雷射鐳雕機

雷射鐳雕機

雷射鐳雕機,是用雷射束在各種不同的物質表面打上永久的標記。打標的效應是通過表層物質的蒸發露出深層物質,或者是通過光能導致表層物質的化學物理變化而"刻"出痕跡,或者是通過光能燒掉部分物質,顯出所需刻蝕的圖案、文字。

基本介紹

  • 中文名:雷射鐳雕機
  • 做法:用雷射束打上永久的標記
  • 變化過程:化學物理變化
  • 原理:使材料氧化
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鐳雕介紹

鐳雕是指雷射雕刻,是通過雷射束的光能導致表層物質的化學物理變化而刻出痕跡,或者是通過光能燒掉部分物質,顯出所需刻蝕的圖形、文字;按照雕刻方式不同可以分為點陣雕刻和矢量切割。
鐳雕即雷射加工原理:
  1. 利用雷射器發射的高強度聚焦雷射束在焦點處 . 使材料氧化因而對其進行加工.
  2. 打標的效應是通過表層物質的蒸發露出深層物 質,或者是通過光能導致表層物質的化學物理變化 出痕跡,或者是通過光能燒掉部分物質, 而“刻”出痕跡,或者是通過光能燒掉部分物質, 顯出所需刻蝕的圖形,文字

鐳雕類別

加工類型

熱加工”具有較高能量密度的雷射束(它是集中的能量流)照射在被加工材料表面上,材料表面吸收雷射能量,在照射區域內產生熱激發過程,從而使材料表面(或塗層)溫度上升,產生變態、熔融、燒蝕、蒸發等現象。
“冷加工”具有很高負荷能量的(紫外)光子,能夠打斷材料(特別是有機材料)或周圍介質內的化學鍵,至使材料發生非熱過程破壞。這種冷加工在雷射標記加工中具有特殊的意義,因為它不是熱燒蝕,而是不產生"熱損傷"副作用的、打斷化學鍵的冷剝離,因而對被加工表面的裡層和附近區域不產生加熱或熱變形等作用。例如,電子工業中使用準分子雷射器在基底材料上沉積化學物質薄膜,在半導體基片上開出狹窄的槽。
光聯雷射鐳雕機光聯雷射鐳雕機

雷射波長

  • 紫外雷射鐳雕機:355nm、266 nm
  • 燈泵YAG雷射鐳雕機:1064nm
  • 半導體側泵YAG雷射鐳雕機、半導體端泵YAG雷射鐳雕機:1064nm
  • 光纖雷射鐳雕機:1064nm
  • CO2雷射鐳雕機:10.64um

燈泵浦

  • YAG雷射器是紅外光頻段波長為1.064um的固體雷射器,採用氪燈作為能量源(激勵源),ND:YAG(Nd:YAG雷射器。Nd(釹)是一種稀土族元素,YAG代表釔鋁石榴石晶體結構紅寶石相似)作為產生雷射的介質,激勵源發出特定波長的入射光,促使工作物質發生居量反轉,通過能級躍遷釋放出雷射,將雷射能量放大並整形聚焦後形成可使用的雷射束。

半導體

  • 半導體泵浦雷射鐳雕機是使用波長為0.808um半導體雷射二極體(測面或端面)泵浦Nd:YAG介質,使介質產生大量的反轉粒子Q開關的作用下形成波長1.064um的巨脈衝雷射輸出,電光轉換效率高。半導體泵浦雷射鐳雕機與燈泵浦YAG就剛打標機相比有較好的穩定性、省電、不用換燈、等優點,價格相對較高。

光纖

  • 主要由雷射器、振鏡頭、打標卡三部分組成,採用光纖雷射器生產雷射的打標機,光束質量好,其輸出中心為1064nm,整機壽命在10萬小時左右,相對於其他類型雷射打標器壽命更長,電光轉換效率為28%以上,相對於其他類型雷射鐳雕機2%-10%的轉換效率優勢很大,在節能環保等方面性能卓著。

CO2

  • CO2雷射器是遠紅外光頻段波長為10.64um的氣體雷射器,採用CO2氣體充入放電管作為產生雷射的介質,當在電極上加高電壓,放電管中產生輝光放電,就可使氣體分子釋放出雷射,將雷射能量放大後就形成對材料加工的雷射束。

