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技術(shù)文章
我國(guó)激光技術(shù)發(fā)展回顧
點(diǎn)擊次數(shù):688 發(fā)布時(shí)間:2011-8-12
“激光”一詞是“LASER”的意譯。LASER原是Lightamplificationbystimulatedemissionofradiation取字頭組合而成的專門名詞,在我國(guó)曾被翻譯成“萊塞”、“光激射器”、“光受激輻射放大器”等。1964年,錢學(xué)森院士提議取名為“激光”,既反映了“受激輻射”的科學(xué)內(nèi)涵,又表明它是一種很強(qiáng)烈的新光源,貼切、傳神而又簡(jiǎn)潔,得到我國(guó)科學(xué)界的一致認(rèn)同并沿用至今。
一、我國(guó)早期激光技術(shù)的發(fā)展
1957年,王大珩等在長(zhǎng)春建立了我國(guó)*所光學(xué)專業(yè)研究所——*(長(zhǎng)春)光學(xué)精密儀器機(jī)械研究所(簡(jiǎn)稱“光機(jī)所”)。在老一輩專家?guī)ьI(lǐng)下,一批青年科技工作者迅速成長(zhǎng),鄧錫銘是其中的突出代表。早在1958年美國(guó)物理學(xué)家肖洛、湯斯關(guān)于激光原理的論文發(fā)表不久,他便積極倡導(dǎo)開展這項(xiàng)新技術(shù)研究,在短時(shí)間內(nèi)凝聚了富有創(chuàng)新精神的中青年研究隊(duì)伍,提出了大量提高光源亮度、單位色性、相干性的設(shè)想和實(shí)驗(yàn)方案。1960年世界*臺(tái)激光器問(wèn)世。1961年夏,在王之江主持下,我國(guó)*臺(tái)紅寶石激光器研制成功。此后短短幾年內(nèi),激光技術(shù)迅速發(fā)展,產(chǎn)生了一批*成果。各種類型的固體、氣體、半導(dǎo)體和化學(xué)激光器相繼研制成功。在基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)方面、一系列新概念、新方法和新技術(shù)(如腔的Q突變及轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q、行波放大、錸系離子的利用、自由電子振蕩輻射等)紛紛提出并獲得實(shí)施,其中不少具有性。
同時(shí),作為具有高亮度、高方向性、高質(zhì)量等優(yōu)異特性的新光源,激光很快應(yīng)用于各技術(shù)領(lǐng)域,顯示出強(qiáng)大的生命力和競(jìng)爭(zhēng)力。通信方面,1964年9月用激光演示傳送電視圖像,1964年11月實(shí)現(xiàn)3~30公里的通話。工業(yè)方面,1965年5月激光打孔機(jī)成功地用于拉絲模打孔生產(chǎn),獲得顯著經(jīng)濟(jì)效益。醫(yī)學(xué)方面,1965年6月激光視網(wǎng)膜焊接器進(jìn)行了動(dòng)物和臨床實(shí)驗(yàn)。國(guó)防方面,1965年12月研制成功激光漫反射測(cè)距機(jī)(精度為10米/10公里),1966年4月研制出遙控脈沖激光多普勒測(cè)速儀。
可以說(shuō),在起步階段我國(guó)的激光技術(shù)發(fā)展迅速,無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量,都和當(dāng)時(shí)水平接近,一項(xiàng)創(chuàng)新性技術(shù)能夠如此迅速趕上*行列,在我國(guó)近代科技發(fā)展*并不多見。這些成績(jī)的取得,尤其是能夠把物理設(shè)想、技術(shù)方案順利地轉(zhuǎn)化成實(shí)際激光器件,主要得力于光機(jī)所多年來(lái)在技術(shù)光學(xué)、精密機(jī)械和電子技術(shù)方面積累的綜合能力和堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。一項(xiàng)新技術(shù)的開發(fā),沒有足夠的技術(shù)支撐是很難形成氣候的。
二、重點(diǎn)項(xiàng)目帶動(dòng)激光技術(shù)的發(fā)展
激光科技事業(yè)從一開始就得到了*和科學(xué)管理部門的高度重視。當(dāng)時(shí)*副院長(zhǎng)張勁夫提出建立專業(yè)激光研究所的設(shè)想,很快得到國(guó)家科委、國(guó)家計(jì)委的批準(zhǔn)。主管科技的聶榮臻副總理還特別批示:研究所要建在上海,上海有較好的工業(yè)基礎(chǔ),有利于發(fā)展這一新技術(shù)。1964年,我國(guó)*所,也是當(dāng)時(shí)世界上*所激光技術(shù)的專業(yè)研究所——*上海光學(xué)精密機(jī)械研究所(簡(jiǎn)稱“上海光機(jī)所”)成立。當(dāng)年12月在上海召開全國(guó)激光會(huì)議,張勁夫、嚴(yán)濟(jì)慈出席并主持會(huì)議,140位代表提交了103篇學(xué)術(shù)報(bào)告。
