Semakan Dan Prospek Mesin Penanda Laser

Perkataan "laser" ialah terjemahan literal "LASER". LASER pada asalnya adalah istilah khas yang terdiri daripada parap amplifikasi Cahaya oleh pancaran sinaran yang dirangsang. Di negara saya, ia telah diterjemahkan ke dalam "Laser", "Laser Cahaya", "Penguat Pelepasan Dirangsang Cahaya", dll. Pada tahun 1964, Ahli Akademik Qian Xuesen mencadangkan nama "laser", yang bukan sahaja mencerminkan konotasi saintifik "dirangsang pelepasan", tetapi juga menunjukkan bahawa ia adalah sumber cahaya baharu yang sangat kuat. Ia sesuai, jelas dan ringkas, dan telah diiktiraf sebulat suara dan digunakan oleh komuniti saintifik di negara saya.
Sejak kejayaan pembangunan laser pertama China pada tahun 1961, dengan usaha bersama unit penyelidikan saintifik, pengajaran, pengeluaran dan penggunaan laser di seluruh negara, negara saya telah membentuk bidang teknologi laser dengan kategori lengkap, tahap lanjutan dan aplikasi yang luas, dan telah membuat kemajuan yang memuaskan dalam perindustrian, memberikan sumbangan positif kepada sains dan teknologi negara saya, ekonomi negara dan pembinaan pertahanan negara, dan juga telah memenangi tempat di arena antarabangsa.
Pada tahun 1957, Wang Daheng dan yang lain menubuhkan institut penyelidikan optik profesional pertama di negara saya di Changchun, Institut Optik, Instrumen Ketepatan dan Mekanik Akademi Sains China (Changchun) (disingkatkan sebagai "IOM"). Di bawah kepimpinan pakar generasi yang lebih tua, sekumpulan pekerja saintifik dan teknologi muda membesar dengan pesat, dan Deng Ximing adalah wakil terkemuka di kalangan mereka. Seawal tahun 1958, sejurus selepas kertas terkenal mengenai prinsip laser oleh ahli fizik Amerika Schawlow dan Townes diterbitkan, beliau secara aktif menyokong pembangunan teknologi baru ini, dan dalam tempoh yang singkat, beliau mengumpulkan pasukan muda dan pertengahan. -penyelidik berumur dengan semangat inovatif dan mengemukakan sejumlah besar idea dan skema eksperimen untuk meningkatkan kecerahan, warna unit dan koheren sumber cahaya. Pada tahun 1960, laser pertama di dunia telah dilancarkan. Pada musim panas 1961, di bawah pimpinan Wang Zhijiang, laser delima pertama negara saya berjaya dibangunkan. Dalam beberapa tahun berikutnya, teknologi laser berkembang pesat dan menghasilkan beberapa pencapaian maju. Pelbagai jenis pepejal, gas, semikonduktor dan laser kimia berjaya dibangunkan. Dalam penyelidikan asas dan teknologi utama, satu siri konsep, kaedah dan teknologi baharu (seperti mutasi rongga Q dan modulasi Q cermin, penguatan gelombang perjalanan, penggunaan ion renium, sinaran ayunan elektron bebas, dll.) telah dicadangkan dan dilaksanakan. , kebanyakannya adalah asli.
Pada masa yang sama, sebagai sumber cahaya baharu dengan ciri-ciri cemerlang seperti kecerahan tinggi, arahan tinggi dan kualiti tinggi, laser telah digunakan dengan cepat pada pelbagai bidang teknikal, menunjukkan daya hidup dan daya saing yang kuat. Dari segi komunikasi, pada September 1964, laser digunakan untuk menunjukkan penghantaran imej televisyen, dan pada November 1964, 3-30 km panggilan telah dicapai. Dari segi industri, pada bulan Mei 1965, mesin penebuk laser telah berjaya digunakan dalam pengeluaran tebukan die lukisan wayar, mencapai faedah ekonomi yang ketara. Dalam bidang perubatan, pada bulan Jun 1965, pengimpal retina laser telah diuji pada haiwan dan secara klinikal. Dari segi pertahanan negara, pada bulan Disember 1965, pencari jarak pantulan meresap laser (dengan ketepatan 10 meter/10 kilometer) telah berjaya dibangunkan, dan pada April 1966, halaju Doppler laser nadi kawalan jauh telah dibangunkan.
