《中國雷射技術的發展·4》是一本主要介紹雷射技術的發展的科技類書籍。
基本介紹
- 中文名：中國雷射技術的發展·4
- 類別：科技類
- 類型：書籍
- 內容：雷射技術的發展
內容簡介
從1961年中國第一台雷射器宣布研製成功至今，在全國雷射科研、教學、生產和使用單位共同努力下，我國形成了門類齊全、水平先進、套用廣泛的雷射科技領域，並在產業化上取得可喜進步，為我國科學技術、國民經濟和國防建設做出了積極貢獻，在國際上也爭得了一席之地。
一、我國早期雷射技術的發展 1957年，王大珩等在長春建立了我國第一所光學專業研究所——中國科學院(長春)光學精密儀器機械研究所(簡稱“光機所”)。在老一輩 專家帶領下，一批青年科技工作者迅速成長，鄧錫銘是其中的突出代表。早在1958年美國物理學家肖洛、湯斯關於雷射原理的著名論文發表不久，他便積極倡導開展這項新技術研究，在短時間內凝聚了富有創新精神的中青年研究隊伍，提出了大量提高光源亮度、單位色xing、相干性的 構想和實驗方案。1960年世界第一台雷射器問世。1961年夏，在王之江主持下，我國第一台紅寶石雷射器研製成功。此後短短几年內，雷射技 術迅速發展，產生了一批先進成果。各種類型的固體、氣體、半導體和化學雷射器相繼研製成功。在基礎研究和關鍵技術方面、一系列新概念 、新方法和新技術(ru腔的Q突變及轉鏡調Q、xing波放大、錸系粒子的利用、自由電子振盪輻射等)紛紛提出並獲得實施，其中不少具有獨創性。
可以說，在起步階段我國的雷射技術發展迅速，無論是數量還是質量，都和當時國際水平同步帶接近，一項創新性技術能夠如此迅速趕上世界先 進行列，在我國近代科技發展史上並不多見。這些成績的取得，尤其是能夠把物理構想、技術方案順利地轉化成實際雷射器件，主要得力於光 機所多年來在技術光學、精密機械和電子技術方面積累的綜合能力和堅實基礎。一項新技術的開發，沒有足夠的技術支撐是很難形成氣候的。
二、重點項目帶動雷射技術的發展 雷射科技事業從一開始就得到了領導和科學管理部門的高度重視。當時中國科學院副院長張勁夫提出建立專業雷射研究所的構想，很快得 到國家科委、國家計委的批准。主管科技的聶榮臻副總理還特別批示：研究所要建在上海，上海有較好的工業基礎，有利於發展這一新技術。 1964年，我國第一所，也是當時世界上第一所雷射技術的專業研究所——中國科學院上海光學精密機械研究所(簡稱“上海光機所”)成立。當 年12月在上海召開全國雷射會議，張勁夫、嚴濟慈出席並主持會議，140位代表提交了103篇學術報告。
1.“6403”高能釹玻璃雷射系統 1964年啟動，最後從技術上判定熱效應是根本性技術障礙，於1976年下馬。這一項目對發展高能雷射技術有歷史貢獻是不可忽視的，它使 我國雷射技術的水平上了一個台階。其成果主要表現在：
(1)建成了具有工程規模的大口徑(120毫米)振盪—放大型雷射系統，最大輸出能量達 32萬焦耳；改善光束質量後達 3萬焦耳。
(2)實現了系統技術集成，成功地進行了打靶試驗，室內10米處擊穿80毫米鋁靶，室外2公里距離擊穿 0.2毫米鋁耙，並系統地研究了強雷射輻射的生物效應和材料破壞機理。
(3)第一次揭示了強光對雷射系統本身的光損傷現象和機制。
(4)第一次 深入和理解雷射光束質量的重要性和物理內涵，採用了一系列提高光束質量的創新性技術，如萬焦耳級非穩腔雷射器、片狀雷射器、振盪—掃 瞄放大式雷射系統、尖劈法光束質量診斷等。
(5)雷射元器件和支撐技術有了突破性提高，如低吸收高均勻性釹玻璃熔煉工藝、高能脈衝氙氣、 高強度介質膜、大口徑(1.2米)光學精密加工等。
(6)培養和造就 了一批技術骨幹隊伍。
2. 高功率雷射系統和核聚變研究 1964年王淦昌獨立提出雷射聚變倡議，1965年立項開始研究。經幾年努力，建成了輸出功率10(上標10)瓦的納秒級雷射裝置，並於1973年5 月首次在低溫固氘靶、常溫氘化鋰靶和氘化聚乙烯上打出中子。1974年研製成功我國第一台多程片狀放大器，把雷射輸出功率提高了10倍，中 子產額增加了一個量級。在國際上向心壓縮原理解密後，積極跟蹤並於1976年研製成六束雷射系統，對充氣玻殼靶照射，獲得了近百倍的體壓 縮。這一系列的重大突破，使我國的雷射聚變研究進入世界先進行列，也為以後長期的持續發展奠定了基礎。
3.軍用雷射 1966年12月，國防科委主持召開了軍用雷射規劃會，48個單位130餘人參加，會議制定了包括含15種雷射整機、9種支撐配套技術的發展規 劃。雖未正式批准生效，但仍起了有益的推動作用。此後的幾年內，這一領域湧現了一批重要成果。例如：