1964年啟動(dòng)的“6403”高能釹玻璃激光系統(tǒng)、1965年開始研究的高功率激光系統(tǒng)和核聚變研究,以及1966年制定的研制15種軍用激光整機(jī)等重點(diǎn)項(xiàng)目,由于技術(shù)上的綜合性和高難度,有力地牽引和帶動(dòng)了激光技術(shù)各方面在中國(guó)的發(fā)展。我國(guó)的激光科技事業(yè),雖然也遭遇了“文革”十年浩劫,但借助于重點(diǎn)項(xiàng)目的支撐,仍艱難地生存了下來(lái)并取得可貴的進(jìn)展。
3.軍用激光研究1966年12月,國(guó)防科委主持召開了軍用激光規(guī)劃會(huì),48個(gè)單位130余人參加,會(huì)議制定了包括含15種激光整機(jī)、9種支撐配套技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃。雖未正式批準(zhǔn)生效,但仍起了有益的推動(dòng)作用。此后的幾年內(nèi),這一領(lǐng)域涌現(xiàn)了一批重要成果。例如:
?。?)靶場(chǎng)激光距技術(shù)初試成功:采用重復(fù)頻率為20赫茲的YAG調(diào)Q激光器,測(cè)距精度優(yōu)于2米,zui遠(yuǎn)測(cè)量距離達(dá)660公里,加在經(jīng)緯儀上,可實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行目標(biāo)的單站定軌。這一成果為以后完成洲際導(dǎo)彈再入段軌跡測(cè)量創(chuàng)造了必要條件。
(2)紅寶石激光人造衛(wèi)星測(cè)距:成功地對(duì)美國(guó)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星Expl-27號(hào)、29號(hào)和36號(hào)進(jìn)行了測(cè)量、zui遠(yuǎn)可測(cè)距離為2300公里,精度2米左右。這是*代人造衛(wèi)星的測(cè)距成果,為以后更遠(yuǎn)距離、更高精度的人造衛(wèi)星測(cè)距打下了基礎(chǔ)。
?。?)紅寶石激光雷達(dá)和機(jī)載紅外激光雷達(dá),實(shí)現(xiàn)了地—空和空—空對(duì)飛機(jī)的跟蹤測(cè)距。
(4)激光航測(cè)儀:將激光測(cè)距機(jī)和航空照相機(jī)組合,由飛機(jī)機(jī)載對(duì)地航測(cè),完成對(duì)邊遠(yuǎn)地區(qū)等復(fù)要地形的測(cè)繪。重復(fù)率6次/分,測(cè)距精度1米。
(5)地炮激光測(cè)距機(jī):可獨(dú)立完成觀察、測(cè)距、測(cè)角(方向和高低角)及磁針定向等功能。測(cè)距范圍300-10000米,精度5米。在激光應(yīng)用方面,Nd:YAG激光通信(3-12路)、He-Ne激光通信、單路/三路半導(dǎo)體激光通信在通信試驗(yàn)中已獲得成功;Nd:YAG激光*、CO2激光*、*等醫(yī)療設(shè)備也已投入使用;激光全息攝影、激光全息在平面光彈中的應(yīng)用,脈沖激光動(dòng)態(tài)全息照相和拉曼分光光度計(jì)已成為計(jì)量科學(xué)的新手段;數(shù)控激光切割機(jī)、激光準(zhǔn)直儀、激光分離同位素硫、用于農(nóng)業(yè)研究的液體激光器、大屏幕導(dǎo)航顯示器等成果也在工農(nóng)業(yè)中獲得了應(yīng)用。1978年3月召開的全國(guó)科學(xué)大會(huì)上,獲得獎(jiǎng)勵(lì)的激光項(xiàng)目有近80項(xiàng),其中民品約70項(xiàng),*約10項(xiàng),綜合地反映了我國(guó)激光技術(shù)發(fā)展在這一時(shí)期的成績(jī)。
三、改革開放后取得的進(jìn)步
改革開放以來(lái),激光技術(shù)獲得了發(fā)展的機(jī)遇。20多年來(lái),面向應(yīng)用,面向世界,面向未來(lái),激光科技事業(yè)取得了的進(jìn)步,涌現(xiàn)出一批*水平的成果,為邁向21世紀(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
1980年5月,分別在上海、北京舉行了*次激光會(huì)議,與會(huì)代表218人(國(guó)外66人),宣讀113篇報(bào)告(國(guó)外65篇),*同志親切接見了與會(huì)中外代表。1983年在廣州和1986年在廈門又舉行了第二次、第三次會(huì)議,改變了我國(guó)的激光技術(shù)多年來(lái)封閉運(yùn)轉(zhuǎn)的局面,開始走向世界。一大批年輕科技人才出國(guó)進(jìn)修,其中相當(dāng)一部分人才學(xué)成歸國(guó)。