Boleh dikatakan pada peringkat awal, teknologi laser negara saya berkembang pesat, dan kedua-dua kuantiti dan kualiti sudah hampir ke peringkat antarabangsa ketika itu. Jarang sekali dalam sejarah perkembangan sains dan teknologi moden di negara saya bahawa teknologi inovatif boleh mengejar kedudukan maju dunia dengan begitu pantas. Pencapaian ini, terutamanya keupayaan untuk mengubah idea fizikal dan penyelesaian teknikal dengan lancar kepada peranti laser sebenar, terutamanya disebabkan oleh keupayaan komprehensif dan asas kukuh yang terkumpul oleh Institut Optik dan Mekanik dalam optik teknikal, mesin ketepatan dan teknologi elektronik selama ini. Sukar untuk membentuk iklim bagi pembangunan teknologi baharu tanpa sokongan teknikal yang mencukupi.
Industri sains dan teknologi laser telah mendapat perhatian yang besar daripada jabatan kepimpinan dan pengurusan saintifik dari awal. Pada masa itu, Zhang Jinfu, naib presiden Akademi Sains China, mencadangkan idea untuk menubuhkan institut penyelidikan laser profesional, yang tidak lama lagi diluluskan oleh Suruhanjaya Sains dan Teknologi Negeri dan Suruhanjaya Perancangan Negeri. Naib Perdana Menteri Nie Rongzhen, yang bertanggungjawab dalam bidang sains dan teknologi, juga secara khusus mengarahkan: Institut itu harus dibina di Shanghai, yang mempunyai asas perindustrian yang baik dan kondusif untuk pembangunan teknologi baharu ini.
Sistem laser kaca neodymium bertenaga tinggi "6403" dilancarkan pada tahun 1964, sistem laser berkuasa tinggi dan penyelidikan gabungan nuklear bermula pada tahun 1965, dan pembangunan 15 jenis mesin laser tentera yang dirumuskan pada tahun 1966, kerana kekomprekan dan kesukaran yang tinggi. , telah memacu dan menggalakkan pembangunan teknologi laser di China dengan berkesan. Walaupun industri sains dan teknologi laser negara saya juga mengalami malapetaka "Revolusi Kebudayaan", ia masih bertahan dengan kesukaran dan mencapai kemajuan yang berharga dengan sokongan projek utama.
1 Sistem laser kaca neodymium bertenaga tinggi "6403" telah dilancarkan pada tahun 1964. Akhirnya, ia telah ditentukan dari sudut pandangan teknikal bahawa kesan haba adalah halangan teknikal asas dan telah dihentikan pada tahun 1976. Sumbangan sejarah projek ini kepada pembangunan teknologi laser tenaga tinggi tidak boleh diabaikan. Ia telah membawa teknologi laser negara saya ke tahap yang lebih tinggi. Pencapaiannya terutamanya ditunjukkan dalam:
(1) Sistem laser penguatan ayunan berkaliber besar (120 mm) dengan skala kejuruteraan telah dibina, dengan tenaga keluaran maksimum 320,000 joule; selepas meningkatkan kualiti rasuk, ia mencapai 30,000 joule.
(2) Penyepaduan teknologi sistem telah dicapai, dan percubaan menembak sasaran berjaya dijalankan. Sasaran aluminium 80 mm ditembusi pada 10 meter di dalam rumah dan sasaran aluminium 0.2 mm ditembusi pada 2 kilometer di luar rumah. Kesan biologi dan mekanisme kerosakan bahan sinaran laser yang kuat telah dikaji secara sistematik.
