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精密光学应用从消费级走向工业级,出现了哪些新技术?

楼主 myb2b012

  

“21世纪是光的世纪”。作为当前推动世界最前沿科技发展的核心技术之一的光电子技术,被预言成为21世纪规模最大的一个产业。作为物理学中最古老的基础学科,光学是当前科学研究中最活跃的学科之一。现代光学技术,特别是激光的发明,被广泛运用到材料加工、精密测量、通讯、测距、全息检测、医疗、军工等技术领域,展现了广阔的前景。


光学产业链上下游结构分析


在产业链的上游,光学材料以光学玻璃为主,整体上处于供求平衡状态。在产业链中游,即精密光学器件、组件行业,是光电技术结合最紧密的部分,是光电产业链中的核心所在。业内生产企业多为光学厂商和电子厂商的结合,需要根据下游整机设备厂商的要求设计加工生产,进入门槛较高。到了产业链下游,光电技术已经结合进入整机产品。




随着3C电子、生物医疗、光通讯等下游行业的快速增长以及光电技术在新应用领域的不断渗透,光学行业迎来广阔的市场发展空间,从而也拉动了中游精密光学元组件、精密光学镜头的快速发展。


全球光学元件市场现状


德日占据技术制高点,中国奋起直追缩短差距


全球光学元件组件产业主要集中在德国、日本、韩国、中国台湾、中国大陆等国家和地区。其中,德国、日本占据着全球光学技术的制高点,中国则逐渐成为全球光学元件组件产业的生产基地。


德国光学元件组件的研究与制造历史悠久,造就了莱卡(Leica)和卡尔·蔡司(Carl Zeiss)等行业巨头。近年来,德国利用其高度专业化和生产技术柔性化的优势,大力发展现代光电技术,如集成光学、纤维光学、全息和激光技术等,传统光学加工中的镜片制造与镜头制造业务逐步外包,突出品牌经营。


日本光学元件组件工业自二战后进步迅速,产品的品质虽仍逊于德国制品,但具有吸引力的性能价格比使日本光学元件组件后来居上,在全球市场逐渐占据优势,其主要生产企业有佳能(Canon)、尼康(Nikon)、富士(Fuji)、奥林巴斯(Olympus)、智能泰克(Chinontec)等。目前除少量高精密度的镜片、镜头加工外,日本已基本退出传统的大批量光学加工行业,重点向光学设计领域和光电整机发展,并在光学检测设备和检测技术、光学加工和镀膜设备等的制造方面居世界领先地位。


随着日本光学元件组件行业的成熟和光学应用产品的日益增加,特别是图像信息类光电产品的快速增长,为使光学产品降低成本,日本的光学技术也逐渐扩散到邻近国家,使韩国、中国的台湾以及大陆地区在光学元件组件生产规模日益扩大,涌现出了像亚洲光学、大立光、舜宇光学等具有世界先进水平的企业。


近些年随着国内相关基础性产业支持政策不断出台,有力支持国内光学元件组件精密加工制造能力的提升。《产业技术创新能力发展规划(2016-2020 年)》强调机械工业基础制造技术关键零部件的高速高效精密切削等先进基础制造工艺技术,提高我国在光学加工设备、光学器件、光学镜头等方面的设计及整体制造能力;《工业强基工程实施指南(2016-2020 年)》指出加快促进工业基础能力提升,重点发展光学精密及超精密加工工艺,非球表面零件加工工艺;《“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划》要求重点发展精密与超精密加工工艺及装备,突破高精度光学元件等精密超精密加工关键技术。


在积极承接产业转移的同时,国内企业不断加大研发投入,主动参与国际竞争,培育出了一批技术与装备先进、定制开发能力强、品质保证与过程控制能力优秀的光学元件组件制造企业,行业发展明显提速,在理论研究、技术创新、生产制造等方面逐渐缩小与国际先进水平的差距。


全球万亿级规模的光学产业


中国光学元器件市场规模达1300亿元


德国机械设备制造业联合会(Mechanical Engineering Industry Association,VDMA)发布的《Photonics in Germany 2019》数据显示,2017年全球光学产业市场规模约为 5300亿欧元, 到2022年将达到8000亿欧元。


国内市场,随着苹果引领的智能可穿戴设备、车载影像、安防监控等新兴电子产品的迅猛发展,带动了精密加工领域的市场需求,并在国家政策的支持下,2016-2019年,中国光学元器件市场保持快速增长。根据中国光学光电子行业协会发布的《2019年度中国光学元器件行业发展概况》统计,2019年中国光学元器件市场规模为1300亿元,较2018年增长85.71%。


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