為了形成高水平的研究開發(fā)中心,對(duì)科研隊(duì)伍和布局進(jìn)行了積極調(diào)整,先后成立了一批國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、開放實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家工程研究中心和產(chǎn)學(xué)研組織。由于擁有*的儀器設(shè)備和設(shè)施,聚集了高水平的科技人才,又有較為靈活的運(yùn)行機(jī)制,目前正在為激光科技成果轉(zhuǎn)化、創(chuàng)造自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和促進(jìn)激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)揮重要作用。
在多項(xiàng)*戰(zhàn)略性科技計(jì)劃中,激光技術(shù)受到重視。“863”計(jì)劃七大領(lǐng)域中有激光技術(shù)和光電子技術(shù)(包括用于信息領(lǐng)域的激光技術(shù)),1995年又增列了“慣性約束聚變”主題。國(guó)防預(yù)研光電子技術(shù)作為跨部門項(xiàng)目正式立項(xiàng),其中也包括激光技術(shù)。國(guó)家“六五”和“七五”攻關(guān)計(jì)劃,激光技術(shù)被列為重大項(xiàng)目。此外,國(guó)家自然科學(xué)基金1986-1998年間年平均資助27.6個(gè)激光領(lǐng)域項(xiàng)目。這些由國(guó)家支持的計(jì)劃都經(jīng)過(guò)了充分論證和嚴(yán)格挑選,對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)具有重要意義。許多激光科研單位也主動(dòng)進(jìn)行組織體制和運(yùn)行機(jī)制的改革,面向市場(chǎng)、鼓勵(lì)創(chuàng)新、大力促進(jìn)科技成果向商品轉(zhuǎn)化,取得了可喜成績(jī)。
激光器研究向縱深發(fā)展,不斷追求高光束質(zhì)量、高穩(wěn)定性、長(zhǎng)壽命、短脈沖、波長(zhǎng)可調(diào)諧等目標(biāo)。這一時(shí)期,激光技術(shù)成果豐碩,許多具有重大應(yīng)用價(jià)值和達(dá)到*水平。其中的代表性成果有:
1.測(cè)距和測(cè)衛(wèi)新一代實(shí)用測(cè)距系統(tǒng)投入使用,完成了預(yù)定的重要任務(wù)。其中,718和G-179激光電影經(jīng)緯儀投入使用并圓滿完成任務(wù);*臺(tái)全激光跟蹤測(cè)距雷達(dá)外場(chǎng)試驗(yàn)成功;*臺(tái)實(shí)用化紅外激光雷達(dá)(G-168)設(shè)計(jì)定型,交用戶使用;戰(zhàn)術(shù)軍用激光測(cè)距儀(炮兵、坦克、手持)批量生產(chǎn)。建成第三代人造衛(wèi)星激光測(cè)距系統(tǒng)反入使用并達(dá)到水平。*代紅寶石SLR系統(tǒng)的測(cè)距精度為米級(jí),第二代YAG調(diào)Q激光器的精度達(dá)分米級(jí),第三代鎖模激光器加微機(jī)系統(tǒng)在大于8000公里距離上精度達(dá)厘米級(jí)。在上海、武漢、長(zhǎng)春、北京等先后建站,形成了*,數(shù)據(jù)參加交流。
2.慣性約束聚變(ICF)激光驅(qū)動(dòng)器——“神光”系列在王淦昌、王大珩的指導(dǎo)下,*和中國(guó)工程物理研究院從80年代開始聯(lián)合攻關(guān),承擔(dān)了“神光”系列激光系統(tǒng)的研制和ICF物理實(shí)驗(yàn),取得了矚目的成就。其中,“神光-Ⅰ”激光裝置于1986年建成,輸出功率2萬(wàn)億瓦,達(dá)到同類裝置的*水平。“神光-Ⅰ”連續(xù)運(yùn)行8年,在ICF和X射線激光等前沿領(lǐng)域取得了一批*水平的物理成果。90年代又研制了規(guī)模擴(kuò)大4倍、性能更為*的“神光-Ⅱ”裝置,并即將投入運(yùn)行。1995年,ICF在“863計(jì)劃”中立項(xiàng),開始研制跨世紀(jì)的巨型激光驅(qū)動(dòng)器——“神光-Ⅲ”裝置,總體設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)研究已取得一系列高水平的成果。
