快的刀”“*準的尺”“*亮的光”[1]。英文名Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，意思是“通過受激輻射而放大發出的光”，也就是原子受激輻射的光，故名“激光”。激光的英文全名已經完全表達了制造激光的主要過程：原子中的電子吸收能量后從低能級躍遷到高能級，再從高能級回落到低能級的時候，所釋放的能量以光子的形式放出。被引誘（激發）出來的光子束（激光）的光子光學特性高度一致，因此激光相比普通光源具有亮度更高、方向性好、單色性好、相干性好的特點。 激光的原理早在1916年已被著名的物理學家愛因斯坦（Einstein）發現。1917年，愛因斯坦在《關于輻射的量子理論》論文中提出：除自發輻射外，處于高能級E2上的粒子還可以另一種方式躍遷到較低能級。他指出當頻率為*=(E2-E1)/h的光子入射時，也會引發粒子以一定的概率迅速地從能級E2躍遷到能級E1，同時輻射兩個與外來光子頻率、相位、偏振態以及傳播方向都相同的光子，這個過程稱為受激輻射[2]。愛因斯坦提出了一套全新的技術理論“光與物質相互作用”，即在組成物質的原子中，有不同數量的粒子（電子）分布在不同的能級上，高能級上的粒子受到某種光子的激發，會從高能級跳到（躍遷到）低能級上，這時將會輻射出與激發它的光相同性質的光，而且在某種狀態下，能出現一個弱光激發出一個強光的現象。這就叫作“通過受激輻射而放大發出的光”，簡稱激光[3]。 1951年，美國科學家查爾斯 哈德 湯斯（Charles Hard Townes）在論文《紅外和光學激射器》中提出設想，如果用分子替代電子，就可以得到波長足夠小的無線電波。因為分子具有各種不同的振動形式，有些分子的振動正好和微波波段范圍的輻射相同。他們研究的問題是如何將這些振動轉變為輻射。以氨分子（NH3）為例，在適當的條件下，它每秒振動240億次（24 GHz），有可能發射波長為1.25 cm的微波。文章中設想通過熱或電的方法，把能量泵入氨分子中，使它們處于“激發”狀態。再使這些受激的分子處于具有和氨分子的固有頻率相同的微波束中—這個微波束的能量可以是很微弱的。那么一個單獨的氨分子就會受到這一微波束的作用，以同樣波長的束波形式放出它的能量，這一能量又作用于另一個氨分子，使它也放出能量。這個很微弱的入射微波，相當于從塔底根基處抽掉一塊，形成雪崩效應，*后就會產生一個很強的微波束。*初用來激發分子的能量就全部轉變為一種特殊的輻射[4]。 1953年12月，美國科學家查爾斯 哈德 湯斯（Charles Hard Townes）和阿瑟 倫納德 肖洛（Arthur Leonard Schawlow）按上述工作原理制作成了一個裝置，產生了所需要的微波束。這個過程被稱為“受激輻射的微波放大”，按其英文的首字母縮寫為M.A.S.E.R，并由之造出了單詞“maser”[5]。1958年，肖洛和湯斯發現了一種神奇的現象：當他們將氖光燈泡所發射的光照在一種稀土晶體上時，晶體的分子會發出鮮艷的、始終會聚在一起的強光。根據這一現象，他們提出了“激光原理”，即物質在受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激發時，都會產生這種不發散的強光—激光。湯斯也因此獲得1964年的諾貝爾物理學獎[3]。 1960年5月15日，美國加利福尼亞州休斯實驗室的科學家西奧多 哈羅德 梅曼（Theodore Harold Maiman）宣布獲得了波長為0.6943 μm的激光，這是人類有史以來獲得的**束激光，梅曼因此也成為世界上**個將激光引入實用領域的科學家[3]。1960 年7月7日，梅曼宣布世界上**臺激光器誕生，梅曼的方案是：利用一個高強閃光燈管來激發紅寶石。由于紅寶石是一種摻有鉻原子的剛玉，所以當紅寶石受到刺激時，就會發出一種紅光。