南开大学原校长：我国光电产业发展的思考

4/17/2012，光纤在线按：母国光教授，1931年1月出生于辽宁锦西，中国著名光学家，是中国科学院院士，第三世界科学院院士，美国光学学会（OSA）、国际光学工程学会（SPIE）Fellow。曾任南开大学校长。母国光教授4月12日下午16时08分因病在天津逝世，享年81岁。下面文章是母国光教授此前的演讲，特找出来与大家分享。

   （资料提供： 南开大学现代光学研究所光电信息技术科学教育部重点实验室）

　　关于“光谷”这个词最早是美国于1998年提出来的，在美国亚利桑那大学有个“光学科学中心”(Optical Science Center)，他们首先提出来建“光谷”。那个地方之所以提出来具有一定的背景和条件的。因为大家知道,在美国，有很多光学的研究机构,军工的、民用的、产业的，但是大家通常都认为有两个中心在美国是比较著名的，而且在国际范围内也都承认它们，一个是罗切斯特大学(Rochester University)，就在纽约州，这个大学有个光学研究所(Institute of Optics)，是比较全面的、比较综合的一个光学研究所；另外一个就是亚利桑那大学的光学科学中心，它叫Optical Science Center，光学科学中心，不是光学中心，是光学科学中心。

　　他们在1998年，以他们为主的，在地区里面构成了“光谷”。但是据我知道，这个“光谷”在美国并未形成像“硅谷”那样一个有影响的地区。“光谷”是成立了，这之后各国都有响应，法国有响应，英国有响应，意大利有响应。我们中国也在1998年之后，首先是武汉提出了“光谷”，在中国建武汉“光谷”。长春也是很早提出来的。广州也提出来了。正式提出“光谷”至少有三个吧。我个人，作为中国光学学会的成员，以跟踪学习来说，三个地方都参加了，而且都了解些情况。

　　现在没做“光谷”的，还有许多地方在大力发展光学、光电子、光学工程和微电子加光子工程，例如上海，深圳，还有好多别的地方，也包括北京的中关村。所以在中国实际上正在形成一个大家都看好且有发展空间的光电子产业。从技术上和从产业方面都开始有投入了。从这个意义来说，确实，在中国，这几年以来形成一个热点，叫“光谷”热。所以今天我们2001年的科协的讨论会把它作为热点来讨论，是很重要的，而且也是很必要的。今天大家都参加这个会就表现出对这个事很热心。

　　我想今天也针对光谷和相关光电子产业谈一点体会。我们谈的“光谷”，跟美国的“光谷”有些相似，又不相同。他们用光这个字，不是仅仅钉在光的某一两项产品或技术上，而是具有很广泛的内涵，所以这里我想谈一些情况供大家参考。大家知道，美国对战略的研究很重视。它的战略研究不是研究用多大地皮，造什么园区，而是从市场和可预见到的生活里面对光学的需要，军事里所需要的，各方面所需要的，来预计将来市场什么是主要的。美国有个国家研究理事会(National Research Council)，它在1999年出台一本关于光学的战略研究报告，题目叫《驾驭光》(《Harnessing Light》)，可以看作是一部《21世纪的光学工程》的战略报告。他们把光学当作一个技术，当作一个科学，怎么发展和驾驭才能获得最好的社会效益，能对我们人类的生活起更好的影响。这份报告，我了解到好象长春光机所，在我们建议下，已经把它翻译出来了。这个报告，虽然现在已经事过两三年了，但是我们回来看这份报告，里面提的东西都非常有参考价值。我想扼要的谈谈它的要点。它没有把光学和光学工程简单地当作单一的产业来思考，而是把需求，生活里的需求，社会的需求，以至于将来发展可能要遇到的需求作为研究问题的出发点，用这个角度来对光学和光学工程提出七个方面。

　　它提出的第一个是信息技术和远程通信中的光学。这个没问题，国际上都有共识，特别是光通信现在的发展，我们看得很清楚。将来的通讯主要是光通讯。不管宽带介入还是最后一公里的问题，都需要大量的光学和光学器件。所以把传统的光学、现代的电子技术和光子学加在一起，去发展宽带的光学，发展网络，作为今后网络的发展物质基础和技术基础，没错。这是第一点，所以我们现在大家抓住它没错。但是要特别提醒的是，光信息技术是涵盖很宽的领域，既有传输、处理、存储还有显示技术，我们应该着眼于大的光信息领域。