3.新型激光器兩種高功率連續(xù)波化學(xué)激光器,3.8微米的氟氘激光器(DF)和1.315微米短波長(zhǎng)氧碘激光器(COIL),均取得突破性進(jìn)展,功率和光束質(zhì)量?jī)H次于美國(guó),達(dá)到當(dāng)前水平。X射線激光方面,碰撞機(jī)制的類氖鍺軟X射線激光(波長(zhǎng)為23.2納米和23.6納米)達(dá)到增益飽和并具有近衍射極限的光束質(zhì)量,居水平;復(fù)合泵浦X射線激光研究獲得一系列報(bào)道的新譜線,并向短波長(zhǎng)推進(jìn)到4.68納米。自由電子激光器和多波長(zhǎng)可調(diào)諧激光也取得了可喜進(jìn)展。
4.中國(guó)牌新晶體走向世界我國(guó)發(fā)明的BBO、LBO晶體,以及KTP、鈦寶石等晶體以優(yōu)異的質(zhì)量在市場(chǎng)享有盛譽(yù)并占有一定的份額。
四、方興未艾的激光行業(yè)
盡管早在60年代已在加工(激光打孔)、醫(yī)療器械和測(cè)距等方面出現(xiàn)了激光產(chǎn)業(yè)的雛形,然而當(dāng)時(shí)只是零星的、分散的小量研制性生產(chǎn),未能形成氣候。真正得到重視并實(shí)質(zhì)性起步,還是在改革開放發(fā)后,特別是“發(fā)展高技術(shù),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”的政策導(dǎo)向下,我國(guó)才有了真正意義上的激光產(chǎn)業(yè)。
1987年1月,中國(guó)光學(xué)行業(yè)協(xié)會(huì)成立,后改名為中國(guó)光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會(huì),其下設(shè)有激光分會(huì)。據(jù)1998年該行業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)我國(guó)激光產(chǎn)業(yè)狀況的調(diào)研統(tǒng)計(jì),全國(guó)主要激光產(chǎn)品生產(chǎn)單位約100多家,從業(yè)人員6400人,人均銷售額12.5萬(wàn)元,主要分布在湖北、北京和上海。我國(guó)的激光產(chǎn)業(yè)由1988年的1億元增加到1998年的8億元,平均年增長(zhǎng)22.3%,10年總銷售額達(dá)41.2億元。1998年出口1120萬(wàn)美元,占總值的11.6%。
按慣用分類方法,激光產(chǎn)品包括激光加工、醫(yī)療、印刷、光存儲(chǔ),測(cè)距準(zhǔn)直、檢測(cè)、文娛教育中的各種激光儀器和設(shè)備,激光器件和通信用激光組件,以及激光用材料元器件和部件等11類。在我國(guó),銷售額zui大的是激光測(cè)距和準(zhǔn)直,發(fā)展zui快的是激光加工(近兩年來(lái)YAG激光加工設(shè)備以46%-60%的速率增長(zhǎng),達(dá)9000萬(wàn)元,超過(guò)了CO2激光加工設(shè)備)。激光醫(yī)療市場(chǎng)開發(fā)較早,曾以高速度增長(zhǎng),但現(xiàn)正處于低谷,銷售額在5500萬(wàn)元徘徊。產(chǎn)品市場(chǎng)幾乎全被國(guó)外產(chǎn)品占領(lǐng),但天津大學(xué)開發(fā)的TD-98型Q開關(guān)紅寶石*以質(zhì)量取勝,通過(guò)了美國(guó)FDA認(rèn)證并批量出口。1998年激光器分類表明固體激光占37.4%,半導(dǎo)體激光占18.5%,呈現(xiàn)出固體激光市場(chǎng)旺盛,半導(dǎo)體激光迅速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。二極管泵浦的固體激光器(脈沖、連續(xù)、單模穩(wěn)頻、微片、倍頻)將成為新的增長(zhǎng)點(diǎn)。
由于歷史原因,我們激光科研力量相對(duì)較強(qiáng),而激光產(chǎn)業(yè)尚處幼稚產(chǎn)業(yè)階段,在社會(huì)轉(zhuǎn)型時(shí)期如何抓住機(jī)遇,大力促進(jìn)我國(guó)激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)占有更多份額,是廣大激光工作者面臨的光榮而艱巨的任務(wù)。
五、結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)38年的努力,我國(guó)激光技術(shù)有了較為雄厚的技術(shù)基礎(chǔ),鍛煉培養(yǎng)了一支素質(zhì)較高的隊(duì)伍。這支隊(duì)伍遍布科研、高校、產(chǎn)業(yè)部門和企業(yè)、地方,科技人員達(dá)數(shù)千人,包括一批學(xué)成歸國(guó)的青年科學(xué)家和20多名兩院院士??梢灶A(yù)計(jì),我國(guó)激光科學(xué)技術(shù)在21世紀(jì)必將有更輝煌的發(fā)展。在ICF激光驅(qū)動(dòng)器、高功率化學(xué)激光器、半導(dǎo)體泵浦的固體激光器、超短*激光器、激光測(cè)距測(cè)衛(wèi)、人工晶體和激光產(chǎn)業(yè)等方面,我國(guó)激光科技工作者將銳意創(chuàng)新,攀登新的高峰。