紫外

  • 紫外雷射鐳雕機配置深紫外雷射器、進口高速掃描振鏡系統等;由於紫外雷射鐳雕機聚焦光斑極小,且加工熱影響區微乎其微,因而紫外雷射鐳雕機可以進行超精細打標、特殊材料打標,紫外雷射鐳雕機是對打標效果有更高要求的客戶首選產品。紫外雷射鐳雕機具有電光轉換率高,非線性晶體使用壽命長、整機運行穩定、定位精度高、作業效率高、模組化設計便於安裝維護等特點。另外可選配二維自動工作檯,實現多工位連續打標或大幅面打標。

釔鋁石榴石

  • 激活媒介是固體,雷射器發射出接近紅外線區域的1060nm的光波,有連續式、光筆式兩種,通過改變輸出能量,可得到不同強度的雷射束。打標工藝有焦化法(深色標記)、發泡法(淺色標記)和燒蝕法(雕刻標記),標記質量極好。

準分子

  • 可發射出紫外範圍的光波(100~400nm),激活媒介由氦、氬、氪、氖氣體和氯、氟、溴、碘等鹵素組成的混合物構成。

綠光

  • 綠光雷射鐳雕機採用側面泵浦,區別於半導體端泵雷射鐳雕機,有明顯的優勢:波長為532nm綠雷射輸出,聚焦後光斑直徑更小,能量更集中,電光轉換效率高,光束質量好。整機防護好,打標控制方便,採用PLC程式控制,實現一鍵式開機。設備更適用於玻璃製品的表面雕刻,如手機屏、LCD屏、光學器件(如光學鏡片等)、汽車玻璃等。同時可適用於絕大多數金屬和非金屬材料的表面加工或鍍層薄膜的加工,如五金、陶瓷、眼鏡鐘錶、PC、電子器件、各類儀表、PCB板和控制臺、銘牌展板、塑膠等。與同類產品相比具有相當高的性價比。他的價格更為高昂。

標記技術的比較

打標工藝
速度
性能
圖象文字變更


易於變更
雷射掩模打標

較好
不易變更
化學腐蝕
較快

不易變更
照相腐蝕
較快

不易變更
噴墨列印

較差
易於變更
機械壓痕

較差
不易變更
熔模


不易變更
氣動沖針
中速
較好
易於變更

半導體鐳雕機

特點

其發光源採用的是半導體列陣,所以光光轉換效率非常高,達到40%以上;熱耗損低,無需單獨配備冷卻系統;耗電少,1800W/H左右。整機性能非常穩定,屬於免維護產品,整機免維護時間可達到15000小時,相當於10年免維護,沒有氪燈的更換,無耗材。

配置

  1. 雷射器
  2. 控制軟體
  3. 專業軟體Windows98/2000/XP
  4. 冷卻系統
  5. 靜態標記
  6. 標準字型,並特殊設計手寫字型輸入功能
  7. 輸入電源220VAC
  8. 雷射輸出功率0-100W
  9. 打標頻率0.5-50KHZ
  10. 整機功率1800W
  11. 線寬0.03mm
  12. 標刻深度 ≤1毫米(視材料可調)
  13. 標刻速度 ≤7000㎜/s
  14. 最小字元0.5mm
  15. 打標範圍 標準:110mm×110mm
  16. 精密三維升降操作台

CO2鐳雕機

功能特點

  1. 採用國外著名品牌的CO2氣體雷射管、擴束聚焦光學系統和高速振鏡掃描器,性能穩定,長壽命,免維護
  2. 可廣泛用於電子元器件,電氣零部件、醫藥、食品、工藝品、皮革製品、塑膠製品等行業
  3. 該機可單機使用也可以安裝在流水線上聯合使用
  4. 列印效果和打標速度能夠滿足現代化大生產高效、高速、高可靠的要求
  5. 該機的專業打標控制軟體是基於矢量圖形打標的軟體系統,支持Autocad、photoshop等後台軟體,系統功能強大、易於掌握
  6. 電晶體片式元器件、IC、陶瓷電容、熱敏電阻等上標刻商標型號等,字元清晰美觀,不會磨損;

套用範圍

  • 該機套用廣泛,可雕刻絕大部分非金屬材料:紙張、皮革、木器、塑膠、有機玻璃、布料、亞克力、木竹、橡膠、水晶、玉石、陶瓷、玻璃及人造石等等

技術參數

  1. 雷射波長:10.64μm
  2. 雷射重複頻率:5-20kHz
  3. 標準雕刻範圍:110mm×110mm
  4. 雕刻深度:≤5mm
  5. 雕刻線速:≤7000mm/s
  6. 最小線寬:0.1mm
  7. 最小字元:0.4mm
  8. 重複精度:±0.001mm
  9. 整機功率:250W
  10. 雷射功率:10W,30W,50W,100W