(1)靶場雷射距技術初試成功：採用 重複頻率為20赫茲的YAG 調Q雷射器，測距精度優於2米，最遠測量距離達660公里，加在經緯儀上，可實現對飛行目標的單站定軌。這一成果為 以後完成洲際飛彈再入段軌跡測量創造了必要條件。
(2)紅寶石雷射人造衛星測距：成功地對美國實驗衛星Expl-27號、29號和36號進行了測量 、最遠可測距離為2300公里，精度2米左右。這是第一代人造衛星的測距成果，為以後更遠距離、更高精度的人造衛星測距打下了基礎。
(3)紅 寶石雷射雷達和機載紅外雷射雷達，首次實現了地—空和空—空對飛機的同步帶跟蹤測距。
(4)雷射航測儀：將雷射測距機和航空照相機組合，由飛機 機載對地航測，完成對邊遠地區等複雜地形的測繪。重複率6次/分，測距精度1米。
(5)地炮雷射測距機：可獨立完成觀察、測距、測角(方向和 高低角)及磁針定向等功能。測距範圍300-10000米，精度5米。
在雷射套用方面，Nd:YAG雷射通信(3-12路)、He-Ne雷射通信、單路/三路半導體雷射通信在通信試驗中已獲得成功；Nd:YAG雷射手術刀、 CO2雷射手術刀、雷射虹膜切除儀等醫療設備也已投入使用；雷射全息攝影、雷射全息在平面光彈中的套用，脈衝雷射動態全息照相和拉曼分光 光度計已成為計量科學的新手段；數控雷射切割機、雷射準直儀、雷射分離同位素硫、用於農業研究的液體雷射器、大螢幕導航顯示器等成果 也在工農業中獲得了套用。
1978年3月召開的全國科學大會上，獲得獎勵的雷射項目有近80項，其中民品約70項，軍品約10項，綜合地反映了我國雷射技術發展在這一 時期的成績。
三、改革開放後取得前所未有的進步 雷射器研究向縱深發展，不斷追求高光束質量、高穩定性、長壽命、短脈衝、波長可調諧等目標。這一時期，雷射技術成果豐碩，許多具有 重大套用價值和達到國際先進水平。其中的代表性成果有：
1. 測距和測衛 新一代實用測距系統投入使用，完成了預定的重要任務。其中，718和G-179雷射電影經緯儀投入使用並圓滿完成任務；第一台全雷射跟蹤 測距雷達外場試驗成功；第一台實用化紅外雷射雷達(G-168)設計定型，交用戶使用；戰術軍用雷射測距儀(炮兵、坦克、手持)批量生產。 建成第三代人造衛星雷射測距系統反入使用並達到國際水平。第一代紅寶石SLR系統的測距精度為米級，第二代YAG調Q雷射器的精度達分米級，第三代鎖模雷射器加微機系統在大於8000公里距離上精度達厘米級。在上海、武漢、長春、北京等先後建站，形成了中國網，數據參加國 際交流。
2. 慣性約束聚變(ICF)雷射驅動器——“神光”系列 在王淦昌、王大珩的指導下，中國科學院和中國工程物理研究院從80年代開始聯合攻關，承擔了“神光”系列雷射系統的研製和ICF物理試驗，取得了國際矚目的成就。其中，“神光-Ⅰ”雷射裝置於1986年建成，輸出功率2萬億瓦，達到國際同類裝置的先進水平。“神光-Ⅰ”連續 運行8年，在ICF和X射xian雷射等前沿領域取得了一批國際一流水平的物理成果。90年代又研製了規模擴大4倍、性能更為先進的“神光-Ⅱ”裝置 ，並即將投入運行。1995年，IC F在“863計畫”中立項，開始研製跨世紀的巨型雷射驅動器——“神光-Ⅲ”裝置，總體設 計和關鍵技術研究 已取得一系列高水平的成果。
3. 新型雷射器 兩種高功率連續波化學雷射器，3.8微米的氟氘雷射器(DF)和1.315微米短波長氧碘雷射器(COIL)，均取得突破性進展，功率和光束質量僅 次於美國，達到當前國際水平。
X射線雷射方面，碰撞機制的類氖鍺軟X射線雷射(波長為23.2納米和23.6納米)達到增益飽和並具有近衍射極限的光束質量，居國際領先水 平；複合泵浦X射線雷射研究獲得一系列國際 首次報導的新譜線，並向短波長推進到4.68納米。
自由電子雷射器和多波長可調諧雷射也取得了可喜進 步。
4. 中國牌新晶體走向世界 我國發明的BBO、LBO晶體，以及KTP、鈦寶石等晶體以優異的質量在國際市場享有盛譽並占有一定的份量 。
五、結束語
經過幾十年的努力，我國雷射技術有了較為雄厚的技術基礎，鍛鍊培養了一支素質較高的隊伍。這支隊伍遍布科研、高校、產業部門和企 業、地方，科技人員達數千人，包括一批學成歸國的優秀青年科學家和20多名兩院院士。可以預計，我國雷射科學技術在21世紀必將有更輝煌 的發展。在ICF雷射驅動器、高功率化學雷射器、半導體泵浦的固體雷射器、超短超強雷射器、雷射測距測北京汽車租賃衛、人工晶體和雷射產業等方面，我國雷射科技工作者將銳意創新，攀登新的高峰。