一、我國(guó)早期激光技術(shù)的發(fā)展
1957年,王大珩等在長(zhǎng)春建立了我國(guó)*所光學(xué)專業(yè)研究所——*(長(zhǎng)春)光學(xué)精密儀器機(jī)械研究所(簡(jiǎn)稱“光機(jī)所”)。在老一輩專家?guī)ьI(lǐng)下,一批青年科技工作者迅速成長(zhǎng),鄧錫銘是其中的突出代表。早在1958年美國(guó)物理學(xué)家肖洛、湯斯關(guān)于激光原理的論文發(fā)表不久,他便積極倡導(dǎo)開展這項(xiàng)新技術(shù)研究,在短時(shí)間內(nèi)凝聚了富有創(chuàng)新精神的中青年研究隊(duì)伍,提出了大量提高光源亮度、單位色性、相干性的設(shè)想和實(shí)驗(yàn)方案。1960年世界*臺(tái)激光器問(wèn)世。1961年夏,在王之江主持下,我國(guó)*臺(tái)紅寶石激光器研制成功。此后短短幾年內(nèi),激光技術(shù)迅速發(fā)展,產(chǎn)生了一批*成果。各種類型的固體、氣體、半導(dǎo)體和化學(xué)激光器相繼研制成功。在基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)方面、一系列新概念、新方法和新技術(shù)(如腔的Q突變及轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q、行波放大、錸系離子的利用、自由電子振蕩輻射等)紛紛提出并獲得實(shí)施,其中不少具有性。
同時(shí),作為具有高亮度、高方向性、高質(zhì)量等優(yōu)異特性的新光源,激光很快應(yīng)用于各技術(shù)領(lǐng)域,顯示出強(qiáng)大的生命力和競(jìng)爭(zhēng)力。通信方面,1964年9月用激光演示傳送電視圖像,1964年11月實(shí)現(xiàn)3~30公里的通話。工業(yè)方面,1965年5月激光打孔機(jī)成功地用于拉絲模打孔生產(chǎn),獲得顯著經(jīng)濟(jì)效益。醫(yī)學(xué)方面,1965年6月激光視網(wǎng)膜焊接器進(jìn)行了動(dòng)物和臨床實(shí)驗(yàn)。國(guó)防方面,1965年12月研制成功激光漫反射測(cè)距機(jī)(精度為10米/10公里),1966年4月研制出遙控脈沖激光多普勒測(cè)速儀。
可以說(shuō),在起步階段我國(guó)的激光技術(shù)發(fā)展迅速,無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量,都和當(dāng)時(shí)水平接近,一項(xiàng)創(chuàng)新性技術(shù)能夠如此迅速趕上*行列,在我國(guó)近代科技發(fā)展*并不多見。這些成績(jī)的取得,尤其是能夠把物理設(shè)想、技術(shù)方案順利地轉(zhuǎn)化成實(shí)際激光器件,主要得力于光機(jī)所多年來(lái)在技術(shù)光學(xué)、精密機(jī)械和電子技術(shù)方面積累的綜合能力和堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。一項(xiàng)新技術(shù)的開發(fā),沒有足夠的技術(shù)支撐是很難形成氣候的。
二、重點(diǎn)項(xiàng)目帶動(dòng)激光技術(shù)的發(fā)展
激光科技事業(yè)從一開始就得到了*和科學(xué)管理部門的高度重視。當(dāng)時(shí)*副院長(zhǎng)張勁夫提出建立專業(yè)激光研究所的設(shè)想,很快得到國(guó)家科委、國(guó)家計(jì)委的批準(zhǔn)。主管科技的聶榮臻副總理還特別批示:研究所要建在上海,上海有較好的工業(yè)基礎(chǔ),有利于發(fā)展這一新技術(shù)。1964年,我國(guó)*所,也是當(dāng)時(shí)世界上*所激光技術(shù)的專業(yè)研究所——*上海光學(xué)精密機(jī)械研究所(簡(jiǎn)稱“上海光機(jī)所”)成立。當(dāng)年12月在上海召開全國(guó)激光會(huì)議,張勁夫、嚴(yán)濟(jì)慈出席并主持會(huì)議,140位代表提交了103篇學(xué)術(shù)報(bào)告。