YAG鐳雕機

性能特點

利用高速掃描鏡片可以在很短的時間完成圖像掃描,完成精美的標記;設計合理,做工精細,外觀高檔;可根據用戶要求配置數控旋轉頭、自動夾具、上下料生產線;自動完成日期、流水號,可標刻條型碼;可進行數據通訊、聯網。

套用範圍

適用種金屬、金屬氧化物、玻璃、塑膠等,套用於軸承、晶片、手機按鍵、鐘錶、不鏽鋼餐具、鑽頭、電器面板、電錶盤、隨身碟、電腦鍵盤、電池、電子、通訊、電器、儀表、工具、精密儀器、飾品、鐘錶眼鏡、五金水暖、建材、汽配等。

技術指標

  1. YAG雷射器
  2. 振鏡頭
  3. 進口聲光Q開關及驅動器
  4. F-θ鏡
  5. 工業冷水機、電腦(可自備)
  6. 主機 寬240×深1280×高1200(mm)
  7. 控制櫃寬590×深560×高800(mm)
  8. 冷水機寬540×深700×高900(mm)
  9. 雷射功率50W-100W
  10. 雷射波長1064nm
  11. 打標範圍100×100(mm) 150×150(mm) 300×300(mm)
  12. 打標速度5m/s(ZJDB-Y50F機型7m/s)
  13. 打標深度0.3mm以內(視材料)
  14. 最小線寬0.05mm
  15. 重複精度0.02mm

套用領域

行業推薦

  • CO2雷射鐳雕機:主要用於非金屬(木頭、亞克力、紙張 、皮革等),價格便宜。
  • 綠雷射鐳雕機、紫外雷射鐳雕機:主要用於高端極精細IC等產品。價格較高,產品定製為主。
  • 燈泵YAG雷射鐳雕機:主要用於金屬、塑膠等低要求產品,雷射鐳雕機價格適中。
  • 半導體側泵雷射鐳雕機:與燈泵YAG雷射鐳雕機使用面相同,但較穩定,價格適中。
  • 半導體端泵雷射鐳雕機:與燈泵YAG雷射鐳雕機使用面相同,穩定且省電,但用於高端產,價格較高。
  • 光纖雷射鐳雕機:打標精細、省電、免維護,用於手機、按鍵等高端產品。價格高。

行業套用

  • 可雕刻多種非金屬材料。用於服裝輔料、醫藥包裝、酒類包裝、建築陶瓷、飲料包裝、織物切割、橡膠製品、外殼銘牌、工藝禮品、皮革等、電子元器件、積體電路(IC)、電工電器、手機通訊、五金製品、工具配件、精密器械、眼鏡鐘錶、首飾飾品、汽車配件、塑膠按鍵、建材、PVC管材、醫療器械等行業。可雕刻金屬及多種非金屬材料。更適合套用於一些要求精細、精度高的產品加工。

適用材料

  • 普通金屬及合金(鐵、銅、鋁、鎂、鋅等所有金屬),稀有金屬及合金(金、銀、鈦),金屬氧化物(各種金屬氧化物均可),特殊表面處理(磷化、鋁陽極化、電鍍表面),ABS料,油墨,環氧樹脂。

使用說明

開機

  1. 接通進線電源,打開鑰匙開關。此時機器抽風及製冷系統通電,電流表顯示數值7A左右;
  2. 等待5~10秒鐘,按動外控制臺上觸發按鈕,電流表顯示數值為零,3~5秒鐘之後,氪燈點燃,電流表顯示數值7A。(參照雷射電源操作說明書);
  3. 打開振鏡電源;
  4. 打開計算機,調出所需打標檔案;
  5. 調節雷射電源到工作電流(10~18A),即可開始打標;

關機

  1. 雷射電源工作電流調至最小(7A左右);
  2. 關閉計算機;
  3. 關閉振鏡電源;
  4. 按動停止按鈕;
  5. 關閉鑰匙開關;
  6. 斷開進線電源。

解決方法

  • 故障1:雷射強度下降,標記不夠清晰解決方法:
  1. 雷射諧振腔是否變化;微調諧振腔鏡片。使輸出光斑最好;
  2. 聲光晶體偏移或者聲光電源輸出能量偏低;調整聲光晶體位置或者加大聲光電源工作電流;
  3. 進入振鏡的雷射偏離中心:調節雷射器;
  4. 若電流調到20A左右仍感光強不夠:氪燈老化,更換新燈。
  • 故障2:氪燈不能觸發(參考NTP電源使用手冊)解決方法:
  1. 檢查所有的電源連線線;
  2. 高壓氪燈老化,更換氪燈。

