Nhìn lại và mong đợi máy khắc laser

Từ "laser" là bản dịch miễn phí của "LASER". LASER ban đầu là một thuật ngữ kỹ thuật được tạo thành từ tiền tố "Khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích". Ở nước tôi, nó đã được dịch thành "Leseer", "Light Laser", "Light Stimulated Radiation Amplifier", v.v. Năm 1964, Viện sĩ Qian Xuesen đã đề xuất tên "laser", không chỉ phản ánh hàm ý khoa học của "bức xạ kích thích", mà còn cho thấy rằng nó là một nguồn sáng mới rất mạnh. Nó phù hợp, biểu cảm và súc tích, và được cộng đồng khoa học Trung Quốc nhất trí công nhận. Nhận ra và sử dụng nó.
Từ khi Trung Quốc công bố phát triển thành công laser đầu tiên vào năm 1961, với sự nỗ lực chung của các đơn vị nghiên cứu, giảng dạy, sản xuất và sử dụng laser trên toàn quốc, đất nước tôi đã hình thành một lĩnh vực công nghệ laser với đầy đủ các loại, trình độ tiên tiến và ứng dụng rộng rãi, và đã đạt được những thành tựu đáng mừng trong công nghiệp hóa. Tiến bộ đã có những đóng góp tích cực cho khoa học công nghệ, kinh tế quốc dân và xây dựng quốc phòng của đất nước tôi, và cũng đã giành được một vị trí trên thế giới.
Năm 1957, Vương Đại Hoành và những người khác đã thành lập viện nghiên cứu quang học chuyên nghiệp đầu tiên của đất nước tôi tại Trường Xuân, Viện Công cụ quang học chính xác và Cơ học của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (Trường Xuân) (gọi tắt là "Viện Quang học và Cơ học"). Dưới sự lãnh đạo của thế hệ chuyên gia lớn tuổi, một nhóm công nhân khoa học và công nghệ trẻ đã phát triển nhanh chóng, và Đặng Hy Minh là một đại diện tiêu biểu trong số họ. Ngay từ năm 1958, ngay sau khi xuất bản bài báo nổi tiếng về nguyên lý của tia laser của các nhà vật lý người Mỹ Shaw Low và Townes, ông đã tích cực ủng hộ việc nghiên cứu công nghệ mới này, tập hợp một nhóm nghiên cứu trẻ và trung niên sáng tạo trong một thời gian ngắn và đề xuất Một số lượng lớn ý tưởng và kế hoạch thử nghiệm để cải thiện độ sáng, màu đơn vị và tính nhất quán của nguồn sáng. Năm 1960, tia laser đầu tiên trên thế giới ra đời. Vào mùa hè năm 1961, dưới sự lãnh đạo của Vương Chí Giang, tia laser hồng ngọc đầu tiên của đất nước tôi đã được phát triển thành công. Chỉ trong vài năm kể từ đó, công nghệ laser đã phát triển nhanh chóng và tạo ra một số kết quả tiên tiến. Nhiều loại laser rắn, khí, bán dẫn và hóa học đã được phát triển thành công. Về mặt nghiên cứu cơ bản và công nghệ then chốt, một loạt các khái niệm mới, phương pháp mới và công nghệ mới (như đột biến Q khoang và chuyển mạch Q gương quay, khuếch đại sóng di chuyển, sử dụng các ion chuỗi rheni, bức xạ dao động electron tự do, v.v.) đã được đề xuất và triển khai, nhiều trong số đó là bản gốc.
