省科学院激光研究所项目可行性研究报告.docVIP

目目 录录 第一章第一章 总总 论论.3 第一节 项目名称及承办单位.3 第二节 可行性研究的依据.4 第三节 可行性研究的范围.5 第四节 项目简要结论.5 第五节 主要技术经济指标.7 第二章第二章 项目提出背景及建设必要性项目提出背景及建设必要性.8 第一节 济宁市高新区概况.8 第二节 项目提出的背景.12 第三节 项目建设的必要性.32 第三章第三章 项项目目建建设设规规模模与与主主要要建建设设内内容容 .37 第一节 基地主要功能.37 第二节 项目建设规模及内容.38 第四章第四章 建设地点及配套条件建设地点及配套条件.40 第一节 建设地点.40 第二节 自然条件.40 第三节 外部配套条件.42 第五章第五章 建设方案建设方案.44 第一节 设计指导思想、原则和建设目标.44 第二节 总平面规划.45 第三节 建筑平面和造型设计45 第四节 土建工程.46 第五节 给排水.48 第六节 采暖、通风.50 第七节 电气设计.52 第八节 弱电设计.57 第六章第六章 环境保护环境保护.59 第一节 环境现状及环境保护采用的标准.59 第二节 主要污染源.60 第三节 污染物治理措施及环境影响评价.64 第四节 环境影响评价结论.66 第七章第七章 节节 能能.67 第一节 用能标准和节能规范.67 第二节 能耗状况和能耗指标分析.69 第三节 节能措施和节能效果分析.73 第八章第八章 劳动安全卫生及消防劳动安全卫生及消防.76 第一节 劳动安全卫生.76 第二节 消防.78 第九章第九章 组织机构与劳动定员组织机构与劳动定员.80 第一节 组织机构.80 第二节 人力资源配置.81 第十章第十章 项目实施进度与工程管理项目实施进度与工程管理.82 第一节 项目实施进度.82 第二节 工程管理及项目招标.83 第十一章第十一章 投资估算与资金筹措投资估算与资金筹措.85 第一节 投资估算.85 第二节 资金筹措及资金使用计划.88 第十二章第十二章 效益评价效益评价.89 第一节 社会效益评价.89 第二节 经济效益分析.90 第十三章第十三章 结论及建议结论及建议.91 附附 图：图： 1、总平面图 2、功能分区图 3、流线分析图 4、东南侧鸟瞰图 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信2 第一章第一章 总总 论论 第一节第一节 项目名称及承办单位项目名称及承办单位 一、项目名称一、项目名称 山东省科学院激光研究所项目 二、项目承办单位二、项目承办单位 山东省科学院激光研究所 法人代表：徐*华 山东省科学院激光研究所创建于 1978 年 5 月，省属事业单 位。经过 30 多年的建设，现已发展成为一个以光电检测和测量 技术、无损检测技术和光纤传感技术为主的多学科、综合性科 研机构。目前拥有一个省级重点实验室（山东省光纤传感技术 技术重点实验室） 、三个省工程技术研究中心(山东省光纤传感 工程技术研究中、山东省无损检测工程技术研究中心和山东省 现代光学仪器工程技术研究中心)和二个省科学院技术科研平台 及一个博士后科研工作站分站。2006 年经省政府批准设立“泰 山学者”岗位，拥有“泰山学者”特聘专家 2 名，省突贡献专 家 1 名,省科学院中青年学术带头人 2 人，博士生导师 3 人，硕 士导师 4 人。现有博士、硕士 30 余人；高级职称 20 人，中级 职称 36 人。 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信3 “十一五”期间承担国家”863”计划课题 2 项、科技支 撑计划课题 3 项、国际合作计划课题 2 项（乌克兰） 、省重大专 项项目 4 项。并争取各类省部级课题和院地课题 60 余项，累计 纵向课题经费 3500 余万元，横向科研开发经费 2700 余万元， 实验室条件建设经费 2000 余万元。多项成果达到国际领先或先 进水平，申请发明专利 18 项，实用新型专利 12 项，发表论文 120 篇，其中 ei、sci、istp 检索 28 篇；获得省部级奖励 5 项， 院地级科技奖励 3 项。科研成果推广应用到上千家企业。 作为牵头单位联合十多家高等院校、科研单位和企业，经 省科技厅批准，成立了“煤矿安全产业技术创新战略联盟” 。 四、项目拟建地点四、项目拟建地点 规划位置位于济宁高新区海川路东、群英路南，用地面积 80 余亩。 五、可行性研究编制单位五、可行性研究编制单位 名称：济宁明信投资*有限公司 资质等级：乙级 资质证书编号：工咨乙发证机关：国家发展和改革委员会 第二节第二节 可行性研究的依据可行性研究的依据 一、山东省科学院激光研究所委托济宁明信投资*有限公 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信4 司编制本项目可行性研究报告的委托书； 二、 国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020 年） ； 三、 建设项目经济评价方法与参数 （第三版） ； 四、 投资项目可行性研究指南 ； 五、国家和山东省有关政策、法规和规范； 六、建设单位提供的有关设想及基础资料。 