注意事項

  1. 嚴禁無水或水循環不正常情況下啟動雷射電源和調Q電源;
  2. 不允許Q電源空載工作(即調Q電源輸出端懸空);
  3. 出現異常現象,首先關閉振鏡開關和鑰匙開關,再行檢查;
  4. 不允許在氪燈點燃前啟動其他組件,以防高壓竄入損壞組件;
  5. 注意雷射電源輸出端(陽極)懸空,以防與其他電器打火、擊穿;
  6. 保持內循環水乾淨。定期清洗水箱並換乾淨去離子水或純水;

氪燈更換

  • 關閉水冷機及雷射電源。打開上部三塊腔蓋,取出要更換的燈或晶體,更換後放入,裝上腔蓋。 開水冷機,雷射電源,將雷射電源電流調到(15~20)A左右。在前膜片和擴束鏡之間放置1小木片或黑紙,應看到雷射燒蝕形成的光斑。如果沒有,輕微調整前膜片架的三個旋鈕,直到光斑出現。 雷射調試出來後,應反覆調整前膜片架的三個旋鈕使光斑最強,如雷射過強、亮度過高無法觀察時,可減小電源電流。 關閉雷射器電源。
  • 特別注意:更換氪燈的時間。 雷射器中氪燈出廠說明氪燈的使用壽命為300小時,但由於用戶使用條件不同,上述時間並不能作為更換氪燈的唯一依據。隨著使用時間的增加,氪燈的發光效率下降,雷射輸出也隨之減弱,很多用戶為了獲得足夠的雷射輸出,就加大雷射電源的電流,使氪燈發光增強,這使氪燈老化加快,形成惡性循環,有時會導致炸燈現象。為了防止這種現象發生,我們建議用戶按下面的方法決定是否應該更換氪燈。 當換上一支新氪燈時,記錄下正常打標時的雷射電源電流表數值,作為標準電流值。 當氪燈逐漸老化,加大雷射電源電流輸出,但電流表數值不應超過標準電流值的1.25倍。 例如:新氪燈打標時電流值為20A,使用一段時間後,如果將電流值調大到25A後仍不能正常打標,則應更換氪燈。

回顧展望

“雷射”一詞是“LASER”的意譯。LASER原是Light amplification by stimulated emissi on of radiation取字頭組合而成的專門名詞,在我國曾被翻譯成“萊塞”、“光激射器” 、“光受激輻射放大器”等。1964年,錢學森院士提議取名為“雷射”,既反映了“受激輻射”的科學內涵,又表明它是一種很強烈的新光源,貼切、傳神而又簡潔,得到我國科學界的一致認同並沿用至今。
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作出了積極貢獻,在國際上了也爭得了一席之地。

早期階段

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、單位色性、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、半導體和化學激 光器相繼研製成功。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(如腔的Q突變及轉鏡調Q、行波放大、錸系離子的利用、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。作為具有高亮度、高方向性、高質量等優異特性的新光源,雷射很快套用於各技術領域,顯示出強大的生命力和競爭力。通信方面,1964年9月用雷射演示傳送電視圖像,1964年11月實現3~30公里的通話。工業方面,1965年5月雷射打孔機成功地用於拉絲模打孔生產,獲得顯著經濟效益。醫學方面,1965年6月雷射視網膜焊接器進行了動物和臨床實驗 。國防方面,1965年12月研製成功雷射漫反射測距機(精度為10米/10公里),1966年4月研製出遙控脈衝雷射都卜勒測速儀。表一:
名稱
研製成功時間
研製人
He-Ne雷射器
1963年7月
1963年6月
GaAs同質結半導體雷射器
1963年12月
脈衝Ar+雷射器
1964年10月
萬重怡等
CO2分子雷射器
1965年9月
1966年3月
YAG雷射器
1966年7月
屈乾華等
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。

重點發展

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。
1964年啟動的“6403”高能釹玻璃雷射系統、1965年開始研究的高功率雷射系統和核聚變研究,以及1966年制定的研製15種軍用雷射整機等重點項目,由於技術上的綜合性和高難度,有力地牽引和帶動了雷射技術各方面在中國的發展。我國的雷射科技事業,雖然也遭遇了“文革”十年浩劫,但藉助於重點項目的支撐,仍艱難地生存了下來並取得可貴的進展。
  • “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,成功地進行了打靶實驗,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。
  • 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。
  • 軍用雷射研究 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,完成對邊遠地區等復要地形的測繪。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。

