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回眸中国激光技术的发展历史

发布时间:2019-08-15 19:54:21

  一词是 LASER 的意译。LASER原是Light amplification by stimulated emissi on of radiation取字头组合而成的专门名词,在我国曾被翻译成 莱塞 、 光激射器 、 光受激辐射放大器 等。1964年,钱学森院士提议取名为 激光 ,既反映了 受激辐射 的科学内涵,又表明它是一种很强烈的新光源,贴切、传神而又简洁,得到我国科学界的一致认同并沿用至今。

  从1961年中国第一台宣布研制成功至今,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。

  一、我国早期激光技术的发展

  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。早在1958年美国物理学家肖洛、汤斯关于激光原理的著名论文发 表不久,他便积极倡导开展这项新技术研究,在短时间内凝聚了富有创新精神的中青年研究队伍,提出了大量提高光源亮度、单位色性、相干性的设想和实验方案。1960年世界第一台激光器问世。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。在基础研究和关键技术方面、一系列新概念、新方法和新技术(如腔的Q突变及转镜调Q、行波放大、铼系离子的利用、自由电子振荡辐射等)纷纷提出并获得实施,其中不少具有独创性。

  同时,作为具有高亮度、高方向性、高质量等优异特性的新光源,激光很快应用于各技术领域,显示出强大的生命力和竞争力。通信方面,1964年9月用传送电视图像,1964年11月实现 ~ 0公里的通话。工业方面,1965年5月激光打孔机成功地用于拉丝模打孔生产,获得显著经济效益。医学方面,1965年6月激光视膜焊接器进行了动物和临床实验。国防方面,1965年12月研制成功激光漫反射测距机(精度为10米/10公里),1966年4月研制出遥控脉冲激光多普勒测速仪。

  我国各类激光器的 第一台

  名 称 研制成功时间 研 制 人

  He-Ne激光器 196 年7月 邓锡铭等

  掺钕玻璃激光器 196 年6月 干福熹等

  GaAs同质结 196 年12月 王守武等

  脉冲Ar+激光器 1964年10月 万重怡等

  CO2分子激光器 1965年9月 王润文等

  CH I化学激光器 1966年 月 邓锡铭等

  1966年7月 屈乾华等

  可以说,在起步阶段我国的激光技术发展迅速,无论是数量还是质量,都和当时国际水平接近,一项创新性技术能够如此迅速赶上世界先进行列,在我国近代科技发展史上并不多见。这些成绩的取得,尤其是能够把物理设想、技术方案顺利地转化成实际激光器件,主要得力于光机所多年来在技术光学、精密机械和电子技术方面积累的综合能力和坚实基础。一项新技术的开发,没有足够的技术支撑是很难形成气候的。

  二、重点项目带动激光技术的发展

  激光科技事业从一开始就得到了领导和科学管理部门的高度重视。当时中国科学院副院长张劲夫提出建立专业激光研究所的设想,很快得到国家科委、国家计委的批准。主管科技的聂荣臻副总理还特别批示:研究所要建在上海,上海有较好的工业基础,有利于发展这一新技术。1964年,我国第一所,也是当时世界上第一所激光技术的专业研究所 中国科学院上海光学精密机械研究所(简称 上海光机所 )成立。当年12月在上海召开全国激光会议,张劲夫、严济慈出席并主持会议,140位代表提交了10 篇学术报告。

  1964年启动的 640 高能钕玻璃激光系统、1965年开始研究的高功率激光系统和核聚变研究,以及1966年制定的研制15种军用激光整机等重点项目,由于技术上的综合性和高难度,有力地牵引和带动了激光技术各方面在中国的发展。我国的激光科技事业,虽然也遭遇了 文革 十年浩劫,但借助于重点项目的支撑,仍艰难地生存了下来并取得可贵的进