第三节第三节 可行性研究的范围可行性研究的范围 一、项目提出的背景及建设必要性； 二、建设规模及内容； 三、场址及配套条件； 四、建设方案； 五、组织机构与劳动定员； 六、环境保护与节能； 七、劳动安全卫生； 八、项目实施进度与工程管理； 九、投资估算与资金筹措； 十、综合效益评价。 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信5 第四节第四节 项目简要结论项目简要结论 该项目规划位置位于济宁高新区海川路东、群英路南，用 地面积 80 余亩。项目建成后将围绕光电工程领域开展基础、应 用基础和前沿高技术研究，主要研究方向：新型传感器、激光 检测、光电测量、特种智能光纤。从事海洋资源综合监测光纤 水听技术、矿山开采、轨道交通和激光检测领域公共安全监测 监控等共性技术的创新研究；激光测量领域的技术服务、技术 咨询、技术培训。 通过初步分析估算，本项目工程总投资构成及资金来源为： 1、总投资构成：经估算，本项目总投资为 29990.59 万元， 其中：建安工程费 17017.40 万元，设备及工器具购置费 3000 万元，工程建设其他费用 5196.11 万元，预备费 2017.08 万元， 建设期利息 2760 万元。 2、资金来源为：预算内拨款及自筹解决。 该项目的建设，符合国家大力发展高新技术的产业政策， 符合山东省大力发展高新技术的产业政策，符合国家“十二五” 科学技术发展规划，有利于各种资源融合，建设和谐社会，因 此是必要的。 该项目的建设地点水、电、气配套设施完善，交通便利， 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信6 项目完成后社会经济效益显著。因此，该项目建设是可行的。 第五节 主要技术经济指标 本项目主要技术经济指标见下表： 主要技术经济指标一览表主要技术经济指标一览表 序号名称指标单位 1 总建筑面积 83807 2 科研办公主楼 25919.00 3电子政务中心 11430.00 4 数据灾备中心 11430.00 5科研办公楼 a 11430.00 6 科研办公楼 b 11430.00 7实验室 1896.00 8 综合实验楼 a 5520.00 9综合实验楼 b 4752.00 10 地下停车场 10200.00 11 总用地面积 59134 12 容积率 1.37 13建筑密度14.40% 14 总投资 29990.59 万元 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信7 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信8 第二章第二章 项目提出背景及建设必要性项目提出背景及建设必要性 第一节第一节 济宁市高新区概况济宁市高新区概况 济宁高新技术产业开发区是 1992 年经省政府批准成立的省 级高新技术产业开发区，2010 年 9 月晋升为国家级高新区。管 理面积 169 平方公里，下辖洸河、柳行两个办事处，黄屯、王 因两个镇，130 个行政村，约 15 万人口。建有国家级创业中心、 国家级留学生创业园、国家级博士后工作站以及国家级生物技 术产业基地、工程机械产业基地和纺织新材料产业基地，是 iso14001 环境管理体系认证园区。 2009 年，高新区在市委、市政府的坚强领导下，按照“一 切工作具体化”的要求，紧紧围绕“六个定位” ，加快推进以经 济工作“6+6”工业园、城市建设“2367”工程、社会事业为民 办好 10 件实事为重点的发展工作，解放思想，创新机制，自我 加压，不断进取，在招商引资、产业发展、园区建设、环境优 化、自主创新、和谐社会建设等方面均取得显著成效，技工贸、 规模工业总产值、高新技术产业产值等各项主要经济指标均实 现了 30%的高速增长，经济社会发展呈现增长加快、结构优化、 效益提高、后劲增强、民生改善的良好局面。 一是招商引资取得新突破，项目建设加快推进；二是企业 发展健康推进，产业集群效应进一步显现；三是基础设施建设 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信9 大规模展开，城乡面貌发生新的变化；四是区域民生水平显著 提高，新农村建设和各项社会事业取得长足进步；五是“平安 高新区”建设取得新进展；六是生态建设与保护迈出坚实步伐， 科学发展落实有力；七是机关服务效能进一步加强，发展建设 环境全面优化。 全区经济运行质量提高，发展后劲明显增强。高新区 经济呈现出“好中加快、机构优化、质量提高、后劲增强”的 特点。2009 年对济宁高新区而言，是一个站在新起点、创新新 优势、实现新发展的励精图治之年，全区完成技工贸收入 768 亿元、增长 16.01%，规模工业总产值 539 亿元、增长 37.15%， 高新技术产业产值 261 亿元、占规模工业总产值的比重达到 48.42%，财政总收入 25.7 亿元，地方财政收入 12.04 亿元、增 长 13.05%，固定资产投资 70 亿元、增长 30.1%，实际利用外资 15681 万美元、增长 42.7%，工业增加值能耗下降 4.5%。 