激光照明：農(nóng)業(yè)照明的未來之光

在人工光型植物工廠中，如何平衡植物生長所需的光合效率與人工照明的視覺舒適度，一直是農(nóng)業(yè)照明領(lǐng)域的核心難題。傳統(tǒng)LED光源存在效率衰減問題，而激光驅(qū)動照明卻能實(shí)現(xiàn)高功率密度。

2025年5月，東京大學(xué)與StanleyElectric公司的研究團(tuán)隊(duì)在《FrontiersinPlantScience》發(fā)表了一項(xiàng)突破性研究，結(jié)果表明：激光二極管（LaserDiode，LD）在促進(jìn)植物光合作用和生長方面顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的發(fā)光二極管（LED）。?

研究發(fā)現(xiàn)，波長660nm的激光二極管使植物的凈光合速率比峰值664nm的LED高出19.1%，氣孔導(dǎo)度和水分利用效率也顯著提升。這意味著植物能更高效地吸收二氧化碳，合成有機(jī)物。

相比于LED或壓鈉燈等主流植物補(bǔ)光技術(shù)，激光技術(shù)的光合光子通量密度僅需要LED的百分之一，即可達(dá)到相同的補(bǔ)光效果。

激光植物生長調(diào)控?zé)舻墓?jié)能表現(xiàn)同樣出色。吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)教授楊明來表示：“同等光照強(qiáng)度下，激光燈能耗僅為傳統(tǒng)設(shè)備的40%，使用壽命更長、維護(hù)成本更低”。

激光vsLED：技術(shù)對比與發(fā)展前景

雖然激光技術(shù)展現(xiàn)出巨大潛力，但LED技術(shù)也在不斷進(jìn)步。LED技術(shù)的優(yōu)勢在于其低熱量、長壽命、低能耗，能有效促進(jìn)作物增產(chǎn)增收并提前上市。而激光技術(shù)目前成本較高，且存在使用上的局限性。

不過，激光技術(shù)的精準(zhǔn)度和能效優(yōu)勢明顯。福建省自然科學(xué)基金支持的研究團(tuán)隊(duì)通過藍(lán)光激光器與YAG:Ce3+熒光玻璃材料結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了PLER（最高達(dá)683plm/W）與CRI（>90）的協(xié)同提升。

農(nóng)業(yè)照明的未來之路

隨著全球人口預(yù)計(jì)2050年突破97億，70%人口將居住在城市，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)面臨耕地減少、氣候極端化的挑戰(zhàn)。室內(nèi)園藝憑借不受地理限制、可控環(huán)境等優(yōu)勢，成為解決糧食問題的關(guān)鍵方向。

激光照明技術(shù)不僅在植物工廠和應(yīng)用中表現(xiàn)優(yōu)異，還在太空種植等極端環(huán)境展現(xiàn)出應(yīng)用潛力。結(jié)合光纖分布式照明，LD可實(shí)現(xiàn)“分層精準(zhǔn)補(bǔ)光”，滿足不同植物在不同生長階段的光譜需求。

未來，激光照明可能會與LED形成互補(bǔ)，構(gòu)建更高效的復(fù)合光譜系統(tǒng)。中科院等研究機(jī)構(gòu)的研究成果，正在為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)照明開辟新的道路。