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光學(xué)行業(yè)軍民領(lǐng)域的應(yīng)用及前景展望(附報(bào)告目錄)
光學(xué)行業(yè)已經(jīng)深入國(guó)民社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域,并已成為當(dāng)今前沿科技發(fā)展不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié),是當(dāng)代信息技術(shù)、新材料、生命科學(xué)、生物醫(yī)藥、資源環(huán)境等重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域的重要支撐。
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1、光學(xué)行業(yè)下游應(yīng)用領(lǐng)域
光學(xué)系統(tǒng)在空間探索、國(guó)防軍工、航空航天、高端儀器與高端裝備等領(lǐng)域作為關(guān)鍵的功能器件,是許多技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用的前沿陣地,相應(yīng)帶動(dòng)了新材料、新技術(shù)、新工藝、新裝備的創(chuàng)新發(fā)展。
(1)空間科學(xué)探索
在空間光學(xué)領(lǐng)域利用光學(xué)設(shè)備對(duì)空間和地球進(jìn)行觀測(cè)與研究,包括空間天文觀測(cè)、深空探測(cè)和對(duì)地探測(cè)等,其使用的空間光學(xué)系統(tǒng)正向著大口徑、長(zhǎng)焦距、大視場(chǎng)、多光譜、高測(cè)量精度、輕量化等方向發(fā)展。其中,大口徑光電裝備決定了人類空間觀測(cè)能力的極限,可展開(kāi)光學(xué)成像技術(shù)、薄膜反射鏡成像技術(shù)、衍射望遠(yuǎn)鏡成像技術(shù)等新技術(shù)的研究則提升了光學(xué)系統(tǒng)的空間分辨率,促進(jìn)大口徑、大視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)不斷突破。可見(jiàn)光、微光、紅外、紫外等多光譜技術(shù)適應(yīng)了全天時(shí)精密觀測(cè)需求。空間光學(xué)成像鏡頭、設(shè)備研究涉及材料配方研究、材料成型和燒結(jié)工藝、關(guān)鍵設(shè)備研制和維護(hù)、坯體的加工與無(wú)損檢測(cè)、光學(xué)表面改性、材料性能測(cè)試等一系列新材料、新工藝、新裝備的關(guān)鍵性技術(shù),為當(dāng)今世界科技前沿領(lǐng)域。
我國(guó)多項(xiàng)航天工程正在快速推進(jìn),運(yùn)載火箭、衛(wèi)星應(yīng)用、空間寬帶互聯(lián)網(wǎng)三大工程將成為航天工業(yè)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)和核心。定制產(chǎn)品作為航天工程、空間探測(cè)不可或缺的組成部分,面臨穩(wěn)定持續(xù)的市場(chǎng)需求。
(2)高端光學(xué)在軍事領(lǐng)域的前沿應(yīng)用
軍事領(lǐng)域是目前“高、精、尖”光學(xué)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛、深入的領(lǐng)域,涵蓋了從紫外到紅外全部電磁波波段,以及從光的產(chǎn)生、傳輸、探測(cè)、處理到光與物質(zhì)的相互作用等光學(xué)技術(shù)應(yīng)用。按工作原理和技術(shù)發(fā)展,軍事領(lǐng)域光學(xué)技術(shù)應(yīng)用通常可分為:光學(xué)儀器、微光夜視技術(shù)、紅外技術(shù)、激光技術(shù)和光電綜合應(yīng)用技術(shù)等幾大類,其中紅外技術(shù)、激光技術(shù)和光電綜合應(yīng)用技術(shù)是目前軍事領(lǐng)域高端光學(xué)技術(shù)的最前沿應(yīng)用。