2007 年 9 月 13 日，中国汽车自主品牌制造企业的领军者 吉利控股集团有限公司投资 23 亿元在济宁高新区建设汽车零 部件基地项目在宁波签约，该项目是 2007 年全省第三、我市最 大的内资项目。项目是经济增长的载体，是区域发展的脊梁， 在过去的一年里，高新区人始终把实施项目带动战略放在经济 工作全局的核心位置，全力抓好主导产业龙头企业专题招商、 上下游产业链招商、优势企业重组招商和重点企业以商招商， 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信10 在招商引资的总量、规模和层次上均实现了历史性突破。2008 年共洽谈项目 200 个，正式签定合同 50 多项，合同外资 3.5 亿 美元，内资 50 多亿元，成功引进了一批“国家鼓励、市场看好、 集群发展”的大项目、好项目，小松工业园、小松行走系统、 小松精密铸造、大京薄板结构件、意大利萨维奥纺纱机、中印 合资头孢医药、中法合资机械锻造、美国奥盖尔液压柱塞泵、 山东重工科技园、重汽商用车驾驶室、sw 系列发电机、b12 医 药等一大批高大外产业项目相继签约并落户于济宁高新区这片 热土。其中，小松工业园、小松行走系统和小松铸造是小松集 团除日本本土外对外投资最大的项目，小松集团将以这三个项 目作为平台，联合 11 家日本公司以 3 亿美元的总投资规模，共 同在高新区打造世界级工程机械产业基地。 泰丰液压、欧化家纺二期、鲁抗立科、永生重工机械、凯 斯达机械、小松优特力、辰欣药业、通佳机械研发中心等项目 主体厂房相继落成，黄屯装备工业园、王因中小科技园、重汽 二期、小松行走系统、住友物流、鲁抗立科、浩珂伟博工业园、 济宁高新区第九工业园、台湾联电光伏发电站等一大批高科技 项目实现了当年签约、当年开工建设。目前，全区正在建设及 近期将要开工的过亿元项目达到 65 个，其中工业项目 33 个， 项目的数量和质量均有较大提长。高新区已形成小松、山推、 意达工程等工程机械及纺织机械，伊顿、重汽、吉利等汽车及 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信11 核心零部件，辰欣药业、胜利股份、凯赛科技、菱花、雪花等 生物医药及食品，如意科技、德源纱厂等纺织服装及新材料， 卡博特、浩珂伟博等精细化工，英特力光通信、英克莱电子、 正和电子等电子及军工产品、光伏产业（现已建成亚洲最大的 光伏发电站） ，共 7 大板块的产业格局。 2009 年，全区规模以上工业企业达到 208 家，其中产值过 亿元的 52 家，以小松系列、山推系列为主的工程机械产业集群 实现销售收入 122.2 亿元、税金 55955 万元，分别增长 42.4% 和 45.2%；以德源纱厂、如意科技、欧化家纺、宏大樱花为主的 纺织服装产业集群实现销售收入 85 亿元、税金 9096 万元，分 别增长 26.20%和 123.1%；以雪花、菱花、凯赛生物、胜利股份、 明治鲁抗、辰欣药业、鲁抗立科为主的生物食品和生物医药产 业集群实现销售收入 66 亿元、上缴税金 18114 万元，分别增长 19.61%和 19.6%。 落实科学发展观，给济宁高新区在发展的理念、方式、途 径等方面带来了更深的思考和抉择。节能减排、土地集约是任 何一个地方区域都必须面临和正视的问题。 2009 年，济宁高新区按照“管住排放总量、严控污染总量、 腾出环境容量、用好资源容量”的工作思想，将节能减排总量 目标细化分解，确定了 49 家大气、污染物排放重点企业。对纳 入城市污水处理管网的 30 家工业企业强化末端控制，确保达标 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信12 排放。对火力发电企业、机械加工企业和南水北调重点保护区 的工业企业，最大限度地实施废水资源化，确保废水“零排放” 。 强有力的节能减排工作，为全区经济的科学发展、率先发展、 又好又快发展提供了坚实的保障。 在项目引进和建设过程中，高新区尤其重视土地资源的节 约集约利用，采取新型工业园区建设模式，统一规模布局、统 一接纳项目、统一建设管理，着力提高项目聚集度。高新区第 七工业园（装备制造园）占地 500 余亩，建设工业厂房 26 万平 方米，吸纳了 17 家机械配套厂家入驻，总投资额度 10 亿元以 上，成为高新区集约利用土地、集中建设项目的代表园区之一。 目前，在区内投资的世界 500 强企业达 10 余家，工业企业 1000 多家，形成以机械制造及汽车配部件、生物技术、纺织服 装、煤化工、电子技术及新材料、光伏发电等特色产业，成为 改革开放的先行区、新型产业的聚集区、高新技术成果的转化 区、体制创新的试验区、现代工业园的样板区和社会主义新农 村建设的示范区，综合投资环境评价在国内名列前茅。综合经 济实力居全省 15 个省级、国家级高新区前 3 位，居全国高新区 第 30 位。 