Đồng thời, với tư cách là nguồn sáng mới có các đặc tính tuyệt vời như độ sáng cao, tính định hướng cao và chất lượng cao, laser đã nhanh chóng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật khác nhau, cho thấy sức sống mạnh mẽ và khả năng cạnh tranh. Về mặt truyền thông, vào tháng 9 năm 1964, một cuộc trình diễn laser đã được sử dụng để truyền hình ảnh truyền hình và vào tháng 11 năm 1964, một cuộc gọi từ 3 đến 30 km đã được thực hiện. Về mặt công nghiệp, vào tháng 5 năm 1965, máy khoan laser đã được sử dụng thành công trong sản xuất lỗ khuôn vẽ và đạt được lợi ích kinh tế đáng kể. Trong y học, các thí nghiệm trên động vật và lâm sàng đã được tiến hành trên máy hàn võng mạc laser vào tháng 6 năm 1965. Về mặt quốc phòng, công ty đã phát triển thành công máy đo khoảng cách phản xạ khuếch tán laser (độ chính xác 10 mét / 10 km) vào tháng 12 năm 1965 và máy đo tốc độ Doppler laser xung điều khiển từ xa vào tháng 4 năm 1966.
Có thể nói rằng trong giai đoạn đầu, công nghệ laser của nước tôi phát triển nhanh chóng. Cả về số lượng và chất lượng đều gần với trình độ quốc tế vào thời điểm đó. Trong lịch sử phát triển khoa học và công nghệ hiện đại của nước tôi, hiếm có công nghệ tiên tiến nào có thể bắt kịp với trình độ tiên tiến của thế giới một cách nhanh chóng như vậy. Việc đạt được những thành tựu này, đặc biệt là việc chuyển đổi suôn sẻ các giả định vật lý và các giải pháp kỹ thuật thành các thiết bị laser thực tế, chủ yếu là do năng lực toàn diện và nền tảng vững chắc mà Viện Quang học và Cơ học tích lũy trong nhiều năm về quang học kỹ thuật, máy móc chính xác và công nghệ điện tử. Việc phát triển một công nghệ mới khó có thể hình thành được một bầu không khí nếu không có sự hỗ trợ kỹ thuật đầy đủ.
Ngành công nghệ laser đã nhận được sự quan tâm lớn từ các phòng ban lãnh đạo và quản lý khoa học ngay từ đầu. Vào thời điểm đó, Zhang Jinfu, phó chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, đã đề xuất ý tưởng thành lập một viện nghiên cứu laser chuyên nghiệp, được Ủy ban Khoa học và Công nghệ Nhà nước và Ủy ban Kế hoạch Nhà nước nhanh chóng chấp thuận. Phó Thủ tướng Nie Rongzhen, người phụ trách khoa học và công nghệ, cũng đã đưa ra chỉ thị đặc biệt: Viện nghiên cứu nên được xây dựng tại Thượng Hải. Thượng Hải có nền tảng công nghiệp tốt, có lợi cho sự phát triển của công nghệ mới này.
Hệ thống laser thủy tinh neodymium năng lượng cao "6403" được ra mắt vào năm 1964, hệ thống laser công suất cao và nghiên cứu tổng hợp hạt nhân bắt đầu vào năm 1965, và việc phát triển 15 loại máy laser quân sự và các dự án trọng điểm khác được xây dựng vào năm 1966, do tính toàn diện của công nghệ và mức độ khó cao đã thúc đẩy và thúc đẩy hiệu quả sự phát triển của mọi khía cạnh của công nghệ laser tại Trung Quốc. Mặc dù ngành công nghiệp công nghệ laser của đất nước tôi cũng phải chịu thảm họa 10- năm của "Cách mạng Văn hóa", nhưng vẫn tồn tại trong khó khăn và đạt được tiến bộ đáng kể với sự hỗ trợ của các dự án trọng điểm.
1. Hệ thống laser thủy tinh neodymium năng lượng cao "6403" được đưa vào sử dụng năm 1964. Cuối cùng, người ta xác định rằng hiệu ứng nhiệt là một trở ngại kỹ thuật cơ bản và đã bị ngừng vào năm 1976. Đóng góp lịch sử của dự án này cho sự phát triển của công nghệ laser năng lượng cao không thể bỏ qua. Nó đã đưa trình độ công nghệ laser của nước ta lên một tầm cao mới. Những kết quả chính như sau:
(1) Đã xây dựng được hệ thống laser khuếch đại dao động đường kính lớn (120 mm) với quy mô kỹ thuật, có năng lượng đầu ra tối đa là 320,000 Joule; sau khi cải thiện chất lượng chùm tia, có thể đạt tới 30,000 Joule.
