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激光的世界發(fā)展史與激光在中國的發(fā)展介紹
2021-01-15
激光的世界發(fā)展史
美國人查爾斯·哈德·湯斯(Charles Hard Townes)從受激輻射的原理到一個可見的激光設備邁出了第一步.1953年,他發(fā)明了第一個微波放大器.微波是波長比可見光大得多的電磁波.它們的波長以厘米計量.微波放大器用在電波望遠鏡中,它們把望遠鏡從外太空接到的弱信號進行放大,從而使得人類可以瞭望銀河系的中心.第一個運轉的微波放大器使得激光的出現(xiàn)變得容易.1958年,同亞瑟?萊昂納德?肖洛(Arthur Leonard Schawlow)一起,湯斯描述了激光可能工作和在實際應用的方式.1960年5月,第一臺激光器在加利福尼亞的實驗室問世.西奧多·梅曼(Theodore H. Maiman)和他的團隊成功研制了世界上第一臺激光器:紅寶石激光器.這個激光器包含了一個人造紅寶石晶體棒,它放置在一個螺旋閃光燈的里面.棒子的兩端是鏡片,其中一個鏡片是部分透射鏡片.閃光燈給棒子能量,紅寶石的鉻原子開始發(fā)出一束深紅的光.最初輻射的光子激發(fā)了更多光子的輻射.通過一個級聯(lián)效應,激光束形成了——比太陽表面還要明亮的光束.
激光在中國的發(fā)展
"激光"一詞是"Laser"的意譯. Laser原是 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation取名字組合而成的專門名詞,在中國曾被譯為"鐳射"、"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"激光",既反應了"受激輻射"的科學內涵,又表明它是一種很強烈的新光源,傳神而簡潔,從那時"激光"這個詞被認同且沿用至今.
1957年,王大珩等在長春建立了中國第一所光學專業(yè)研究所——中國科學院(長春)光學精密儀器機械與物理研究所(簡稱"光機所").1961年夏,中國第一臺紅寶石激光器研制成功.此后短短幾年內,各種類型的固體、氣體、半導體和化學激光器相繼研制成功.
盡管早在60年代已在加工、醫(yī)療器械和測距等方面出現(xiàn)了激光產(chǎn)業(yè)的雛形,然而當時只是零星的、分散的小量研制性生產(chǎn),未能形成氣候.在1978年改革開放以后,激光產(chǎn)業(yè)在中國真正得到重視并實質性起步.如今在武漢、上海、深圳等地激光技術的研發(fā)及應用已和國際領先水平接軌.而這幾年在溫州、鞍山等地也陸續(xù)建成了激光產(chǎn)業(yè)集群.1988年武漢成立了東湖新技術開發(fā)區(qū),又稱中國光谷.光谷的光電子信息產(chǎn)業(yè)已成為代表中國在這一領域參與全球競爭的知名品牌.在上海,很多前沿產(chǎn)業(yè)應用大展拳腳,如汽車行業(yè)的激光熱成型切割就是非常典型的案例.廣東,作為全球最大的電子生產(chǎn)基地,在那里激光的微加工技術、打標技術等在3C行業(yè)也得到了廣泛應用.
激光領路
工業(yè)革命時期,水和蒸汽動力是當時的關鍵技術.20世紀,電子學是技術發(fā)展背后的驅動力.21世紀初期,工程師將光和激光作為執(zhí)行不同任務的重要介質.并且專家已經(jīng)稱其為世紀之光.你所到的每一個地方,都會無意間發(fā)現(xiàn)使用激光的過程.僅在一輛汽車中,你就能找到大量用激光加工而成的部件:從激光焊接的車身到按鈕和儀器上的打標文字和圖形等等.通信技術中,激光器可以產(chǎn)生傳播信息的光信號,沒有激光器,世界各地的流動的大量的數(shù)據(jù)流幾乎不可能.測量技術中,激光束為長距離和細微結構提供精確地數(shù)據(jù).醫(yī)學中,激光束實現(xiàn)以前不可想象的功能——例如,眼矯正手術和視網(wǎng)膜脫離修復.全息投影中,通過激光照射物體實現(xiàn)三維成像.在過去,這個看似奇異的發(fā)明,卻已變成了用于各種各樣應用的多功能工具.并且現(xiàn)在,激光產(chǎn)品全球市場份額價值已達到數(shù)十億歐元.
激光工具
激光器最重要的應用領域之一是材料加工.切割、鉆孔、燒蝕、結構化、沉積、連接和打標——激光器的發(fā)展可謂是大步流星,日趨成熟.
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