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中國(guó)激光发展里程碑
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中國(guó)激光发展里程碑

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  “激光”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,在我國(guó)曾被翻译成“莱塞”、“光激射器” 、“光受激辐射放大器”等。1964年,钱學(xué)森院士提议取名為(wèi)“激光”,既反映了“受激辐射”的科(kē)學(xué)内涵,又(yòu)表明它是一种很(hěn)强烈的新(xīn)光源,贴切、传神而又(yòu)简洁,得到我國(guó)科(kē)學(xué)界的一致认同并沿用(yòng)至今。

  从1961年中國(guó)第1台激光器宣布研制成功至今,在全國(guó)激光科(kē)研、教學(xué)、生产和使用(yòng)单位共同努力下,我國(guó)形成了门类齐全、水平先进、应用(yòng)广泛的激光科(kē)技领域,并在产业化上取得可(kě)喜进步,為(wèi)我國(guó)科(kē)學(xué)技术、國(guó)民(mín)经济和國(guó)防建设作出了积极贡献,在國(guó)际上了也争得了一席之地。

  一、我國(guó)早期激光技术的发展

  1957年,王大珩等在長(cháng)春建立了我國(guó)第1所光學(xué)专业研究所——中國(guó)科(kē)學(xué)院(長(cháng)春)光學(xué)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(kē)技工作者迅速成長(cháng),邓锡铭是其中的突出代表。早在1958年美國(guó)物(wù)理(lǐ)學(xué)家肖洛、汤斯关于激光原理(lǐ)的知名论文(wén)发 表不久,他(tā)便积极倡导开展这项新(xīn)技术研究,在短时间内凝聚了富有(yǒu)创新(xīn)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1台激光器问世。1961年夏,在王之江主持下,我國(guó)第1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。各种类型的固體(tǐ)、气體(tǐ)、半导體(tǐ)和化學(xué)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(xīn)概念、新(xīn)方法和新(xīn)技术(如腔的Q突变及转镜调Q、行波放大、铼系离子的利用(yòng)、自由電(diàn)子振荡辐射等)纷纷提出并获得实施,其中不少具有(yǒu)独创性。

  同时,作為(wèi)具有(yǒu)高亮度、高方向性、高质量等优异特性的新(xīn)光源,激光很(hěn)快应用(yòng)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(yòng)激光演示传送電(diàn)视图像,1964年11月实现3~30公里的通话。工业方面,1965年5月激光打孔机成功地用(yòng)于拉丝模打孔生产,获得显著经济效益。医學(xué)方面,1965年6月激光视网膜焊接器进行了动物(wù)和临床实验。國(guó)防方面,1965年12月研制成功激光漫反射测距机(精度為(wèi)10米/10公里),1966年4月研制出遥控脉冲激光多(duō)普勒测速仪。

  我國(guó)各类激光器的“第1台”

  可(kě)以说,在起步阶段我國(guó)的激光技术发展迅速,无论是数量还是质量,都和当时國(guó)际水平接近,一项创新(xīn)性技术能(néng)够如此迅速赶上世界先进行列,在我國(guó)近代科(kē)技发展史上并不多(duō)见。这些成绩的取得,尤其是能(néng)够把物(wù)理(lǐ)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(duō)年来在技术光學(xué)、精密机械和電(diàn)子技术方面积累的综合能(néng)力和坚实基础。一项新(xīn)技术的开发,没有(yǒu)足够的技术支撑是很(hěn)难形成气候的。

  二、重点项目带动激光技术的发展

  激光科(kē)技事业从一开始就得到了领导和科(kē)學(xué)管理(lǐ)部门的高度重视。当时中國(guó)科(kē)學(xué)院副院長(cháng)张劲夫提出建立专业激光研究所的设想,很(hěn)快得到國(guó)家科(kē)委、國(guó)家计委的批准。主管科(kē)技的聂荣臻副总理(lǐ)还特别批示:研究所要建在上海,上海有(yǒu)较好的工业基础,有(yǒu)利于发展这一新(xīn)技术。1964年,我國(guó)第1所,也是当时世界上第1所激光技术的专业研究所——中國(guó)科(kē)學(xué)院上海光學(xué)精密机械研究所(简称“上海光机所”)成立。当年12月在上海召开全國(guó)激光会议,张劲夫、严济慈出席并主持会议,140位代表提交了103篇學(xué)术报告。

  1964年启动的“6403”高能(néng)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(yòng)激光整机等重点项目,由于技术上的综合性和高难度,有(yǒu)力地牵引和带动了激光技术各方面在中國(guó)的发展。我國(guó)的激光科(kē)技事业,虽然也遭遇了“文(wén)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(kě)贵的进步。