紅外技術(shù)在軍事上有廣泛應(yīng)用,目前前沿應(yīng)用領(lǐng)域主要為紅外跟蹤和制導(dǎo)技術(shù)、紅外夜視技術(shù)和紅外遙感技術(shù)等。激光具有單色性好、方向性強(qiáng)、亮度高等特點(diǎn),其在軍事領(lǐng)域的前沿應(yīng)用包括激光制導(dǎo)技術(shù)、激光通信技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)激光武器等。在微光、紅外、激光等光電子技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上,為了滿足作戰(zhàn)使用和科研試驗(yàn)的要求,軍事領(lǐng)域主要發(fā)展了光學(xué)遙感技術(shù)、光電制導(dǎo)技術(shù)、光電跟蹤測(cè)量技術(shù)、光電對(duì)抗技術(shù)等光電綜合應(yīng)用技術(shù)。
軍用光學(xué)系統(tǒng)要求成像質(zhì)量好、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,促進(jìn)了光學(xué)設(shè)計(jì)和加工領(lǐng)域的一系列大規(guī)模技術(shù)革命和創(chuàng)新活動(dòng),數(shù)控單點(diǎn)金剛石車削、光學(xué)玻璃透鏡模壓成型、光學(xué)塑料成型等高精密加工技術(shù)蓬勃發(fā)展,廣泛用于有色金屬、鍺、塑料、紅外光學(xué)晶體、鈹銅、鍺基硫族化合物玻璃等各類光學(xué)材料以及球面、非球面光學(xué)零件加工。
這些光學(xué)精密加工的新裝備體現(xiàn)了當(dāng)今裝備制造的尖端技術(shù),被歐美日發(fā)達(dá)國(guó)家所掌控,并實(shí)行出口管制。軍用光學(xué)技術(shù)的發(fā)展,不僅為軍隊(duì)建設(shè)提供了現(xiàn)代化的武器裝備和技術(shù)手段,增強(qiáng)了國(guó)防實(shí)力,同時(shí)還推動(dòng)了信息技術(shù)、精密加工、新材料等新興技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)總體水平的提高,增強(qiáng)了綜合國(guó)力。
近年來(lái),軍事領(lǐng)域正從機(jī)械化和信息化基礎(chǔ)上向智能化發(fā)展,人工智能的軍事應(yīng)用正成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域,世界各主要軍事大國(guó)以先進(jìn)計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等新興技術(shù)為基礎(chǔ),研發(fā)應(yīng)用了自動(dòng)武器、無(wú)人作戰(zhàn)機(jī)、無(wú)人地面戰(zhàn)車、無(wú)人潛航器、作戰(zhàn)機(jī)器人、智能炸彈等智能化武器裝備,將對(duì)作戰(zhàn)模式和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境帶來(lái)廣泛而深遠(yuǎn)的影響。智能化武器集光電傳感、高速處理、人工智能于一體,具有記憶、分析、綜合能力。其中,光電系統(tǒng)處于前端感知環(huán)節(jié),將受益于武器裝備的智能化趨勢(shì)而得到更加廣泛深入的應(yīng)用。
(3)高端制造業(yè)的血液
光學(xué)在高端儀器與裝備應(yīng)用領(lǐng)域,充分體現(xiàn)了其超精密加工的技術(shù)水平。以集成電路制造業(yè)為例,光刻技術(shù)是集成電路制造產(chǎn)業(yè)的核心,決定集成電路的元件特征尺寸。其中,極紫外光刻是傳統(tǒng)投影光刻技術(shù)向更短波長(zhǎng)的延伸,被認(rèn)為是最具潛力的下一代光刻技術(shù)。光學(xué)系統(tǒng)是極紫外光刻技術(shù)最主要的功能部件之一,涉及的非球面加工與檢測(cè)技術(shù)、超高精度物鏡系統(tǒng)波像差檢測(cè)及集成技術(shù)等技術(shù)瓶頸體現(xiàn)了光學(xué)前瞻科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方向,目前經(jīng)過(guò)我國(guó)多個(gè)光學(xué)科研單位多年的攻關(guān),已經(jīng)成功攻克了相關(guān)核心技術(shù),實(shí)現(xiàn)了光學(xué)前沿技術(shù)的跨越。光學(xué)技術(shù)的進(jìn)步直接推動(dòng)高端儀器和高端裝備制造業(yè)的發(fā)展,堪稱高端制造業(yè)的血液,起到至關(guān)重要的作用。
(4)在安防行業(yè)應(yīng)用