(3) Buat pertama kalinya, fenomena dan mekanisme kerosakan cahaya pada sistem laser itu sendiri oleh cahaya yang kuat telah didedahkan.
(4) Buat pertama kalinya, kepentingan dan konotasi fizikal kualiti pancaran laser telah difahami dengan mendalam, dan satu siri teknologi inovatif untuk meningkatkan kualiti pancaran telah diterima pakai, seperti laser rongga tidak stabil peringkat 10,000 joule, laser lembaran, sistem laser penguatan pengimbasan ayunan, dan diagnosis kualiti pancaran baji.
(5) Komponen laser dan teknologi sokongan telah membuat penambahbaikan terobosan, seperti proses pencairan kaca neodymium serapan rendah dan keseragaman tinggi, xenon berdenyut bertenaga tinggi, filem dielektrik berkekuatan tinggi, pemprosesan ketepatan optik berkaliber besar (1.2 meter), dll.
(6) Sekumpulan pasukan tulang belakang teknikal telah ditanam dan dilatih.
1. Sistem laser berkuasa tinggi dan penyelidikan gabungan nuklear Pada tahun 1964, Wang Ganchang secara bebas mencadangkan inisiatif gabungan laser, dan projek itu telah ditubuhkan pada tahun 1965 untuk memulakan penyelidikan. Selepas beberapa tahun bekerja keras, peranti laser nanosaat dengan kuasa output 10 (superskrip 10) watt telah dibina, dan pada Mei 1973, neutron pertama kali dihasilkan pada sasaran deuterium pepejal suhu rendah, sasaran litium deuteride suhu bilik, dan polietilena yang dideuterasi. Pada tahun 1974, penguat cip berbilang pas pertama negara saya berjaya dibangunkan, yang meningkatkan kuasa keluaran laser sebanyak 10 kali ganda dan hasil neutron mengikut urutan magnitud. Selepas prinsip mampatan sentripetal antarabangsa ditafsirkan, kami secara aktif membuat susulan dan membangunkan sistem laser enam rasuk pada tahun 1976, menyinari sasaran cengkerang kaca yang dipenuhi gas dan mencapai hampir 100 kali mampatan volum. Siri penemuan besar ini telah membolehkan penyelidikan gabungan laser negara saya memasuki peringkat termaju dunia dan meletakkan asas untuk pembangunan mampan jangka panjang pada masa hadapan.
2. Penyelidikan laser ketenteraan Pada Disember 1966, Suruhanjaya Sains dan Teknologi Pertahanan Negara telah menganjurkan mesyuarat perancangan laser tentera, yang dihadiri oleh lebih 130 orang daripada 48 unit. Mesyuarat itu merumuskan pelan pembangunan termasuk 15 jenis mesin lengkap laser dan 9 teknologi sokongan. Walaupun ia tidak diluluskan secara rasmi, ia masih memainkan peranan yang bermanfaat dalam mempromosikan pembangunan. Pada tahun-tahun berikutnya, beberapa pencapaian penting telah muncul dalam bidang ini. Contohnya:
(1) Ujian awal teknologi jarak laser julat sasaran berjaya: menggunakan laser YAG Q-switched dengan kekerapan ulangan 20 Hz, ketepatan julat adalah lebih baik daripada 2 meter, dan jarak pengukuran maksimum ialah 660 kilometer. Apabila ditambah kepada teodolit, ia boleh mencapai penentuan orbit satu stesen sasaran terbang. Pencapaian ini telah mewujudkan syarat yang diperlukan untuk penyiapan seterusnya pengukuran trajektori fasa kemasukan semula peluru berpandu antara benua.