　　第二点是保健医学和生命科学中的光学，这方面我们现在大家却谈得都比较少。它认为要进入家庭和医院的那些激光和光学的应用，在未来的十年八年里面，20年里面，是很大的一个产业部门。现在已经有苗头，而且逐渐发展的这一产业会越来越大。因为人除了要通讯之外，更重要注意我们的生活质量。所以医学、生命科学的发展，要求把光的技术、光子的技术应用到里面去，把光学、光电子技术，加上微电子结合起来，应用到医学里面去，应用到生物学里面去。美国的战略报告把这个当作第二项大的产业。

　　第三个方面，它提的是什么呢？叫做传感、照明和能源中的光学。这是在一般情况下我们常常不特别注意的方面。今天这个场合里面，我想中科院长春光机所来的人不多吧。实际上我了解长春光机所的基础，它在我们国家光学界起到很重要的作用，并不是在光电通讯上，也没在医疗上，而是在信息的采集方面，如跟踪经纬仪，各种各样的镜头，各种光学仪器，在我国的社会生活中起了很重要的作用。而美国预见，在未来的20年里面，这些也是很重要的。再譬如说我们现在，放在天上的卫星用来观看地面，它能看地面多大的范围，能够看清楚什么样的细节和分辨率多少，这些方面的水平牵制到我们的需要；而美国人放在天上的卫星，分辨率有多少？同样的高度，它能看见我们，我们看不见它，这不等于我们是瞎子吗？这种需要就叫社会需要，它是推动技术和产业发展的重要动力。而美国作为一个国家来说，它可能没有看中投影仪，也没有光看重照相机，而是更重要的看到这一点。我想这是第三点，它提出的一个很重要的方面。

　　另外一个方面呢，它专门提到的是军用光学装备。刚才我提的还不是军用的，只就传感这么说一说。现代的军事现代化，不妨说就是现代武器的设备、设施的光电化，没有这个就没有它的自动化。光学在光学工程和军事中的重要性不言而谕。

　　另外一个就是重大的制造工业里面光学的应用，光电子的应用，光技术的应用。我们现在常常讲，说现在这个世界顶尖的技术是芯片。没错，英特尔是世界知名的大芯片厂，许多计算机上不是都有个标记“Intel Inside”！我们南开的学生，也包括很多的朋友在那工作。他们告诉我，说他们的芯片刻线可以做到0.5，0.35，0.28，0.18μ以至0.13μ。显然这是顶尖的成果，但是它靠什么达到的呢？你光是听芯片的这些数了，什么是这个技术的核心呢？就是光学。没有顶尖的光学它怎么能刻画出点几μ的精度的芯片呢？用紫外光、用更短的X光束刻画是方向。不能解决个问题，就不能刻画出来更先进的东西。而这种东西生产呢，美国自己生产不了，还是日本。所以这种重大工业里面，包括飞机的制造，包括汽车的制造，包括化工现代的控制的生产线，没有光学、光学工程和光电子的技术参与是不行的。所以它把光学在精密制造中的应用列成仅次于国防工业的第五大项。

　　第六项是光学本身的发展，它在新的情况之下，不再就是只有那些老的光学，最大一个思想变化呢，什么变化呢？是用微元件来产生的一个调制，来控制大的宏观的光学行为。就是二元光学(也叫衍射光学)。这些新技术的产生，就会使得现在很多的设备完全变了样子。且不用说这里面说MOEMS，就是微型的光电机械小器件。它们在生物技术里面，在精密制造里面，在很多应用里面，都有了不起的前景。所以美国从预见里面，不就是预见一个光通讯，而是比较全面地觉得这六、七个方面，是未来二十年社会的需要，它对人类的生活和人类行为将会产生重要的影响。所以我想假定我们把这点看到之后，我们很可能就会对光学的发展，光学工程的发展，光电子的发展有些新的思考，而不要大家都集中搞一样东西。你看现在在各种项目的申报里面，各企业里面，比较集中在某些方面很明显。一方面是需要，但是也有低水平重复，也有过度集中的竞争的问题，也有将来会有很多这种要关闭的问题。所以我想借这个机会，向大家介绍这个美国建议的七个方面值得我们考虑。是这么一个大的领域，推动世界科技的发展，才产生一个除了“硅谷”之外，还有“光谷”。我想这是一个观点，给大家稍微介绍一下，也许不是无病呻吟。