先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)往往率先被應(yīng)用于軍事領(lǐng)域,但軍用技術(shù)只有轉(zhuǎn)化為民用技術(shù)才能直接服務(wù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。光學(xué)行業(yè)處于軍民融合的前沿陣地,必將持續(xù)受益于軍用技術(shù)轉(zhuǎn)民用的浪潮。
光學(xué)鏡頭是安防視頻監(jiān)控的核心部件,對(duì)成像質(zhì)量起著關(guān)鍵性作用。當(dāng)前安防監(jiān)控高清化、智慧化升級(jí),推動(dòng)光學(xué)鏡頭技術(shù)快速革新。一方面,隨著視頻監(jiān)控的深入應(yīng)用,相關(guān)鏡頭技術(shù)獲得了全面升級(jí),光學(xué)變焦、大倍率、大廣角、小型輕量化等技術(shù)廣泛使用,長(zhǎng)焦距、電動(dòng)變焦鏡頭適應(yīng)了對(duì)遠(yuǎn)距離、大范圍室外監(jiān)控的需要。為應(yīng)對(duì)海岸、港口、河道、森林、陰雨霧霾等各種惡劣環(huán)境的監(jiān)控,行業(yè)中涌現(xiàn)出長(zhǎng)焦透霧鏡頭、高清魚(yú)眼鏡頭、超低照度鏡頭、紅外夜視鏡頭等眾多應(yīng)用解決方案產(chǎn)品。視頻監(jiān)控從高清進(jìn)一步向4K、8K超高清技術(shù)演進(jìn),畫面分辨率分別為高清的4倍和8倍,具有更強(qiáng)的信息承載能力。另一方面,安防正與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)快速融合,行業(yè)步入了智能安防2.0時(shí)代,華為、海康威視等發(fā)布了人工智能應(yīng)用的安防產(chǎn)品。人工智能為保證對(duì)信息數(shù)據(jù)運(yùn)算的精度和效率,對(duì)光學(xué)鏡頭可靠性和成像質(zhì)量提出更高的要求,促使鏡頭企業(yè)的技術(shù)加速升級(jí)。
從國(guó)內(nèi)安防市場(chǎng)來(lái)看,視頻監(jiān)控應(yīng)用已經(jīng)呈現(xiàn)從重點(diǎn)領(lǐng)域向社會(huì)各經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域全面鋪開(kāi)的態(tài)勢(shì),既涉及到金融、能源、電信、交通等傳統(tǒng)領(lǐng)域,也涉及智能樓宇、文教衛(wèi)、司法監(jiān)獄等新興領(lǐng)域。其中,傳統(tǒng)的金融、能源市場(chǎng)趨于飽和,政府、交通市場(chǎng)還在持續(xù)快速增長(zhǎng),尤其是中小城市安防基礎(chǔ)建設(shè)工作正處于蓬勃發(fā)展階段。2015-2019年我國(guó)安防產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)增長(zhǎng)速速均在10%以上,隨著新基建的運(yùn)營(yíng),對(duì)安防產(chǎn)業(yè)需求還將進(jìn)一步提升,未來(lái)市場(chǎng)還將保持快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。
2015-2019年我國(guó)安防產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)分析
資料來(lái)源:普華有策市場(chǎng)研究中心
2、我國(guó)光學(xué)行業(yè)技術(shù)突破西方國(guó)家壟斷
我國(guó)建國(guó)后建立了以滿足國(guó)防需求為主的完整光學(xué)工業(yè)體系,相繼設(shè)立了中科院長(zhǎng)春光機(jī)所、西安光機(jī)所、成都光電所、西安應(yīng)用光學(xué)研究所等一批光學(xué)研究單位,以及光學(xué)軍民融合創(chuàng)新平臺(tái)。當(dāng)前,隨著空間探測(cè)、航空航天、國(guó)防軍工、裝備制造等各項(xiàng)事業(yè)的快速推進(jìn),我國(guó)光學(xué)理論研究、技術(shù)創(chuàng)新及光學(xué)加工制造能力正在與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)水平迅速拉近。如2018年我國(guó)4.03米大口徑碳化硅反射鏡通過(guò)驗(yàn)收,是世界上最大口徑碳化硅單體反射鏡,突破了大口徑反射鏡鏡坯制造和反射鏡加工技術(shù)被美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)等少數(shù)西方國(guó)家壟斷的局面。