激光60年系列報道之一:星星之火 燎原世界
                      時間:2020-06-01來源:原創文章

                      神州大地,萬物爭春。大千世界,勃勃生機。時值今年5月激光已滿60大壽,在步履蹣跚中走過了幼年、生龍活虎中度過少年,昂首闊步中進入了青中年,現正意氣風發,笑傲江湖。穿梭在工業應用里,屹立在世界高新產業中。60年的時間說長也不長,說短也不短, 60年能給人類留下太多美好,60年也能給人們留下不少歷史滄桑。60年在歷史長河中只是一瞬間,但60年激光的應用對社會的貢獻卻留下了永恒。60年前的一束激光,似星星之火,燎原了世界。

                      世界第一束激光的到來

                      1960年5月15日,年輕的斯坦福大學博士TheodoreH.Maiman大膽采用當時的量子電子學領域學術大師們全都沒有想到的神奇而簡單的結構,在美國休斯公司的實驗室射出了世界第一束0.6943nm的紅寶石激光。這束自然界根本不存在的高相干性、高亮度、高收束性的人造光的誕生,改變了世界工業生產的格局,打開了多扇人類原來根本不敢想象的應用大門,開始了人類探索與使用激光的旅程。激光已成為20世紀以來最偉大的發明之一,稱之為最快到刀、最亮的光,最準的尺,現如今的日常工業生產過程中已經無法脫離激光技術衍生出來的激光加工設備和應用。

                       

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                      激光成為重要的加工工具

                      激光的出現給我們帶來無數美好的驚喜,它以前所未有的方式揭示了光與物質的不同尋常的相互作用,并催生了非線性光學這一碩果累累的科研領域。從梅曼在1960年5月16日首次成功使用激光至今,整整60年過去了。在過去的60年中,激光產業從小到大、從弱到強。激光技術應用從當初的切割、焊接、打孔到現在清洗測距;從二氧化碳到光纖激光,;從皮秒到納秒;從工業應用至覆蓋到軍工、航空航天、汽車制造、醫療、電子制造、光伏生產等多領域當中,激光已成為一種重要的加工工具,已經在社會生活的各個領域發揮著重要的作用。同時在光譜學、外科手術、生物學和分子成像以及一系列其他領域都得到了重要應用,為科學和社會帶來革命性的變化。

                      日本激光醫學研究比較活躍,日本利用激光治療癌癥十分積極,主要是Ar激光激勵、閃光燈激勵、準分子激勵的染料激光器。隨著光纖技術的發展,它們是非切開治療體腔內癌的劃時代的新手段,還能治療血管狹窄、閉塞、給心臟外科帶來革命。光纖腹腔鏡已順利走上應用軌道,不動手術的腹腔內疾患激光治療法,對高齡人口結構的日本具有重要的、現實的意義。

                      幾代激光人接力共推

                      激光的橫空出世并不能歸結于一個人的發明創造,而是幾十年的科學觀察和實踐的結晶。一個科學的理論從提出到實現,往往要經過一段艱難的道路。

                      1953年,美國物理學家查爾斯·哈德·湯斯和他的學生阿瑟·肖洛制成了第一臺微波量子放大器,獲得了高度相干的微波束。

                      1958年,C.H.湯斯和A.L.肖洛把微波量子放大器原理推廣應用到光頻范圍。

                      1960年,T.H.西奧多·梅曼制成了第一臺紅寶石激光器。

                      1961年,伊朗科學家A.賈文等人制成了氦氖激光器。

                      1962年,R.N.霍耳等人創制了砷化鎵半導體激光器。

                      2013年,南非科學與工業研究委員會國家激光中心研究人員開發出世界首個數字激光器,開辟了激光應用的新前景。研究成果發表在2013年8月2日英國《自然通訊》雜志上。

                      日本1978年在通產省建立“超高性能激光應用復合生產系統”,1985年建立“激光機動加工” 等大型項目,僅幾年時間,使日本激光加工進入了世界先進行列。

                      70年代有關激光的三種基本理論—經典,半經典,量子理論基本形成。

                      80年代已經有了固體、氣體、液體、化學、染料、半導體激光器等激光器。

                      近幾年,大功率光纖激光器已陸續上市。標致著激光產業的蓬勃發展態勢。

                      我國從未放松對激光的發展

                      從1960年世界第一臺激光器問世至今,我國光學界從未放松對激光的發展。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。1961年夏,在王之江主持下,我國第一臺紅寶石激光器研制成功。此后短短幾年內,激光技術迅速發展,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制成功,其中不少具有獨創性。

                      1980年5月,我國分別在上海、北京舉行了第一次國際激光會議, 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。改變了我國的激光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。并先后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。

                      改革開放以來,激光技術獲得了空前發展的機遇。30多年來,面向應用,面向世界,面向未來,激光科技事業取得了前所未有的進步,涌現出一批國際先進水平的成果,為趕超世界先進打下了堅實的基礎。在國家“863”計劃七大領域中有激光技術和光電子技術(包括用于信息領域的激光技術),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,其中也包括激光技術。國家“六五”和“七五”攻關計劃,激光技術被列為重大項目。十三五剘間,激光被納入國家、省市重點支持項目,使激光發展進入了一個全新階段。為激光科技成果轉化、創造自主知識產權和促進激光技術產業化發揮了重要作用。

                      從1961年中國第一臺激光器宣布研制成功至今,在全國激光科研、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、應用廣泛的激光科技領域,并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。

                      星星之火 燎原世界

                      目前以激光器為基礎的激光工業在全球的發展勢頭非常迅猛,現已廣泛應用于工業生產、通訊、信息處理、醫療衛生、軍事、文化教育、科研等方面。激光行業已形成完整、成熟的產業鏈分布。上游主要包括激光材料及配套元器件;中游主要為各種激光器及其配套設備;下游則以激光應用產品、消費產品、儀器設備為主。以美國、歐洲、日本和中國為首的激光大國正在引領行業走向輝煌。從2018年全球激光器市場規模來看, 2018年,中國激光器市場規模占全球市場的64.9%,美國地區占全球激光器市場的8.2%,歐洲地區占15.2%。其它占11.7%。2019年在復雜的世界經濟和政治環境中,全球激光器銷售額為147.3億美元,相比2018的137.6億美元,依然獲得 9.9%的增長。

                       

                      內容來源于:激光制造網

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