1964年啟動(dòng)的“6403”高能釹玻璃激光系統(tǒng)、1965年開始研究的高功率激光系統(tǒng)和核聚變研究,以及1966年制定的研制15種軍用激光整機(jī)等重點(diǎn)項(xiàng)目,由于技術(shù)上的綜合性和高難度,有力地牽引和帶動(dòng)了激光技術(shù)各方面在中國(guó)的發(fā)展。我國(guó)的激光科技事業(yè),雖然也遭遇了“文革”十年浩劫,但借助于重點(diǎn)項(xiàng)目的支撐,仍艱難地生存了下來(lái)并取得可貴的進(jìn)展。
3.軍用激光研究1966年12月,國(guó)防科委主持召開了軍用激光規(guī)劃會(huì),48個(gè)單位130余人參加,會(huì)議制定了包括含15種激光整機(jī)、9種支撐配套技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃。雖未正式批準(zhǔn)生效,但仍起了有益的推動(dòng)作用。此后的幾年內(nèi),這一領(lǐng)域涌現(xiàn)了一批重要成果。例如:
?。?)靶場(chǎng)激光距技術(shù)初試成功:采用重復(fù)頻率為20赫茲的YAG調(diào)Q激光器,測(cè)距精度優(yōu)于2米,zui遠(yuǎn)測(cè)量距離達(dá)660公里,加在經(jīng)緯儀上,可實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行目標(biāo)的單站定軌。這一成果為以后完成洲際導(dǎo)彈再入段軌跡測(cè)量創(chuàng)造了必要條件。
(2)紅寶石激光人造衛(wèi)星測(cè)距:成功地對(duì)美國(guó)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星Expl-27號(hào)、29號(hào)和36號(hào)進(jìn)行了測(cè)量、zui遠(yuǎn)可測(cè)距離為2300公里,精度2米左右。這是*代人造衛(wèi)星的測(cè)距成果,為以后更遠(yuǎn)距離、更高精度的人造衛(wèi)星測(cè)距打下了基礎(chǔ)。
?。?)紅寶石激光雷達(dá)和機(jī)載紅外激光雷達(dá),實(shí)現(xiàn)了地—空和空—空對(duì)飛機(jī)的跟蹤測(cè)距。
(4)激光航測(cè)儀:將激光測(cè)距機(jī)和航空照相機(jī)組合,由飛機(jī)機(jī)載對(duì)地航測(cè),完成對(duì)邊遠(yuǎn)地區(qū)等復(fù)要地形的測(cè)繪。重復(fù)率6次/分,測(cè)距精度1米。
(5)地炮激光測(cè)距機(jī):可獨(dú)立完成觀察、測(cè)距、測(cè)角(方向和高低角)及磁針定向等功能。測(cè)距范圍300-10000米,精度5米。在激光應(yīng)用方面,Nd:YAG激光通信(3-12路)、He-Ne激光通信、單路/三路半導(dǎo)體激光通信在通信試驗(yàn)中已獲得成功;Nd:YAG激光*、CO2激光*、*等醫(yī)療設(shè)備也已投入使用;激光全息攝影、激光全息在平面光彈中的應(yīng)用,脈沖激光動(dòng)態(tài)全息照相和拉曼分光光度計(jì)已成為計(jì)量科學(xué)的新手段;數(shù)控激光切割機(jī)、激光準(zhǔn)直儀、激光分離同位素硫、用于農(nóng)業(yè)研究的液體激光器、大屏幕導(dǎo)航顯示器等成果也在工農(nóng)業(yè)中獲得了應(yīng)用。1978年3月召開的全國(guó)科學(xué)大會(huì)上,獲得獎(jiǎng)勵(lì)的激光項(xiàng)目有近80項(xiàng),其中民品約70項(xiàng),*約10項(xiàng),綜合地反映了我國(guó)激光技術(shù)發(fā)展在這一時(shí)期的成績(jī)。
三、改革開放后取得的進(jìn)步
改革開放以來(lái),激光技術(shù)獲得了發(fā)展的機(jī)遇。20多年來(lái),面向應(yīng)用,面向世界,面向未來(lái),激光科技事業(yè)取得了的進(jìn)步,涌現(xiàn)出一批*水平的成果,為邁向21世紀(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
1980年5月,分別在上海、北京舉行了*次激光會(huì)議,與會(huì)代表218人(國(guó)外66人),宣讀113篇報(bào)告(國(guó)外65篇),*同志親切接見了與會(huì)中外代表。1983年在廣州和1986年在廈門又舉行了第二次、第三次會(huì)議,改變了我國(guó)的激光技術(shù)多年來(lái)封閉運(yùn)轉(zhuǎn)的局面,開始走向世界。一大批年輕科技人才出國(guó)進(jìn)修,其中相當(dāng)一部分人才學(xué)成歸國(guó)。