  1. 640 高能钕玻璃激光系统

  1964年启动,最后从技术上判定热效应是根本性技术障碍,于1976年下马。这一项目对发展高能激光技术有历史贡献是不可忽视的,它使我国激光技术的水平上了一个台阶。其成果主要表现在:(1)建成了具有工程规模的大口径(120毫米)振荡 放大型激光系统,最大输出能量达 2万焦耳;改善光束质量后达 万焦耳。(2)实现了系统技术集成,成功地进行了打靶实验,室内10米处击穿80毫米铝靶,室外2公里距离击穿0.2毫米铝耙,并系统地研究了强激光辐射的生物效应和材料破坏机理。( )第一次揭示了强光对激光系统本身的光损伤现象和机制。(4)第一次深入和理解激光光束质量的重要性和物理内涵,采用了一系列提高光束质量的创新性技术,如万焦耳级非稳腔激光器、片状激光器、振荡 扫瞄放大式激光系统、尖劈法光束质量诊断等。(5)激光元器件和支撑技术有了突破性提高,如低吸收高均匀性钕玻璃熔炼工艺、高能脉冲氙气、高强度介质膜、大口径(1.2米)光学精密加工等。(6)培养和造就 了一批技术骨干队伍。

  2. 高功率激光系统和核聚变研究

  1964年王淦昌独立提出激光聚变倡议,1965年立项开始研究。经几年努力,建成了输出功率10(上标10)瓦的纳秒级激光装置,并于197 年5月首次在低温固氘靶、常温氘化锂靶和氘化聚乙烯上打出中子。1974年研制成功我国第一台多程片状放大器,把激光输出功率提高了10倍,中子产额增加了一个量级。在国际上向心压缩原理解密后,积极跟踪并于1976年研制成六束激光系统,对充气玻壳靶照射,获得了近百倍的体压缩。这一系列的重大突破,使我国的激光聚变研究进入世界先进行列,也为以后长期的持续发展奠定了基础。

  . 军用激光

  1966年12月,国防科委主持召开了军用激光规划会,48个单位1 0余人参加,会议制定了包括含15种激光整机、9种支撑配套技术的发展规划。虽未正式批准生效,但仍起了有益的推动作用。此后的几年内,这一领域涌现了一批重要成果。例如:(1)靶场激光距技术初试成功:采用重复频率为20赫兹的YAG 调Q激光器,测距精度优于2米,最远测量距离达660公里,加在经纬仪上,可实现对飞行目标的单站定轨。这一成果为以后完成洲际导弹再入段轨迹测量创造了必要条件。(2)红宝石激光人造卫星测距:成功地对美国实验卫星Expl-27号、29号和 6号进行了测量、最远可测距离为2 00公里,精度2米左右。这是第一代人造卫星的测距成果,为以后更远距离、更高精度的人造卫星测距打下了基础。( )红宝石和机载雷达,首次实现了地 空和空 空对飞机的跟踪测距。(4)激光航测仪:将机和航空照相机组合,由飞机机载对地航测,完成对边远地区等复要地形的测绘。重复率6次/分,测距精度1米。(5)地炮激光测距机:可独立完成观察、测距、测角(方向和高低角)及磁针定向等功能。测距范围 米,精度5米。

  在激光应用方面,Nd:YAG激光通信( -12路)、He-Ne激光通信、单路/三路半导体激光通信在通信试验中已获得成功;Nd:YAG激光手术刀、 CO2激光手术刀、激光虹膜切除仪等医疗设备也已投入使用;摄影、激光全息在平面光弹中的应用,脉冲激光动态全息照相和拉曼分光光度计已成为计量科学的新手段;数控、激光准直仪、激光分离同位素硫、用于农业研究的液体激光器、大屏幕导航显示器等成果也在工农业中获得了应用。

  1978年 月召开的全国科学大会上,获得奖励的激光项目有近80项,其中民品约70项,军品约10项,综合地反映了我国激光技术发展在这一时期的成绩。

  三、改革开放后取得前所未有的进步

  改革开放以来,激光技术获得了空前发展的机遇。20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,为迈向21世纪 打下了坚实的基础。

  1980年5月,分别在上海、北京举行了第一次国际激光会议,与会代表218人(国外66人),宣读11 篇报告(国外65篇),邓小平同志亲切接见了与会中外代表。198 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。

  为了形成高水平的研究开发中心,对科研队伍和布局进行了积极调整,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。由于拥有国际先进的仪器设备和设施,聚集了高水平的科技人才,又有较为灵活的运行机制,目前正在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重要作用。

  在多项国家级战略性科技计划中,激光技术受到重视。 86 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。此外,国家自然科学基金年间年平均资助27.6个激光领域项目。这些由国家支持的计划都经过了充分论证和严格挑选,对国民经济和国防建设具有重要意义。许多激光科研单位也主动进行组织体制和运行机制的改革,面向市场、鼓励创新、大力促进科技成果向商品转化,取得了可喜成绩。

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