(2) Julat satelit laser Ruby: berjaya mengukur satelit eksperimen AS Expl-27, 29 dan 36, dengan jarak boleh diukur maksimum 2,300 kilometer dan ketepatan kira-kira 2 meter. Ini adalah generasi pertama hasil julat satelit buatan, meletakkan asas untuk satelit buatan masa depan dalam jarak yang lebih jauh dan ketepatan yang lebih tinggi.
(3) Radar laser Ruby dan radar laser inframerah udara, buat pertama kali menyedari penjejakan dan julat pesawat dari darat ke udara dan udara ke udara.
(4) Instrumen tinjauan udara laser: Menggabungkan pengintai laser dan kamera udara, pesawat menjalankan tinjauan darat untuk melengkapkan pemetaan kawasan terpencil dan rupa bumi kompleks lain. Kadar ulangan ialah 6 kali/minit, dan ketepatan julat ialah 1 meter.
(5) Pencari jarak laser meriam tanah: Ia boleh melengkapkan secara bebas fungsi pemerhatian, julat, pengukuran sudut (arah dan sudut ketinggian) dan orientasi jarum magnet. Julat julat ialah 300-10,000 meter dan ketepatannya ialah 5 meter. Dari segi aplikasi laser, komunikasi laser Nd:YAG (3-12 saluran), komunikasi laser He-Ne dan komunikasi laser semikonduktor tunggal/tiga saluran telah berjaya dalam ujian komunikasi; peralatan perubatan seperti pisau bedah laser Nd:YAG, pisau bedah laser CO2, dan instrumen iridektomi laser juga telah digunakan; holografi laser, aplikasi holografi laser dalam fotokeanjalan satah, holografi dinamik laser berdenyut, dan spektrofotometer Raman telah menjadi kaedah baharu sains metrologi; Mesin pemotong laser CNC, kolimator laser, pemisahan laser sulfur isotop, laser cecair untuk penyelidikan pertanian, dan paparan navigasi skrin besar juga telah digunakan dalam industri dan pertanian. Pada Persidangan Sains Kebangsaan yang diadakan pada Mac 1978, hampir 80 projek laser telah dianugerahkan, termasuk kira-kira 70 produk awam dan kira-kira 10 produk ketenteraan, yang secara komprehensif mencerminkan pencapaian pembangunan teknologi laser negara saya dalam tempoh ini.
Sejak pembaharuan dan pembukaan, teknologi laser telah mendapat peluang pembangunan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Sepanjang 20 tahun yang lalu, sains dan teknologi laser telah mencapai kemajuan yang tidak pernah berlaku sebelum ini, menghadapi aplikasi, dunia dan masa depan, dan beberapa pencapaian maju di peringkat antarabangsa telah muncul, meletakkan asas yang kukuh untuk abad ke-21.
Pada Mei 1980, persidangan laser antarabangsa pertama telah diadakan di Shanghai dan Beijing, dengan 218 delegasi (66 dari luar negara) dan 113 laporan (65 dari luar negara). Rakan seperjuangan Deng Xiaoping menyambut baik perwakilan China dan asing. Persidangan antarabangsa kedua dan ketiga telah diadakan di Guangzhou pada tahun 1983 dan Xiamen pada tahun 1986, mengubah keadaan operasi tertutup teknologi laser di negara saya selama bertahun-tahun dan mula menjadi global. Sebilangan besar bakat sains dan teknologi muda pergi ke luar negara untuk melanjutkan pelajaran, dan sejumlah besar bakat cemerlang kembali ke China selepas menamatkan pengajian mereka.
Untuk membentuk pusat penyelidikan dan pembangunan peringkat tinggi, pasukan penyelidikan saintifik dan susun atur telah diselaraskan secara aktif, dan beberapa makmal utama kebangsaan, makmal terbuka, pusat penyelidikan kejuruteraan kebangsaan dan organisasi penyelidikan universiti-industri telah ditubuhkan. Dengan instrumen dan kemudahan yang canggih di peringkat antarabangsa, bakat sains dan teknologi peringkat tinggi, dan mekanisme operasi yang agak fleksibel, ia memainkan peranan penting dalam transformasi pencapaian sains dan teknologi laser, penciptaan hak harta intelek bebas dan promosi laser. perindustrian teknologi.