為了形成高水平的研究開發(fā)中心,對(duì)科研隊(duì)伍和布局進(jìn)行了積極調(diào)整,先后成立了一批國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、開放實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家工程研究中心和產(chǎn)學(xué)研組織。由于擁有*的儀器設(shè)備和設(shè)施,聚集了高水平的科技人才,又有較為靈活的運(yùn)行機(jī)制,目前正在為激光科技成果轉(zhuǎn)化、創(chuàng)造自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和促進(jìn)激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)揮重要作用。
在多項(xiàng)*戰(zhàn)略性科技計(jì)劃中,激光技術(shù)受到重視。“863”計(jì)劃七大領(lǐng)域中有激光技術(shù)和光電子技術(shù)(包括用于信息領(lǐng)域的激光技術(shù)),1995年又增列了“慣性約束聚變”主題。國(guó)防預(yù)研光電子技術(shù)作為跨部門項(xiàng)目正式立項(xiàng),其中也包括激光技術(shù)。國(guó)家“六五”和“七五”攻關(guān)計(jì)劃,激光技術(shù)被列為重大項(xiàng)目。此外,國(guó)家自然科學(xué)基金1986-1998年間年平均資助27.6個(gè)激光領(lǐng)域項(xiàng)目。這些由國(guó)家支持的計(jì)劃都經(jīng)過(guò)了充分論證和嚴(yán)格挑選,對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)具有重要意義。許多激光科研單位也主動(dòng)進(jìn)行組織體制和運(yùn)行機(jī)制的改革,面向市場(chǎng)、鼓勵(lì)創(chuàng)新、大力促進(jìn)科技成果向商品轉(zhuǎn)化,取得了可喜成績(jī)。
激光器研究向縱深發(fā)展,不斷追求高光束質(zhì)量、高穩(wěn)定性、長(zhǎng)壽命、短脈沖、波長(zhǎng)可調(diào)諧等目標(biāo)。這一時(shí)期,激光技術(shù)成果豐碩,許多具有重大應(yīng)用價(jià)值和達(dá)到*水平。其中的代表性成果有:
1.測(cè)距和測(cè)衛(wèi)新一代實(shí)用測(cè)距系統(tǒng)投入使用,完成了預(yù)定的重要任務(wù)。其中,718和G-179激光電影經(jīng)緯儀投入使用并圓滿完成任務(wù);*臺(tái)全激光跟蹤測(cè)距雷達(dá)外場(chǎng)試驗(yàn)成功;*臺(tái)實(shí)用化紅外激光雷達(dá)(G-168)設(shè)計(jì)定型,交用戶使用;戰(zhàn)術(shù)軍用激光測(cè)距儀(炮兵、坦克、手持)批量生產(chǎn)。建成第三代人造衛(wèi)星激光測(cè)距系統(tǒng)反入使用并達(dá)到水平。*代紅寶石SLR系統(tǒng)的測(cè)距精度為米級(jí),第二代YAG調(diào)Q激光器的精度達(dá)分米級(jí),第三代鎖模激光器加微機(jī)系統(tǒng)在大于8000公里距離上精度達(dá)厘米級(jí)。在上海、武漢、長(zhǎng)春、北京等先后建站,形成了*,數(shù)據(jù)參加交流。
2.慣性約束聚變(ICF)激光驅(qū)動(dòng)器——“神光”系列在王淦昌、王大珩的指導(dǎo)下,*和中國(guó)工程物理研究院從80年代開始聯(lián)合攻關(guān),承擔(dān)了“神光”系列激光系統(tǒng)的研制和ICF物理實(shí)驗(yàn),取得了矚目的成就。其中,“神光-Ⅰ”激光裝置于1986年建成,輸出功率2萬(wàn)億瓦,達(dá)到同類裝置的*水平。“神光-Ⅰ”連續(xù)運(yùn)行8年,在ICF和X射線激光等前沿領(lǐng)域取得了一批*水平的物理成果。90年代又研制了規(guī)模擴(kuò)大4倍、性能更為*的“神光-Ⅱ”裝置,并即將投入運(yùn)行。1995年,ICF在“863計(jì)劃”中立項(xiàng),開始研制跨世紀(jì)的巨型激光驅(qū)動(dòng)器——“神光-Ⅲ”裝置,總體設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)研究已取得一系列高水平的成果。
3.新型激光器兩種高功率連續(xù)波化學(xué)激光器,3.8微米的氟氘激光器(DF)和1.315微米短波長(zhǎng)氧碘激光器(COIL),均取得突破性進(jìn)展,功率和光束質(zhì)量?jī)H次于美國(guó),達(dá)到當(dāng)前水平。X射線激光方面,碰撞機(jī)制的類氖鍺軟X射線激光(波長(zhǎng)為23.2納米和23.6納米)達(dá)到增益飽和并具有近衍射極限的光束質(zhì)量,居水平;復(fù)合泵浦X射線激光研究獲得一系列報(bào)道的新譜線,并向短波長(zhǎng)推進(jìn)到4.68納米。自由電子激光器和多波長(zhǎng)可調(diào)諧激光也取得了可喜進(jìn)展。