在一塊表面鍍上反光鏡的紅寶石的表面鉆一個孔，使紅光可以從這個孔溢出，從而產生一條相當集中的纖細紅色光柱，當它射向某一點時，可使其達到比太陽表面還高的溫度[6]。同年研究成果發布在《自然》雜志上，宣告20世紀*偉大的發明之一激光器誕生了。 蘇聯科學家尼古拉 根納季耶維奇 巴索夫（Николай Геннадиевич Басов）于1960年還發明了半導體激光器。半導體激光器的結構通常由p層、n層和形成雙異質結的有源層構成。其特點是尺寸小、耦合效率高、響應速度快、波長和尺寸與光纖尺寸適配、可直接調制、相干性好[7]。 1961年8月，中國**臺激光器—“小球照明紅寶石”激光器，在中國科學院長春光學精密機械研究所誕生了。它雖比國外同類型激光器的問世遲了近一年時間，但其在許多方面都有自身的特色，特別是在激發方式上，比國外激光器具有更好的激發效率，這表明我國激光技術當時已達到世界先進水平。這臺激光器的設計師是王之江教授，他被稱為“中國激光之父”[8]。 1971年，激光進入藝術世界，用于舞臺光影效果，以及激光全息攝像。英國籍的匈牙利裔物理學家丹尼斯 加博爾（Dennis Gabor）憑借對全息攝像的研究獲得了1971年諾貝爾物理學獎。 1975年，IBM公司投放**臺商用激光打印機。 1983年，美國總統羅納德 威爾遜 里根（Ronald Wilson Reagan）發表了“星球大戰”的演講，描繪了基于太空的激光武器。 1988年，美國寶麗來公司的埃利亞斯．斯尼澤（Elias Snitzer）和洪波（Hong Po）等*早提出了雙包層光纖激光器的構想。 1990年，激光開始用于集成電路和汽車制造為代表的制造業。 1991年，全球*大的光纖激光制造商IPG Photonics（以下簡稱IPG）由瓦倫丁 加蓬賽夫（Valentin Gapontsev）博士創建，總部設在美國東部的馬薩諸塞州。IPG在德國、美國、俄羅斯和意大利設有生產、研發基地，并在全球設有銷售和服務網點，覆蓋美國、歐洲、印度、日本、韓國、新加坡和中國，并于2006年在美國納斯達克證券交易所上市。 1996年，大族激光崛起于改革開放的前沿—深圳，并成為中國激光裝備行業的領軍企業。2001年9月，大族激光順利完成股份制改造，深圳市大族激光科技股份有限公司成立。2004年6月25日，大族激光股票在深圳證券交易所上市。 2008年，法國神經外科學家使用廣導纖維激光和微創手術技術治療了腦瘤，開創了激光醫療的先河。 2010年，美國國家核安全管理局表示，通過使用192束激光來束縛核聚變的反應原料：氫的同位素氘和氚，解決了核聚變的一個關鍵困難。 2015年，中國科學院上海光學精密機械研究所研制的10 PW（1 PW = 1×1015 W）級超強超短激光裝置，實現了1 PW激光脈沖輸出。 2016年，我國首次實現了“高功率光纖激光器”核心器件全國產化的目標，并基本做到了在我國相關領域應用的全覆蓋。 2018年，激光實現了從超短光到超短超強光的突破。而2018年諾貝爾物理學獎授予美國物理學家阿瑟 阿什金（Arthur Ashkin）、法國物理學家杰哈 莫羅（Gérard Mourou）和加拿大物理學家唐娜 斯特里克蘭（Donna Strickland），以表彰他們“在激光物理領域內的開創性發明”。啁啾脈沖放大技術是超高峰值功率超短脈沖激光發展的一個重要里程碑，極大地推動了超強超短激光和強場激光物理等研究領域。 圖1.1是激光技術發展重要時間節點的全景圖，初步描繪了激光技術的發展史。 1.1.2 激光技術的主要特點 激光技術具有以下四個主要特點。 一是定向發光。普通光源是向四面八方發光。要讓發射的光朝一個方向傳播，需要給光源裝上一定的聚光裝置，如汽車的車前燈和探照燈都是安裝有聚光作用的反光鏡，使輻射光匯集起來向一個方向射出。