Teknologi laser telah diberi kepentingan dalam banyak rancangan sains dan teknologi strategik negara. Antara tujuh bidang utama rancangan "863", terdapat teknologi laser dan teknologi optoelektronik (termasuk teknologi laser yang digunakan dalam bidang maklumat), dan pada tahun 1995, tema "gabungan kurungan inersia" telah ditambah. Pra-penyelidikan pertahanan mengenai teknologi optoelektronik telah ditubuhkan secara rasmi sebagai projek merentas jabatan, yang turut merangkumi teknologi laser. Teknologi laser telah disenaraikan sebagai projek utama dalam "Rancangan Lima Tahun Keenam" dan "Rancangan Lima Tahun Ketujuh" kebangsaan. Di samping itu, Yayasan Sains Semula Jadi Kebangsaan membiayai purata 27.6 projek laser setahun dari 1986 hingga 1998. Pelan yang disokong kerajaan ini telah ditunjukkan sepenuhnya dan dipilih dengan ketat, dan sangat penting kepada ekonomi negara dan pembinaan pertahanan negara. Banyak unit penyelidikan laser juga telah mengambil inisiatif untuk memperbaharui sistem organisasi dan mekanisme operasi mereka, menghadapi pasaran, menggalakkan inovasi, dan bersungguh-sungguh mempromosikan transformasi pencapaian saintifik dan teknologi kepada komoditi, dan telah mencapai hasil yang memuaskan.
Penyelidikan laser telah dibangunkan secara mendalam, sentiasa mengejar matlamat seperti kualiti pancaran tinggi, kestabilan tinggi, hayat panjang, denyutan pendek dan panjang gelombang boleh melaras. Dalam tempoh ini, teknologi laser telah mencapai hasil yang memberangsangkan, kebanyakannya mempunyai nilai aplikasi yang ketara dan mencapai tahap lanjutan antarabangsa. Pencapaian wakil termasuk:
1. Pengukuran jarak dan pengukuran satelit Generasi baharu sistem pengukuran jarak praktikal telah digunakan dan menyelesaikan tugas penting yang dijadualkan. Antaranya, teodolit filem laser 718 dan G-179 telah digunakan dan berjaya menyelesaikan tugasan; penjejakan laser penuh dan ujian medan radar jarak jauh pertama berjaya; radar laser inframerah praktikal pertama (G-168) telah direka bentuk dan dimuktamadkan serta diserahkan kepada pengguna; pengintai laser tentera taktikal (artileri, kereta kebal, pegang tangan) dihasilkan secara besar-besaran. Sistem julat laser satelit buatan generasi ketiga telah dibina dan digunakan serta mencapai piawaian antarabangsa. Ketepatan julat sistem SLR ruby ​​generasi pertama adalah tahap meter, ketepatan laser YAG Q-switched generasi kedua adalah tahap desimeter, dan ketepatan sistem laser terkunci mod generasi ketiga serta sistem mikrokomputer. ialah paras sentimeter pada jarak lebih daripada 8,000 kilometer. Stesen telah ditubuhkan di Shanghai, Wuhan, Changchun, Beijing, dll., membentuk Rangkaian China, dan data mengambil bahagian dalam pertukaran antarabangsa.