  1.“6403”高能(néng)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(néng)激光技术有(yǒu)历史贡献是不可(kě)忽视的,它使我國(guó)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(yǒu)工程规模的大口径(120毫米)振荡—放大型激光系统,MAX输出能(néng)量达32万焦耳;改善光束质量后达 3万焦耳。(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(wù)效应和材料破坏机理(lǐ)。(3)第1次揭示了强光对激光系统本身的光损伤现象和机制。(4)第1次深入和理(lǐ)解激光光束质量的重要性和物(wù)理(lǐ)内涵,采用(yòng)了一系列提高光束质量的创新(xīn)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(yǒu)了突破性提高,如低吸收高均匀性钕玻璃熔炼工艺、高能(néng)脉冲氙气、高强度介质膜、大口径(1.2米)光學(xué)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(miǎo)级激光装置,并于1973年5月初次在低温固氘靶、常温氘化锂靶和氘化聚乙烯上打出中子。1974年研制成功我國(guó)第1台多(duō)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。在國(guó)际上向心压缩原理(lǐ)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,获得了近百倍的體(tǐ)压缩。这一系列的重大突破,使我國(guó)的激光聚变研究进入世界先进行列,也為(wèi)以后長(cháng)期的持续发展奠定了基础。

  3. 军用(yòng)激光

  1966年12月,國(guó)防科(kē)委主持召开了军用(yòng)激光规划会,48个单位130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(yǒu)益的推动作用(yòng)。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(yòng)重复频率為(wèi)20赫兹的YAG 调Q激光器,测距精度优于2米,最遠(yuǎn)测量距离达660公里,加在经纬仪上,可(kě)实现对飞行目标的单站定轨。这一成果為(wèi)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:成功地对美國(guó)实验卫星Expl-27号、29号和36号进行了测量、最遠(yuǎn)可(kě)测距离為(wèi)2300公里,精度2米左右。这是第1代人造卫星的测距成果,為(wèi)以后更遠(yuǎn)距离、更高精度的人造卫星测距打下了基础。(3)红宝石激光雷达和机载红外激光雷达,实现了地—空和空—空对飞机的跟踪测距。(4)激光航测仪:将激光测距机和航空照相机组合,由飞机机载对地航测,完成对边遠(yuǎn)地區(qū)等复要地形的测绘。重复率6次/分(fēn),测距精度1米。(5)地炮激光测距机:可(kě)独立完成观察、测距、测角(方向和高低角)及磁针定向等功能(néng)。测距范围300-10000米,精度5米。

  在激光应用(yòng)方面,Nd:YAG激光通信(3-12路)、He-Ne激光通信、单路/三路半导體(tǐ)激光通信在通信试验中已获得成功;Nd:YAG激光手术刀(dāo)、 CO2激光手术刀(dāo)、激光虹膜切除仪等医疗设备也已投入使用(yòng);激光全息摄影、激光全息在平面光弹中的应用(yòng),脉冲激光动态全息照相和拉曼分(fēn)光光度计已成為(wèi)计量科(kē)學(xué)的新(xīn)手段;数控激光切割机、激光准直仪、激光分(fēn)离同位素硫、用(yòng)于农业研究的液體(tǐ)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(yòng)。

  1978年3月召开的全國(guó)科(kē)學(xué)大会上,获得奖励的激光项目有(yǒu)近80项,其中民(mín)品约70项,军品约10项,综合地反映了我國(guó)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(yǒu)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(duō)年来,面向应用(yòng),面向世界,面向未来,激光科(kē)技事业取得了前所未有(yǒu)的进步,涌现出一批國(guó)际先进水平的成果,為(wèi)迈向21世纪 打下了坚实的基础。

  1980年5月,分(fēn)别在上海、北京举行了第1次國(guó)际激光会议,与会代表218人(國(guó)外66人),宣读113篇报告(國(guó)外65篇),邓小(xiǎo)平同志(zhì)亲切接见了与会中外代表。1983年在广州和1986年在厦门又(yòu)举行了第二次、第三次國(guó)际会议,改变了我國(guó)的激光技术多(duō)年来封闭运转的局面,开始走向世界。一大批年轻科(kē)技人才出國(guó)进修,其中相当一部分(fēn)优*秀人才學(xué)成归國(guó)。

  為(wèi)了形成高水平的研究开发中心,对科(kē)研队伍和布局进行了积极调整,先后成立了一批國(guó)家重点实验室、开放实验室、國(guó)家工程研究中心和产學(xué)研组织。由于拥有(yǒu)國(guó)际先进的仪器设备和设施,聚集了高水平的科(kē)技人才,又(yòu)有(yǒu)较為(wèi)灵活的运行机制,目前正在為(wèi)激光科(kē)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(yòng)。

  在多(duō)项國(guó)家*/级战略性科(kē)技计划中,激光技术受到重视。“863”计划七大领域中有(yǒu)激光技术和光電(diàn)子技术(包括用(yòng)于信息领域的激光技术),1995年又(yòu)增列了 “惯性约束聚变”主题。國(guó)防预研光電(diàn)子技术作為(wèi)跨部门项目正式立项,其中也包括激光技术。國(guó)家“六五”和“七五”攻关计划,激光技术被列為(wèi)重大项目。此外,國(guó)家自然科(kē)學(xué)基金1986-1998年间年平均资助27.6个激光领域项目。这些由國(guó)家支持的计划都经过了充分(fēn)论证和严格挑选,对國(guó)民(mín)经济和國(guó)防建设具有(yǒu)重要意义。许多(duō)激光科(kē)研单位也主动进行组织體(tǐ)制和运行机制的改革,面向市场、鼓励创新(xīn)、大力促进科(kē)技成果向商(shāng)品转化,取得了可(kě)喜成绩。


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