　　第二个，我想市场它是推动我们产业发展的前提。而这里面，技术归技术。技术成不了商品的话，那技术还是个技术。不能把高科技跟高技术产业混为一谈。那么现在从产业的角度来看，光学现在什么是大产业呢？什么是未来？我个人还没有特别看得清楚，哪些确实有前景的产业呢，我们很多企业家们，很多工程师们会都比我看得很清楚，我在这里面稍微罗嗦两句。

　　我想提到消费光电子。就是说市场已经看得明白的，而且应该说是呢，风险比较小的，一个大的市场。这个不是我这么说说，而是经过我参加了这种比较大型的公司的调研会，从国外来的信息，包括国内的一些动向来说这句话。有两项，一项是数码相机，一项是投影电视，特别是背投电视。为什么说这两项？因为你研究研究日本人的发展。日本人发展跟我们一般人所想的很不一样，研究日本发展的近代史，研究一个细节，研究一个产品，最能告诉你一些问题了。我们就看照相机的发展这件事情。在三四十年前的时候，照相机是珍贵东西，没有多少人有照相机。特别是中国，那时我记得我虽然搞光学，也搞光学设计这些东西，却买不起照相机，没有照相机。直到后来，70年代之后开始有照相机，还不是很普遍的。可日本人抓到这个时候，看到相机在世界市场上有潜在的发展势头。而就照相机的制造和技术来说，虽然日本那个时候并不是具有最大优势，而那时优势在德国人手里，德国照相机高日本人一头，但是它看到了这个是将来最大的一个市场，雅俗共赏。日本人以“一生悬命”的精神，发展相机，结果在全世界已经从厂子里造出来的照相机，有14亿台，有14亿个大的、小的、各种各样的照相机，而其中有50—60%是日本人造的。日本人从德国人的手里面，把照相机的这种市场拿过来了。先开始做机械的，改善镜头，提高质量，机械照相机。进一步做自动的，再去做傻瓜的，再进一步数码。它一直处在不断地改进，不断地前进，使相机始终在它手里。不断地更新，不断有自己的知识产权。不仅仅是照相机被它拿到了，包括刚才说的光刻的，这种高级镜头也由它来制造。它由于发展了照相机，把这个镜头给拿到手里，所以真正芯片的核心技术它也掌握了。由于照相机做得好，其它各种精密制造和光学的东西，也带上去了。所以通过在照相机这么一个产业，不断地更新，不断地深入，日本使自己现在在光学和光学工程领域具有举足轻重的位置。包括美国现在发到天上的哈勃望远镜，也有它的技术在里面。这个例子说明它是从一个具体的产品来发展自己，一步一步的，而不是很多厂一轰而上。你到日本数一数，没有几家，日光、Olympus，还有索尼，还有几个，没有多少个，你数超不过十个。日本从德国人手里把光学拿过来，现在在世界上说光学那当然日本好了，就没有再提到德国有劳莱斯，在美国还有柯达了(指消费光电子)。但是现在新一轮里面呢，数码相机，美国人可能又要取胜了。

　　我想从上面说的一个例子，核心是在于创新，以产品不断地创新来占有市场，才是真正生命力所在。日本并没有成立什么“光谷”，但是照相机都买人家的，现在看这些照相机，还有摄像机，大多数都是日本人的。所以这里面给我们一个启示，消费性的产品它能够既有市场，能养乞，又能发展工业，它是发展光学工程及光学产业的一个非常重要的途径。