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信13 第二节第二节 项目提出的背景项目提出的背景 一、激光技术对国民经济及社会发展的重要作用一、激光技术对国民经济及社会发展的重要作用 激光技术对国民经济及社会发展的重要作用激光技术是二 十世纪与原子能、半导体及计算机齐名的四项重大发明之一。 三十多年来，以激光器为基础的激光技术在我国得到了迅速的 发展，现已广泛用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、 军事、文化教育以及科学研究等各个领域，取得了很 好的经济 效益和社会效益，对国民经济及社会发展将发挥愈来愈重要的 作用。 （1） 、促进科学技术的发展和进步由于激光具有很好的单 色性、相干性、方向性和高能量密度，它已渗透到各个学科领 域，形成了新的学科。例如：激光信息存储与处理、激光材料 加工、激光医学及生物学、激光通讯、激光印刷、激光光谱学、 激光化学、激光分离同位素、激光核聚变、激光检测与计量及 军用激光技术等， 极大地促进了这些领域的技术进步和前所未 有的发展。 （2） 、在国民经济中形成新的产业部门激光产业正在我国 逐步形成，其中包括激光音像、激光通讯、激光加工、激光 医 疗、激光检测、激光印刷设备及激光全息等，这些产业正在作 为新的经济增长点而引起高度重视。例如，全国已有 380 多家 生产激光音像设备（cd、ld、vcd、dvd） ，1996 年在我国已形成 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信14 年产值 85 亿元以上的新产业，发展异常迅速。又如，利用激光 全息技术开拓了激光模压全息防伪商标和装饰业，也已成为较 大规模的新兴产业。 （3） 、对传统工业的改造将发挥愈来愈显著的作用激光加 工作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、 冶金、机械制造等国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动 生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的 作用。例如，天津冷轧薄板厂由于采用了激光毛化技术，将面 临倒闭的企业起死回生，仅 1995 年生产了 6 亿元的激光毛化钢 板，出口创汇数千万美元；又如西安内燃机配件厂建立了 12 条 缸套激光热处理生产线，将缸套寿命提高了 1-3 倍，现已在全 国范围推广，该厂 近期还要扩建 12 条生产线，以满足用户对 激光缸套的需求。因此，发展激光产业将带动传统工业的改造 和发展。 （4） 、促进医疗技术进步，提高人民健康水平激光医疗技术 目前已在眼科、外科、内科、妇科、耳鼻喉科、心血管科、皮 肤 科等领域得到广泛应用，激光医疗设备已进入县以上的医院， 这对医疗技术的进步和提高人民健康水平起着重要作用。 （5） 、加速我国国防技术的现代化激光技术在军事上已应用 于测距、指向、制导、通讯及战术武器等，为改善武 器装备的 性能，提高命中率和可靠性，起到重要的作用，并有一定数量 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信15 的产品出口。 二、国外激光产业发展现状二、国外激光产业发展现状 国外激光产业发展现状根据激光集锦1997 年报导， 世 界激光器市场可划分为三大区域：美国（ 包括北美）占 55% ， 欧州占 22%，日本及太平洋地区占 23%。在世界激光市场上日本 在光电子技术方面占首位，美国占第二位；在激光医疗及激光 检测方面则美国占首位；而在激光材料加工设备方面则是 德国 占首位。因此我们选择美国、日本、德国三个国家，介绍他们 激光产业发展情况，也就反映了世界激光市场的基本情况及其 发展趋势。 （1） 、美国激光产业发展现状目前尚未见到全面介绍美国 激光光电子产业发展现状的完整资料，现只能根据有关文 献进行综述。 1994 年美国光电子工业发展协会对 1993 年世界 激光光电子市场作了统计，总产值为 750 亿美元；美国光 电子工业发展协会把显示器、光存储、光通讯及硬拷贝称之为 光电子技术产业，并认为这个领域目前是日本占主导地位，在 750 亿美元产值中日本约占 50%，因此 美国认为当前应注意发 展光电子技术产业，使美国在这个领域能占有较大的份额。下 面主要介绍美国激光加工和激光医疗方面的发展情况。根据 1996 年工业激光评论杂志报导，1995 年世界范围销售的激 光加工系统约 11 亿美元，美国占 31%、欧州 32%、日本 35%，其 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信16 它 2%。 在美国比较著名的激光公司有：相干公司、光谱物理公 司、联合工艺（urtc）公司、prc 公司、 燃烧工程公司、 lumonics 公司、synrad 公司、marted lasers 公司、electrox 公司和 esi 公司等。相干公司和光谱物理公司是美国最大的两 个激光公司，占美国激光公司总销售额的 40%以上。