4.中國(guó)牌新晶體走向世界我國(guó)發(fā)明的BBO、LBO晶體,以及KTP、鈦寶石等晶體以優(yōu)異的質(zhì)量在市場(chǎng)享有盛譽(yù)并占有一定的份額。
四、方興未艾的激光行業(yè)
盡管早在60年代已在加工(激光打孔)、醫(yī)療器械和測(cè)距等方面出現(xiàn)了激光產(chǎn)業(yè)的雛形,然而當(dāng)時(shí)只是零星的、分散的小量研制性生產(chǎn),未能形成氣候。真正得到重視并實(shí)質(zhì)性起步,還是在改革開放發(fā)后,特別是“發(fā)展高技術(shù),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”的政策導(dǎo)向下,我國(guó)才有了真正意義上的激光產(chǎn)業(yè)。
1987年1月,中國(guó)光學(xué)行業(yè)協(xié)會(huì)成立,后改名為中國(guó)光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會(huì),其下設(shè)有激光分會(huì)。據(jù)1998年該行業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)我國(guó)激光產(chǎn)業(yè)狀況的調(diào)研統(tǒng)計(jì),全國(guó)主要激光產(chǎn)品生產(chǎn)單位約100多家,從業(yè)人員6400人,人均銷售額12.5萬(wàn)元,主要分布在湖北、北京和上海。我國(guó)的激光產(chǎn)業(yè)由1988年的1億元增加到1998年的8億元,平均年增長(zhǎng)22.3%,10年總銷售額達(dá)41.2億元。1998年出口1120萬(wàn)美元,占總值的11.6%。
按慣用分類方法,激光產(chǎn)品包括激光加工、醫(yī)療、印刷、光存儲(chǔ),測(cè)距準(zhǔn)直、檢測(cè)、文娛教育中的各種激光儀器和設(shè)備,激光器件和通信用激光組件,以及激光用材料元器件和部件等11類。在我國(guó),銷售額zui大的是激光測(cè)距和準(zhǔn)直,發(fā)展zui快的是激光加工(近兩年來(lái)YAG激光加工設(shè)備以46%-60%的速率增長(zhǎng),達(dá)9000萬(wàn)元,超過(guò)了CO2激光加工設(shè)備)。激光醫(yī)療市場(chǎng)開發(fā)較早,曾以高速度增長(zhǎng),但現(xiàn)正處于低谷,銷售額在5500萬(wàn)元徘徊。產(chǎn)品市場(chǎng)幾乎全被國(guó)外產(chǎn)品占領(lǐng),但天津大學(xué)開發(fā)的TD-98型Q開關(guān)紅寶石*以質(zhì)量取勝,通過(guò)了美國(guó)FDA認(rèn)證并批量出口。1998年激光器分類表明固體激光占37.4%,半導(dǎo)體激光占18.5%,呈現(xiàn)出固體激光市場(chǎng)旺盛,半導(dǎo)體激光迅速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。二極管泵浦的固體激光器(脈沖、連續(xù)、單模穩(wěn)頻、微片、倍頻)將成為新的增長(zhǎng)點(diǎn)。
由于歷史原因,我們激光科研力量相對(duì)較強(qiáng),而激光產(chǎn)業(yè)尚處幼稚產(chǎn)業(yè)階段,在社會(huì)轉(zhuǎn)型時(shí)期如何抓住機(jī)遇,大力促進(jìn)我國(guó)激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)占有更多份額,是廣大激光工作者面臨的光榮而艱巨的任務(wù)。
五、結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)38年的努力,我國(guó)激光技術(shù)有了較為雄厚的技術(shù)基礎(chǔ),鍛煉培養(yǎng)了一支素質(zhì)較高的隊(duì)伍。這支隊(duì)伍遍布科研、高校、產(chǎn)業(yè)部門和企業(yè)、地方,科技人員達(dá)數(shù)千人,包括一批學(xué)成歸國(guó)的青年科學(xué)家和20多名兩院院士??梢灶A(yù)計(jì),我國(guó)激光科學(xué)技術(shù)在21世紀(jì)必將有更輝煌的發(fā)展。在ICF激光驅(qū)動(dòng)器、高功率化學(xué)激光器、半導(dǎo)體泵浦的固體激光器、超短*激光器、激光測(cè)距測(cè)衛(wèi)、人工晶體和激光產(chǎn)業(yè)等方面,我國(guó)激光科技工作者將銳意創(chuàng)新,攀登新的高峰。