改革後

  • 改革開放以來,雷射技術獲得了空前發展的機遇。20多年來,面向套用,面向世界,面向未來,雷射科技事業取得了前所未有的進步,湧現出一批國際先進水平的成果,為邁向21世紀 打下了堅實的基礎。
  • 1980年5月,分別在上海、北京舉行了第一次國際雷射會議,與會代表218人(國外66人),宣讀113篇報告(國外65篇),鄧小平同志親切接見了與會中外代表。1983年在廣州和1986年在廈門又舉行了第二次、第三次國際會議,改變了我國的雷射技術多年來封閉運轉的局面,開始走向世界。一大批年輕科技人才出國進修,其中相當一部分優秀人才學成歸國。
  • 為了形成高水平的研究開發中心,對科研隊伍和布局進行了積極調整,先後成立了一批國家重點實驗室、開放實驗室、國家工程研究中心和產學研組織。由於擁有國際先進的儀器設備和設施,聚集了高水平的科技人才,又有較為靈活的運行機制,目前正在為雷射科技成果轉化、創造自主智慧財產權和促進雷射技術產業化發揮重要作用。
  • 在多項國家級戰略性科技計畫中,雷射技術受到重視。“863”計畫七大領域中有雷射技術和光電子技術(包括用於信息領域的雷射技術),1995年又增列了“慣性約束聚變”主題。國防預研光電子技術作為跨部門項目正式立項,其中也包括雷射技術。國家“六五”和“七五”攻關計畫,雷射技術被列為重大項目。此外,國家自然科學基金1986-1998年間年平均資 助27.6個雷射領域項目。這些由國家支持的計畫都經過了充分論證和嚴格挑選,對國民經濟和國防建設具有重要意義。許多雷射科研單位也主動進行組織體制和運行機制的改革,面向市場、鼓勵創新、大力促進科技成果向商品轉化,取得了可喜成績。
  • 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;第一台實用化紅外激 光雷達(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物理實驗,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射線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展。
  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額。

行業探索

儘管早在60年代已在加工(雷射打孔)、醫療器械和測距等方面出現了雷射產業的雛形,然而當時只是零星的、分散的小量研製性生產,未能形成氣候。真正得到重視並實質性起步,還是在改革開放發後,特別是“發展高技術,實現產業化”的政策導向下,我國才有了真正意義上的雷射產業。
1987年1月,中國光學行業協會成立,後改名為中國光學光電子行業協會,其下設有雷射分會。據1998年該行業協會對我國雷射產業狀況的調研統計,全國主要雷射產品生產單位約100多家,從業人員6400人,人均銷售額12.5萬元,主要分布在湖北、北京和上海。我國的雷射產業由1988年的1億元增加到1998年的8億元,平均年增長22.3%,10年總銷售額達41.2億元。1998年出口1120萬美元,占總值的11.6%。
按國際慣用分類方法,雷射產品包括雷射加工、醫療、印刷、光存儲,測距準直、檢測、文娛教育中的各種雷射儀器和設備,雷射器件和通信用雷射組件,以及雷射用材料元器件和部件等11類。在我國,銷售額最大的是雷射測距和準直,發展最快的是雷射加工(近兩年來YAG 雷射加工設備以46%-60%的速率增長,達9000萬元,超過了CO2雷射加工設備)。雷射醫療市場開發較早,曾以高速度增長,但現正處於低谷,銷售額在5500萬元徘徊。高端產品市場幾乎全被國外產品占領,但天津大學開發的TD-98型Q開關紅寶石雷射治療機以質量取勝,通過了美國FDA認證並批量出口。1998年雷射器分類表明固體雷射占37.4%,半導體雷射占18.5%,呈現出固體雷射市場旺盛,半導體雷射迅速增長的趨勢。二極體泵浦固體雷射器(脈衝、連續、單模穩頻、微片、倍頻)將成為新的增長點。
由於歷史原因,我們雷射科研力量相對較強,而雷射產業尚處幼稚產業階段,在社會轉型時期如何抓住機遇,大力促進我國雷射產業的發展,在國內外市場占有更多份額,是廣大雷射工作者面臨的光榮而艱巨的任務。

結束語

經過38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、半導體泵浦固體雷射器、超短超強雷射器、雷射測距測衛、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。

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