光谱物理公 司的工业激光部的高功率 co2 激光器股权已为德国 rofin-sinar 公司所收购，主要生产 1.5kw-6kw 横流 co2 激光器。 联合工艺 公司主要生产波长 1.3 微米的碘激光器及二极管激励固体激光 器的紫外准分子激光器等。现在的二氧化碳激光器功率多为 500w，而理论上可高达 100kw，近期报导已达到 20kw。且其功 率越大，效果越好，故日本对二氧化碳激光器开发研究寄以期 望。 （2） 、大功率一氧化碳激光器是日本业创造研究所和三菱 重工联合研制的，89 年实现了连续 4 小时 5kw，短时间达 7kw 振荡输出。93 年其输出功率已达到 20kw，它在切割焊接中正崭 露头角，而高功率的碘激光器是日本产业创造研究和川崎重工 一起开发的，1989 年实现了近红外的振荡 ，它是化学激光器， 特征是振荡效率极高，5kw 一氧化碳激光器、1kw 碘激光器装置 已设立在 92 年 4 月成 立的激光应用工学中心。 此外，弧光灯 激励固体激光器放大都为 3kw， 因其存在功率增大导致光束发 散角偏大和脉冲振荡重复频率低的缺点，日本正努力研制半导 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信17 体激励 yag 激光器来取而代之。据报导， 1kw 二极管激励 yag 激光器由正由日本国立研究所制成。目前，大功率准分子激光 器及其在材料加工中 的应用开发研究引起人们极大兴 趣。它 可利用短波长高能光子不产生热量的分子水平的加工。86 年日 本通产省工业技术院提出的 18 家民间企业与 3 所国立研究所参 与的“超尖端加工系” ，就是以准分子激光和离子束为中心工具， 其目标是在 93 年研制成 2kw 级 xecl 准分子激光设备。激光加 工切割的灵活性、高精度、高速度、高可靠性、高效率等优点， 不仅在 薄板工业上，而且在金属、塑料、陶瓷业中也广为使用。 最近 5 轴或 6 轴三维激光切割机器人已在日本汽车、机械、电 机重工中大显身手。 同时，激光焊接在日本电子、电机、汽车、 车辆零部件，oa 机器等小件、大批 量生产中得到 迅速发展。 是日本产业界生产线上成功应用激光焊为世界所瞩目。如在汽 车车体制造中日本大胆采用有坯料时就将薄钢板实施激光焊接 后冲压成型的新方法（tailorcd blank welding） ，现已为世界 上绝大多数汽车厂家所仿效。日本以 5kw 及 10kw 二氧化碳激光 焊代替了闪光对焊进行制钢业轧钢卷材的连接。在薄、中厚板 钢管、高级薄型不锈钢制造时，与高频电焊、tig 焊相结合，保 证了质量的稳定性。日本致力于激光超薄板焊接的研究，如板 厚 100 微米以下的箔片， 无法熔焊， 但通过有特殊输出功率 波形的 yag 激光焊得以成功，显示了激光焊的广阔前途。日本 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信18 引以为自豪的是在世界上首次成功开发了将 yag 激光焊用于核 反应堆中蒸气发生器细管的维修，这是日本最大限度地利用 yag 激光（波长 1.06 微米）能以石英光纤遥控传输和集周边设备之 大成的尖端技术。随着今后 3kw 以上的高功率、高亮度且控制 维修性皆佳的 yag 激光器和新一代二极管激光激励大功率固体 激光器的诞生，软硬件的配套，预计这一领域的激光技术还会 有新的突破。 据 1992 年东京大学研究与发展研究所 tfujioka 报道，日本 co2 激光加工机年 销售额为 558 亿日 元，yag 激光加工机年销售额为 177 亿日元，总计为 735 亿元日。 co2 激光加工机主要应用于切割和打 孔（占总台数的 94.8%） ， 焊接（2.8%） ； 而 yag 激光加工机主要应用于标记（34.5%） ， 焊接（27.7% ） ，微调（10%）和切割、打孔（8.9%） 。日本生产 co2 激光器的厂商有 60 家，生产 co2 激光加工机的主要制造厂 商为三菱电气、松下电气、amada 和 mazak 等公司，占日本激光 加工市场 70%左右。另外德国 rofin-sinar 激光公司和日本 marubeni 及 nippei toyama 公司合资经营；德国的 trumpf 激光 技术公司和日本石川岛播磨重工合资经营，这表明德国的 co2 激光加工机已进入了日本激光加工市场。日本生产 yag 激光器 的有日本电气、富士电视、东芝等 30 家生产厂家。约 70-80% 的 co2 激光器用于切割，约有 70%的 yag 激光器用于电子工业。 另外，据统计，到 1995 年为止日本已建立了 1500 家激光加工 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信19 站。近来年，以每年新建 200-300 家的速度在递增。日本激光 医疗始于 ar 激光眼底凝固、外科二氧化碳激光刀、内科 nd：yag 激光内窥镜等迎来了光能热利用激光医疗第一代。随着 激光技术的进步，激光化学效益治疗法诞生，开辟了激光医疗 的康庄大道，现今，日本所有医疗领域中都应用了激光。