激光器發射的激光，是朝一個方向射出的，光束的發散度極小，大約只有0.001 rad，接近平行。1962年，人類**次使用激光照射月球，地球離月球的距離約38萬km，但激光在月球表面的光斑直徑不到2 km。若聚光效果很好，看似平行的探照燈光柱射向月球，其光斑直徑將覆蓋整個月球。 二是亮度極高。在激光發明前，人工光源中高壓脈沖氙燈的亮度*高，與太陽的亮度不相上下，而紅寶石激光器的激光亮度，能超過氙燈的幾百億倍。因為激光的亮度極高，所以能夠照亮遠距離的物體。紅寶石激光器發射的光束在月球上產生的照度約為0.02 lx（勒克斯，為光照度的單位），顏色鮮紅，激光光斑肉眼可見。若用功率*強的探照燈照射月球，產生的照度只有約10?12 lx，人眼根本無法察覺。激光亮度極高的主要原因是定向發光。大量光子集中在一個極小的空間范圍內射出，能量密度自然極高。激光的亮度與陽光之間的比值是百萬級的，而且它是人類創造的。 三是單色性好。不同顏色光的波長（或頻率）是不同的，而且每一種顏色的光也不是單一的波長，而是有一個波長（或頻率）范圍，稱為譜線寬度。例如，紅光的波長范圍為650～760 nm，即譜線寬度* = 110 nm。譜線寬度越窄，光的單色性就越好。普通光中單色性*好的是同位素86Kr燈所發出的光，其波長為605.7 nm，低溫時，* = 0.0047 *。氨氖激光器發出的波長為632.8 nm的激光，其*可小至10?8 nm，一般為10?5 nm，可見激光具有很好的單色性。 圖1.1 激光技術發展史 四是相干性好。光的相干性是指兩束光相遇時，在相遇區域內發出的波的疊加，能形成比較清晰的干涉圖樣（即亮暗交替條紋）或能接收到穩定的拍頻信號。不同時刻，由同一點發出的光波之間的相干性稱為時間相干性。同一時間，由空間不同點發出的光波的相干性稱為空間相干性。激光是受激輻射形成的，各個發光中心發出的光波在傳播方向、振動方向、頻率、相位等方面是完全一致的，因此激光的空間相干性和時間相干性好，譜線寬度窄。 1.1.3 激光技術的應用 由于激光所具有的特殊性質以及激光技術的不斷發展，激光技術在各領域都得到了廣泛的應用，主要包括工業、信息、醫學、商業、科研、軍事等。 激光在工業上的應用主要體現在利用激光束與物質相互作用的特性對材料進行加工處理。激光材料加工按激光束對材料的作用效果可以劃分為激光材料去除加工、激光材料增長加工、激光材料改性加工、激光材料微細加工以及其他加工。具體方式包括激光切割、激光焊接、激光鉆孔、激光雕刻、激光刻蝕、激光熔覆、激光清洗、增材制造、激光微納制造等。 激光在信息領域的應用主要包括激光通信、激光測量等。激光通信是一種利用激光傳輸信息的通信方式，按傳輸媒質主要分為大氣激光通信和光纖通信。大氣激光通信是將載波光信號通過大氣作為傳輸通道實現點到點的信息傳輸的通信方式。光纖通信是利用光纖傳輸光信號的通信方式。大氣激光通信和光纖通信多采用半導體激光器作為光源，二者所構成的通信系統分別為無線數字通信系統和光纖通信系統。激光測量是利用激光束對物體進行非接觸式測量，不影響被測物體質量和運動方式，具有精度高、測量范圍大、檢測時間短、空間分辨率高等特點，其應用主要包括激光測距、激光測速、激光跟蹤、激光掃描等。激光測量技術現已被廣泛應用于智能駕駛、智能物流、智能工廠等領域。 在醫學領域，激光從臨床診斷、治療到基礎醫學研究都有廣泛應用，主要包括激光醫療、激光美容、激光診斷等技術應用。激光醫療是利用激光對生物體產生的強烈的熱效應、光化學反應、光壓、光裂和電磁場各種作用進行臨床治療。激光美容是利用特定波長的激光光束透過表皮層和真皮層，破壞色素細胞和色素顆粒達到皮膚美白的效果，屬于強激光
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