2. Pemacu laser gabungan inersia (ICF) - siri "Shenguang" Di bawah bimbingan Wang Ganchang dan Wang Daheng, Akademi Sains China dan Akademi Fizik Kejuruteraan China mula bersama-sama menangani masalah utama pada 1980-an, menjalankan pembangunan daripada sistem laser siri "Shenguang" dan eksperimen fizikal ICF, dan mencapai pencapaian yang terkenal di peringkat antarabangsa. Antaranya, peranti laser "Shenguang-I" telah dibina pada tahun 1986, dengan kuasa keluaran 2 trilion watt, mencapai tahap lanjutan peranti antarabangsa yang serupa. "Shenguang-I" telah beroperasi selama 8 tahun berturut-turut, dan telah mencapai beberapa keputusan fizikal bertaraf dunia dalam bidang termaju seperti laser ICF dan X-ray. Pada tahun 1990-an, peranti "Shenguang-II" dengan skala empat kali lebih besar dan prestasi lebih maju telah dibangunkan dan akan mula beroperasi. Pada tahun 1995, ICF telah diluluskan sebagai projek dalam "863 Plan" dan mula membangunkan pemacu laser gergasi merentas abad - peranti "Shenguang-III". Reka bentuk keseluruhan dan penyelidikan teknologi utama telah mencapai satu siri keputusan peringkat tinggi.
3. Laser baharu Dua laser kimia gelombang berterusan berkuasa tinggi, 3.8-laser deuterium fluorin mikron (DF) dan 1.315-laser oksigen-iodin (COIL) mikron gelombang pendek, telah membuat kejayaan, dengan kuasa dan kualiti pancaran kedua selepas Amerika Syarikat, mencapai tahap antarabangsa semasa. Dari segi laser sinar-X, mekanisme perlanggaran laser sinar-X lembut neon-germanium (panjang gelombang 23.2 nanometer dan 23.6 nanometer) telah mencapai tepu keuntungan dan mempunyai kualiti rasuk yang hampir dengan had pembelauan, kedudukan di peringkat terkemuka antarabangsa ; penyelidikan mengenai laser sinar-X yang dipam kompaun telah memperoleh satu siri garisan spektrum baharu yang dilaporkan buat kali pertama di dunia, dan telah maju kepada panjang gelombang pendek 4.68 nanometer. Laser elektron percuma dan laser boleh tala berbilang panjang gelombang juga telah mencapai kemajuan yang memuaskan.
4. Kristal baharu jenama China menjadi global BBO, kristal LBO negara saya, serta KTP, nilam titanium dan kristal lain yang dicipta oleh China menikmati reputasi tinggi di pasaran antarabangsa untuk kualiti yang sangat baik dan menduduki bahagian tertentu.
Walaupun prototaip industri laser telah muncul dalam pemprosesan (penggerudian laser), peralatan perubatan dan pengukuran jarak seawal tahun 1960-an, ia hanya sporadis dan berselerak pengeluaran penyelidikan dan pembangunan berskala kecil pada masa itu, dan gagal membentuk iklim. . Sehinggalah pembaharuan dan pembukaan barulah China benar-benar mendapat perhatian dan bermula dengan ketara, terutamanya di bawah orientasi dasar "membangun teknologi tinggi dan merealisasikan perindustrian", barulah negara saya mempunyai industri laser sebenar.
Pada Januari 1987, Persatuan Industri Optik China telah ditubuhkan, dan kemudiannya dinamakan semula Persatuan Industri Optik dan Optoelektronik China, yang mempunyai cawangan laser. Menurut statistik tinjauan persatuan industri mengenai status industri laser negara saya pada tahun 1998, terdapat kira-kira 100 unit pengeluaran produk laser utama di negara ini, dengan 6,400 pekerja dan purata jualan 125,000 yuan setiap orang, diedarkan terutamanya di Hubei, Beijing dan Shanghai. industri laser negara saya meningkat daripada 100 juta yuan pada tahun 1988 kepada 800 juta yuan pada tahun 1998, dengan purata pertumbuhan tahunan sebanyak 22.3%, dan jumlah jualan dalam tempoh 10 tahun mencapai 4.12 bilion yuan. Pada tahun 1998, eksport mencapai 11.2 juta dolar AS, menyumbang 11.6% daripada jumlah nilai.