日本 利用 nd：yag 倍频激光（532 nm）的医用激光器，其基波功率 为 60w， 调谐波功率约 20w，通过 ktp 变换波长，已在医疗上 广泛使用。 er：yag 激光的 2.94 微米光较之二氧化碳激光的 10.6 微米更易被水、ca、p 等所吸收，多用于切开、切除多水 份的身体软组织及骨切开术，性能大大优于二氧化碳激光刀。 由于可以光纤传导，今后，若 3 微米带的稳定光功率纤维开发 成功， 将用于体腔内患部的非切开、切除手术。此外，稀土类 元素 ho：yag 激光器也已开始使用。日本利用激光治疗癌症十 分积极，主要是 ar 激光激励、闪光灯激励、准分子激励的染料 激光器。随着光纤技术的发展，它们是非切开治疗体腔内癌的 划时代的新手段，还能治疗血管狭窄、闭塞、给心脏外科带来 革命。光纤腹腔镜已顺利走上应用轨道，不动手术的腹腔内疾 患激光治疗法，对高龄人口结构的日本具有重要的、现实的意 义。准分子的紫外光束有良好的光化学效应，适宜于非热性切 开、切除、并能抑止红外光束所常见的切开部的热变性和炭化， 一部分 arf 激光器（角腊在波长 1.3 微米的碘激光器及二极管 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信20 激励固体激光器的紫外准分子激光器等。现在的二氧化碳激光 器功率多为 500w，而理论上可高达 100kw，近期报导已达到 20kw。且其功率越大，效果越好， 故日本对二氧化碳激光器开 发研究寄以期望。 （3） 、德国激光产业发展现状 在欧洲地区激光产业发展最 快的是德国，特别是激光材料加工方面处于世界领先的地位。 1986 年德国提出了 1987-1992 年激光研究与激光技术资助 重点的 bmft 资助计 划，在这五年期间实际投资为 2 亿 6 千 2 百万马克，资助重点与经费分配为：激光器与元件 36%，应用技 术与系统集成 48.9%，激光测量与激光分析 12.2% ，其它 2.3%；也就是说约 72%的经费用于激光材料加工的课题（光源、 元件、系统和方法） 。承担课题的有科研集团 （fhg、mpg、gfe）6 个科研所，9 个大的激光中心，高校研究 所中的 30 个科研组，共约 900 名科研人员参加。在这期间建立 的比较著名的研究所和中心有：夫朗和费激光技术研究所、柏 林固体激光研究所、汉诺威激光中心、斯图加特光束应用研究 中心等。根据德国机械制造协会激光材料加工工作联盟 1994 年的统计，用于材料加工的光源（co2）和 yag 激光器）总 共生产了 1364 台，产值 1.65 亿马克，比 1993 年增长 13%；激 光器件台数增长了 39% 。特别是用于标记和牙科方面的小功率 激光器即 yag 激光器出现了超比例的增长率。因此德国用于加 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信21 工技术的激光器，高于以前任何时期。用于材料加工的光源， 德国企业（主要是 rofin-sinar 激光公司、 trumpf 激光技术公 司、haas 固体激光公司、lambda physik 公司等）几乎占了世 界市场的 40%，处于领先地位。与此同进，还签订了 1544 台激 光器的订货合同，价值 1.77 亿马克。1994 年激光系统的营业额 也有大幅度的增长，完成了 860 个系统的生产额，价值为 2.35 亿马克，台数增长率为 51%，销售额增长率为 17%。与此同时， 还签订了 937 个系统合同，价值 2.49 亿马克（台数增长率 58%，产值增长率 18%） ，这些合同与 1995 年预测的生产额接近。 在激光光源方面 co2 占 42%，nd:yag 占 35%；在激光系统方面 co2 激光加工系统占 56%，yag 激光加工系统占 40%，co2 激光加 工系统 trumpf 公司是自行配套，而 rofin-sinar 公司则与格瑞 斯海姆有限公司合作配套，已形成 lascontur 系列激光加工机。 出口部分的增长表明，在国际上德国企业有强大的竞争能力， 德国激光工业目前仍处于上升阶段。 在完成 1987-1992 年 bmft“激光研究与激光技术”资助计划后，1993 年德国又提出 了“激光 2000”新的资助计划。战略目标是： *开创 21 世纪激光技术领域科学技术基础。 *支持革新激光技术，以保持和加强激光器生产与激光工业 应用在国际上的竞争能力。 *消除激光应用中的科学技术障碍。 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信22 德国为了推广激光加工技术，除了建立 9 个国家级激光中 心外，还大量建立激光加工站；同时在大、中、小型企业积极 建立激光加工生产线， 例如：大众汽车厂的齿轮激光加工生产 线；奔驰汽车厂共有 18 个厂房，其中有 8 个厂房安装了激光加 工生产线；thyssen 钢铁公司的轿车底板激光拼焊生产线；西门 子公司建立了线包引线激光点焊生产线，接触器铁芯、衔铁激 光焊接生产线，集成电路激光微调生产线及半导体硅片激光毛 化及退火生产线等。