　　那么现在照相机有两个趋势，一个是现在用化学胶片的相机；另外一个是电子成像相机，就是数码的，跟化学的现在并行。对于从光学来看，从现在市场来看，数码相机具有很快的发展优势。虽然价钱还稍微贵一点，它的质量比起现在胶片的照相机，还稍微差一点点。但是它的发展潜力会是很大的，它有一个新的市场。因为我们从整个的指标来看，我们一个单反光的135胶卷照相机，最高的分辨率可以达到1600万个象素，而现在数码相机已经可以做到400万、600万个象素，跟1600万相比尚有空间，但是现在与多媒体系统相匹配时它的质量也相当够用。它的瓶颈在哪儿呢？数码相机的瓶颈在哪儿呢？可以说有这么两个地方：第一个就是提高分辨率，而分辨率提高不只是光学本身的技术，是需要传感技术好，CCD要能做得好，微电子技术做得好，CMOS做得更好。所以实际上是把微电子技术跟现在精密技术和光技术合在一起，才能提高数码相机的分辨率；第二点就是相机里的存贮芯片，它也要靠微电子和材料的进步。

　　这个事情对我们来说有困难，我也知道我们国内有几家引进来数码相机生产，它全部是给外边加工，很少有自己的技术在里面。那么这件事情等于说是一个加工厂，卖的是别人的牌子，最后出的是别人的产品，目前是这种情况。但这里难点我们能不能克服呢？问题就在于我们能不能把相机里面的CCD做得好，我们能不能把CMOS做得更好，把存贮片的密度做得更高，我们能不能把镜头做的更好，而且成本低廉，这是难点。如果一个企业家对难点有承担风险的胆量去投它，网罗世界人才，集中力量攻之，就不见得就不行。而如果拿钱光去购置设备和引进生产线，进行档次也不高的生产，暂时赚些钱，将来一定还是不行的。

　　第二个就讲电视。刚刚干福熹同志已经给大家报告了。首先大家也知道，我们现在做CRT电视的各厂，生产线都是引进来的，我们国内现在大概有百十条生产线做CRT，当初都是有一点钱赚的。现在呢，都发愁了。对于这样的电视机厂，不做这个电视，这个厂的产值没了，这个厂子就要关闭。做嘛，一台连200块钱都赚不了。眼看着就不行，为什么呢？因为这里面没有自己创新的技术。CRT完了，它就完了。然而CRT也好，化学的一般照相机也好，却不是立刻会被淘汰的，淘汰不了。因为它无论如何，技术很成熟，成熟在市场上，还有相当时间的延长。所以做那个胶片的照相机的也好，CRT电视也好，还有前途，不是“夕阳工业”，还能继续发展。但是现在应该看到，现在的问题是能不能在照相机和电视机更新换代的时候，抓住时机，努力创新，迎头赶上，而不是“擦肩而过”。那么电视发展什么东西呢？大家都看好大屏幕电视，都不希望在家里摆一个大屏幕是一个很大的管子，这个管子本身如果大了的话，一个是做不上去，做到40寸以上就做不上去了。另外功率一大，里面X射线就是一个坏东西，它对于观赏电视就是一个坏的、消极的影响。现在规定看电视，一定要离它比电视屏幕大三倍那么远，更大更几倍地看才好。所以现在大家都在盼望着新的电视出现，所以新的大屏幕的电视变成下一步消费里面最大的热点。

