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激光60年系列报道之一:星星之火 燎原世界

激光制造网 来源:激光制造网2020-05-22 我要评论(0 )   

神州大地,万物争春。大千世界,勃勃生机。时值今年5月激光已滿60大寿,在步履蹒跚中走过了幼年、生龙活虎中度过少年,昂首阔步中进入了青中年,现正意气风发,笑傲江湖...

神州大地,万物争春。大千世界,勃勃生机。时值今年5月激光已滿60大寿,在步履蹒跚中走过了幼年、生龙活虎中度过少年,昂首阔步中进入了青中年,现正意气风发,笑傲江湖。穿梭在工业应用里,屹立在世界高新产业中。60年的时间说长也不长,说短也不短, 60年能给人类留下太多美好,60年也能给人们留下不少历史沧桑。60年在历史长河中只是一瞬间,但60年激光的应用对社会的贡献却留下了永恒。60年前的一束激光,似星星之火,燎原了世界。

世界第一束激光的到来

1960年5月15日,年轻的斯坦福大学博士TheodoreH.Maiman大胆采用当时的量子电子学领域学术大师们全都没有想到的神奇而简单的结构,在美国休斯公司的实验室射出了世界第一束0.6943nm的红宝石激光。这束自然界根本不存在的高相干性、高亮度、高收束性的人造光的诞生,改变了世界工业生产的格局,打开了多扇人类原来根本不敢想象的应用大门,开始了人类探索与使用激光的旅程。激光已成为20世纪以来最伟大的发明之一,称之为最快到刀、最亮的光,最准的尺,现如今的日常工业生产过程中已经无法脱离激光技术衍生出来的激光加工设备和应用。


激光成为重要的加工工具

激光的出现给我们带来无数美好的惊喜,它以前所未有的方式揭示了光与物质的不同寻常的相互作用,并催生了非线性光学这一硕果累累的科研领域。从梅曼在1960年5月16日首次成功使用激光至今,整整60年过去了。在过去的60年中,激光产业从小到大、从弱到強。激光技术应用从当初的切割、焊接、打孔到现在清洗测距;从二氧化碳到光纤激光,;从皮秒到纳秒;从工业应用至覆盖到军工、航空航天、汽车制造、医疗、电子制造、光伏生产等多领域当中,激光已成为一种重要的加工工具,已经在社会生活的各个领域发挥着重要的作用。同时在光谱学、外科手术、生物学和分子成像以及一系列其他领域都得到了重要应用,为科学和社会带来革命性的变化。

日本激光医学研究比较活跃,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。

几代激光人接力共推

激光的横空出世并不能归结于一个人的发明创造,而是几十年的科学观察和实践的结晶。一个科学的理论从提出到实现,往往要经过一段艰难的道路。

1953年,美国物理学家查尔斯·哈德·汤斯和他的学生阿瑟·肖洛制成了第一台微波量子放大器,获得了高度相干的微波束。

1958年,C.H.汤斯和A.L.肖洛把微波量子放大器原理推广应用到光频范围。

1960年,T.H.西奥多·梅曼制成了第一台红宝石激光器。

1961年,伊朗科学家A.贾文等人制成了氦氖激光器。

1962年,R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。

2013年,南非科学与工业研究委员会国家激光中心研究人员开发出世界首个数字激光器,开辟了激光应用的新前景。研究成果发表在2013年8月2日英国《自然通讯》杂志上。

日本1978年在通产省建立“超高性能激光应用复合生产系统”,1985年建立“激光机动加工” 等大型项目,仅几年时间,使日本激光加工进入了世界先进行列。

70年代有关激光的三种基本理论—经典,半经典,量子理论基本形成。

80年代已经有了固体、气体、液体、化学、染料、半导体激光器等激光器。

近几年,锐科、创鑫、国志激光35000KW大功率光纤激光器已陆续上市。标致着激光产业的蓬勃发展态势。

我国从未放松对激光的发展

从1960年世界第一台激光器问世至今,我国光学界从未放松对激光的发展。1957年,王大珩等在长春建立了我国第一所光学专业研究所—中国科学院(长春)光学精密仪器机械研究所(简称“光机所”)。在老一辈专家带领下,一批青年科技工作者迅速成长,邓锡铭是其中的突出代表。1961年夏,在王之江主持下,我国第一台红宝石激光器研制成功。此后短短几年内,激光技术迅速发展,产生了一批先进成果。各种类型的固体、气体、半导体和化学激光器相继研制成功,其中不少具有独创性。

1980年5月,我国分别在上海、北京举行了第一次国际激光会议, 1983年在广州和1986年在厦门又举行了第二次、第三次国际会议。改变了我国的激光技术多年来封闭运转的局面,开始走向世界。一大批年轻科技人才出国进修,其中相当一部分优秀人才学成归国。并先后成立了一批国家重点实验室、开放实验室、国家工程研究中心和产学研组织。

改革开放以来,激光技术获得了空前发展的机遇。30多年来,面向应用,面向世界,面向未来,激光科技事业取得了前所未有的进步,涌现出一批国际先进水平的成果,为赶超世界先进打下了坚实的基础。在国家“863”计划七大领域中有激光技术和光电子技术(包括用于信息领域的激光技术),1995年又增列了 “惯性约束聚变”主题。国防预研光电子技术作为跨部门项目正式立项,其中也包括激光技术。国家“六五”和“七五”攻关计划,激光技术被列为重大项目。十三五剘间,激光被纳入国家、省市重点支持项目,使激光发展进入了一个全新阶段。为激光科技成果转化、创造自主知识产权和促进激光技术产业化发挥了重要作用。

从1961年中国第一台激光器宣布研制成功至今,在全国激光科研、教学、生产和使用单位共同努力下,我国形成了门类齐全、水平先进、应用广泛的激光科技领域,并在产业化上取得可喜进步,为我国科学技术、国民经济和国防建设作出了积极贡献,在国际上了也争得了一席之地。

星星之火 燎原世界

目前以激光器为基础的激光工业在全球的发展势头非常迅猛,现已广泛应用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、军事、文化教育、科研等方面。激光行业已形成完整、成熟的产业链分布。上游主要包括激光材料及配套元器件;中游主要为各种激光器及其配套设备;下游则以激光应用产品、消费产品、仪器设备为主。以美国、欧洲、日本和中国为首的激光大国正在引领行业走向辉煌。从2018年全球激光器市场规模来看, 2018年,中国激光器市场规模占全球市场的64.9%,美国地区占全球激光器市场的8.2%,欧洲地区占15.2%。其它占11.7%。2019年在复杂的世界经济和政治环境中,全球激光器销售额为147.3亿美元,相比2018的137.6亿美元,依然获得 9.9%的增长。

文稿:本站编辑 老牛


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