在“激光 2000”中特别提出了 94-95 年， 每年提供 500 万马克（25 个项目） ，向批准有激光加工技术项目 的中小厂每个项目资助 20 万马克。 三、我国激光产业发展现状及存在的主要问题三、我国激光产业发展现状及存在的主要问题 国家科委委托中国光学光电子行业协会进行的统计表明， 1991-1995 年我国激光产业的总销售额为 125 亿元，1995 年销 售额是 1990 年的 69 倍，平均年增长率达到 2.3 倍，远远超过 国外的增长速率。其中光存储销售额最大，为 109 亿元，五年 共出口 cd 机 2120 万台，创汇 8.2 亿美元，其次是测距、准直， 7.8 亿元；第三位是激光医疗设备 2.5 亿元，第四位是激光加工 设备 2.1 亿元。 目前，国内从事激光器及激光应用设备生产的单位约 500 多家， 其中生产激光音像设备的有 380 多家，生产其它激光设 备的有 150 多家，国家级的激光工程技术研究中心有四个，各 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信23 种类型的激光加工站有 120 多家，并正在迅速发展。 其中，中国在中低功率全固态激光器产业化方面处于国际 领先。国家“863”计划“中低功率全固态激光器产业化” 项目，2000 年 11 月 13 日通过了中科院高技术局主持的鉴定。 由两院院士王大珩、工程院院士梁春广、陈良惠等专家组成的 鉴定委员会认为，该项目综合技术指标达到了国际先进水平， 产业化规模已居国际领先水平，是我国高新技术产业化的成功 范例。中低功率输出的半导体激光泵浦的全固态激光器是八十 年代末期新出现的激光器件。这类器件具有体积小、重量轻、 携带方便、使用安全、转换效率高等特点，除在物理、化学、 生物、医学等高技术领域有着广泛的用途外，在娱乐广告、建 筑等其它领域的用途也日益增多。国际上的有关专家认为这是 一种非常有前途的激光产品，是新世纪激光器发展的主要方向。 中科院长春光学精密机械与物理研究所从“八五”初期开 始，在国家“863 ” 计划和国家自然科学基金项目的支持下开 展了“半导体激光泵浦全固态绿激光器”的研究，1994 年该项 目通过了成果鉴定，并被国家科委列入重大成果转化项目，后 又被国家计委列入“产业化示范工程项目” 。经过数年独立自主 的边研制、边开发、边产业化，项目组研究设计出了适合产业 化生产的激光器结构，摸索出了一整套行之有效的激光器产业 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信24 化生产工艺技术，达到了年产 3 万余台的生产能力， 并通过了 iso9001 国际质量保证体系的认证。 我国激光产业具有很好的发展前景和很大的潜力，但也必 须看到除激光音像设备已形成较大的规模，在世界上占有一定 的地位外，其它激光设备的产业与国外相比尚存在较大的差距， 主要问题是：（一）科研与生产结合得不好，科研成果转化为 生产力的能力较差，许多具有市场前景的成果 仍停留在实验样 机阶段；如 20 年前西北大学开发大功率全固态激光器处于国际 领先，但是直到今天才迈出了产业化的第一步。 （二）资金投入 不足，市场开拓不够，一些重要激光产品尚未形成规模生产， 效益较低；（三）产品质量较差，在安全性、稳定性、可靠性 及标准化等方面还有待进一步提高；（四）激光系统的配套能 力较差，增加了用户使用的困难；（五）创新能力较差，高档 次的激光产品少，智能化、自动化程度较低，缺乏市场竞争能 力；（六）从技术管理上看，激光产品缺少国家标准，激光产 业没有归口主管部门，产品质量监督不够，这些都不利于激光 产业的发展。 四、激光在产业中的具体运用四、激光在产业中的具体运用 （一） 、激光在自然科学研究领域的应用 （1）非线性光学反应 在熟悉的反射、折射、吸收等光现象中，反射光、折射光 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信25 的强度与入射光的强度成正比，这类现象称为线性光学现象。 如果强度除了与入射光强度成正比外，还与入射光强调成二次 方、三次方乃至更高的方次，这就属非线性光学效应。这些效 应只有在入射光足够大时才表现出来。 高功率激光器问世后，人们在激光与物质相互作用过程中 观察到非线性光学现象，如频率变换，拉曼频移，自聚焦，布 布里渊散射等。 （2）用激光固定原子 气态原子、分子处于永不停息运动中（速度接近 340 m/s） ， 且不断与其它原子，分子碰撞，要“捕获”操作它们十分不易。 1997 年华裔科学家、美国斯坦福大学朱棣文等人，首次采用激 光束将原子数冷却到极低温度，使其速度比通常做热运动时降 低，达到“捕获”操作的目的。 具体做法是，用六路俩俩成对的正交激光束，用三个相互 垂直的方向射向同一点，光束始终将原子推向这点，于是约 106 个原子形成的小区，温度在 240以下。这样使原子的速度 3 减至 10 m/s 两级。后来又制成抗重力的光-磁陷阱，使原子在 约 1s 内从控制区坠落后被捕获。 此项技术在光谱学、原子钟、研究量子效应方面有着广阔 的应用前景。 （二）激光测距、激光雷达 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信26 利用激光的高亮度和极好的方向性，做成激光测距仪，激 光雷达和激光准直仪。激光测距的原理与声波测距原理类似。 激光雷达与激光测距的工作原理相似，只是激光雷达对准 的是运动目标或相对运动目标。利用激光雷达又发展了远距离 导弹跟踪和激光制导技术，这些在 1991 年海湾战争中都已投入 使用。激光制导导弹，头部有四个排成十字形的激光接收器 （四象限探测仪） 。四个接收器收到的激光一样多，就按原来方 向飞行；有一个接收器接受的激光少了，它就自动调整方向。 另一类激光制导是用激光束照射打击目标，经目标反射的激光 被导弹上的接收器收到，引导导弹击中目标。 激光准直仪起到导向作用，例如在矿井坑道的开挖过程中 为挖掘机导向。激光准直仪还被用在安装发动机主轴系统等对 方向性要求很高的工作中。 （三）激光在工业上的应用 激光加工代表精密加工装备未来的发展方向，体现着一个 国家的生产加工能力、装备水平和竞争能力。目前，激光加工 技术在各种仅金属与非金属材料加工中的应用非常广泛。 工业激光器目前主要包括 co2 激光器、固体激光器、半导 体激光器等。这几种激光器各具优点，如 co2 激光器的成本最 低，固体激光器的光束质量好，半导体激光器的出光效率高。 光纤激光器是未来新一代激光技术的发展方向，它具有常 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信27 规固体激光器所不具备的许多优点。然而激光器服务的机床企 业非常谨慎，终端用户对激光器本身的印象远不及对系统那么 深刻。 在现代重工业中，如材料切割、焊接、快速成型等过程中， 激光技术体现出了优越性。激光可以通过软件来控制轨迹。激 光加工属于非接触加工，因此稳定性和寿命都比较好。 在当今半导体行业，光科技术已成为半导体工业的“领头 羊” 。激光器在线加工已成为不可或缺的一部分。例如激光调阻 机可达到产能 70 万只/小时，芯片光刻已实现 65nm 的制程。 （四） 、激光在农业的应用 1、处理种子： 在激光作用下的种子，能把适宜的光子摄 入其细胞， 增强细胞的生物能力，促进种子的发育，提高光合 效应，缩短成熟期，并能增强作物的抗病能力。 2、育种： 激光能诱发生物遗传结构改变，甚至发生突变， 从而培育出优良的新品种，这种科学方法称为激光育种。农业 育种学家根据绿色植物的叶片经过一定波长激光照射后，会发 出一种非常微弱的荧光的特点，采用灵敏的仪器将此荧光的光 量测出并记录下来，再对照不同品种植株苗的荧光亮度与产量 的关系，发现同一品种农作物的荧光越强，产量就越高。 3、除草： 美国一家农业研究所的科研人员研制成功一种 新型的激光除草剂，其主要成分是按基乙酰丙酸。这种除草剂 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信28 完全是通过光发挥作用的，效力大，用量小，不损害农作物， 对人畜无害，使用非常方便。于黄昏前喷射施用，被杂草吸收 后，在光的作用下，便产生有害物质，破坏杂草的细胞膜，最 后流出汁液，在 4 小时之内杂草就变白而枯死。 4、灭虫： 国外科学家研究结果表明，采用激光照射蚊虫 类和螨类害虫， 能将它们全部杀死。如果采用高能激光照射农 作物的害虫，轻者绝育，重者死亡。对环境没有污染。 5、检测作物病因： 美国农业科学家研究表现， 当激光照 射到健康的农作物上时，就能被利用吸收进行光合作用。如果 激光照射到生长不良或有病虫害的作物上，光能不会完全被光 合作用所利用，其中有一部分会分散成不同波长的冷光被反射 回来。通过分析这些光的性质，就可以检测出农作物的病害， 确诊病因，对症下药。 6、选择家畜精子性别： 美国农业研究中心研究成功一种 激光选择家畜精子性别系统。这种系统是根据 x 精子染色体中 的 dna 比 y 精子染色体中含量多， 在激光照射时，x 精子染色 体比较明亮，由电脑记录其荧光高密度， 然后在电声作用下分 离开 x 精子和 y 精子，于是选用 x 精子与卵子受精便生产雌畜， 选用 y 精子与卵子受精便生产雄畜，目前，美国已在牛、羊、 猪等家畜中进行试验。 7、剪羊毛： 澳大利亚的养羊业非常发达， 但用传统的 山东省科学院激光研究所项目 项目编码： 139-547-27583 济宁明信29 剪刀剪羊毛费时费力，效率低。科技人员研制成功一种激光装 置，利用该装置的光束代替传统的剪刀，把羊毛连根剪断，整 张毛被剥下来，提高工效 10 倍。 8、改良水果品种：沙田柚是盛誉海内外的名果，果肉柔嫩， 味甜有蜜味。主要缺点是果内的籽太多，一个果平均有籽 140150 粒。现在用激光改造了柚子树性能，结的柚子里面含 的籽很少，而且有 4的果内一粒籽都没有。 果子的肉更甜， 含可溶性固性物高达 1214，比通常的果子含量高 2左右， 产量也提高了。 以往一朵花只结一个果，结两个果的就很少了， 现在，一般结二三个果，还出现一朵花结 40 个果的事。平均每 棵树可以收 400 个果，而以前只有 150200 个。 还有一种叫 “沙子早生”的桃子树，它结的桃子肉厚、嫩、甜