　　过去我们家里面谁买个电视买个30吋的，觉得了不起了。但现在不满足，因为视场越大、感觉就越真实，视觉越好，而且这个技术马上就要出台。是什么技术呢？就是刚才长春那个计划里面，有个TFT-LCD的微显示器，其中第一个T是thin(薄)，第二个是film(膜)，第三个transistor(晶体管)，就是由液晶做许多小的开关阵列，我们来把它投影放大，就成为投影电视，TFT-LCD是液晶的。这个为什么现在没推广?因为，它的投资太大。而它做的效果，也并没有达到很高的分辨率的要求。这种问题产生了，我们就停滞不前，就想到引进一个什么别的东西。而很多外国人不是这样，他们是通过科研来找到克服这个TFT-LCD的困难。TFT的困难，在于它做在玻璃板上，在玻璃上来做这个液晶开关，投资非常之大，而且效果也并不很好。那么有什么技术改变呢？液晶不能取消，把这个玻璃底改变成silicon(硅)，用硅的技术来做新的这种微显示器就可以。而且这个技术已经开始成功了，所以名叫做LCOS(Liquid Crystal On Silicon),在硅上来做液晶这个东西。那么这样一下子就把投资成本降低很多很多，如果原来是五亿美元的话，现在五百万美元就可以了。更重要的是这样一来就可以充分利用制造硅芯片的技术，LCOS里面硅的技术就不必单独设厂了，就可以在完成设计之后，或者请上海的华宏或者摩托罗拉或者什么厂做流片就完了，这样做的新的器件，它的分辨率可以很高。这个东西跟光学结合起来，就变成下一步的背投影电视。现在背投电视已经开始成为受人欢迎、呼之欲出的新热点。我不是特意宣传这个东西，我是觉得我们应该站在新的起点来考虑问题。这里有没有问题呢？这个问题很清楚，大家都做，包括日本的公司，台湾的公司都在做。问题就是成品率比较低，成品率低就表示说有些工艺不稳定。那我们现在看到这困难了，而知道困难一经克服就能够上去，而且很大的市场就有了。那么我们是擦肩而过呢，还是知难而上呢？这就取决于我们的决策了，如果是想争取赶上去，那么就该集中优势兵力，网罗国内外人才，许多中国人在国外也有做这些的，集中起来攻克技术难关，百折不挠，不成功不罢休。而不是一说上高科技，首先就计划一个的的园区，从国外引进生产线，然后盖上多少万平米的厂房。很明显，这不是件容易的事，但我相信谁有这样的胆量去做,谁就会成功。

　　我举上面的两个例子目的是要说明，消费电子、光学和光电子学里面，现在有两个很重要有的市场前途的，一个数码相机，一个背投电视，这是呼之即来的一个大的市场。如果在这种情况下，我们还是跟别人后面去搞一些加工制造，而没有去在技术关键上去突破，我们将来还是等于擦肩而过，没迎头上去，这是我的一个观点。

　　最后一点我要说，我觉得我们国内光学事业现在处于新的起点，这是百年不遇的好机会。虽然我们还没有在全国协调好，我们很多技术还不行，但是我们在产业方面开始应该说还是有很好的机遇和起点。昨天我听深圳副市长李德成的报告，深圳实际上没有叫什么谷，也没叫做“深圳光谷”，而实际上这样的光电产业一大堆。它的光电的产业，占该市生产总值的百分之七八十以上。而它的机制非常地活，它有很多是中小企业，中小企业是一大帮。另外，外资企业也是带了很多新技术来的，开始在那营作。所以我总的觉得，从我跟踪学习情况来看，我们国家是处在新的情况之下。昨天杨振宁用一句“新新中国”来形容我们现在的时代，我们不是过去了。我们过去民不潦生，国土被外强侵占，二次大战后，我们也没有很好的环境来发展科技，而那时日本人可以把相机从德国人手里拿来，我们能拿得过来吗？情况是很不一样的。今天我们各方面都具有基础了，一个繁荣昌盛的新新中国屹立于世界民族之林，我们有能力也有条件进行科学技术的研究。我们光学工程的力量，我们光电子的力量，包括微电子的力量都具有一定的基础了，这个基础跟发达国家前二三十年的基础没有什么差别，甚至于优过它。现在不是已经有不少先进工业国家企业想把光学的制造和企业放到中国吗？看到中国这块有基础，愿意把厂设到这边来。所以今天“新新中国”的情况之下，我们只要把机制调整一下，深化改革，我想我们是大有希望的。前两天，在深圳开一个叫第三届国际光电子产业博览会，我们原计划可能是有那么二三百户参加、参展，实际上有五百户参展。参展里面，你看到使你特别高兴的是什么呢？更多的是新的名字的这种企业在这参展。产品是新的，人是年轻的。所以从这些情况来看，我们国家光电子产业大有前途。但是应该把视野放得宽一点，不是大家都堆在一个方面，都光通讯，都全光通讯，都这个器件，要看得更宽一点，使得我们发挥余地的空间就更大。