(2) Đã đạt được tích hợp công nghệ hệ thống, các thí nghiệm bắn mục tiêu đã được tiến hành thành công và đã xuyên thủng mục tiêu nhôm 80 mm ở khoảng cách 10 mét trong nhà và đã xuyên thủng một cào nhôm 0,2 mm ở khoảng cách 2 km ngoài trời và các tác động sinh học và tác động của bức xạ laser mạnh đã được nghiên cứu một cách có hệ thống. Cơ chế hư hỏng vật liệu.
(3) Lần đầu tiên, hiện tượng và cơ chế hư hỏng quang học do ánh sáng mạnh gây ra cho chính hệ thống laser đã được tiết lộ.
(4) Lần đầu tiên, chúng tôi hiểu sâu sắc tầm quan trọng và ý nghĩa vật lý của chất lượng chùm tia laser và áp dụng một loạt các công nghệ tiên tiến để cải thiện chất lượng chùm tia, chẳng hạn như laser khoang không ổn định cấp 10,000-jun, laser tấm và khuếch đại quét dao động. Hệ thống laser, chẩn đoán chất lượng chùm tia nêm, v.v.
(5) Đã có những cải tiến đột phá trong các thành phần laser và công nghệ hỗ trợ, chẳng hạn như quy trình nấu chảy thủy tinh neodymium có độ hấp thụ thấp và độ đồng đều cao, xenon xung năng lượng cao, màng điện môi cường độ cao, xử lý quang học chính xác đường kính lớn (1,2 mét), v.v.
(6) Xây dựng và hình thành nhóm nòng cốt kỹ thuật.
1. Hệ thống laser công suất cao và nghiên cứu phản ứng tổng hợp hạt nhân Năm 1964, Vương Can Xương đã độc lập đề xuất sáng kiến ​​phản ứng tổng hợp hạt nhân bằng laser và dự án được thành lập vào năm 1965 để bắt đầu nghiên cứu. Sau nhiều năm làm việc chăm chỉ, một thiết bị laser cấp nano giây có công suất đầu ra là 10 (chỉ số trên 10) watt đã được chế tạo và vào tháng 5 năm 1973, nó đã bắn neutron vào mục tiêu deuterium rắn nhiệt độ thấp, mục tiêu lithium deuterium nhiệt độ bình thường và polyethylene deuterium lần đầu tiên. Năm 1974, bộ khuếch đại chip đa đường truyền đầu tiên của đất nước tôi đã được phát triển thành công, giúp tăng công suất đầu ra của laser lên 10 lần và tăng sản lượng neutron theo một cấp độ. Sau khi nguyên lý nén hướng tâm quốc tế được giải mã, nó đã được tuân theo tích cực và phát triển thành hệ thống laser sáu chùm tia vào năm 1976. Nó đã chiếu xạ mục tiêu bóng đèn thủy tinh bơm hơi và đạt được độ nén thể tích gần một trăm lần. Chuỗi đột phá này đã đưa nghiên cứu tổng hợp laser của đất nước tôi vào hàng ngũ tiên tiến thế giới và đặt nền tảng cho sự phát triển bền vững lâu dài trong tương lai.
2. Nghiên cứu laser quân sự Vào tháng 12 năm 1966, Ủy ban Khoa học và Công nghệ Quốc phòng đã tổ chức một cuộc họp lập kế hoạch laser quân sự, có hơn 130 người từ 48 đơn vị tham dự. Cuộc họp đã xây dựng một kế hoạch phát triển bao gồm 15 loại máy laser hoàn chỉnh và 9 loại công nghệ hỗ trợ hỗ trợ. Mặc dù chưa được chính thức phê duyệt và có hiệu lực, nhưng nó vẫn đóng vai trò hữu ích trong việc thúc đẩy nó. Trong những năm tiếp theo, một số kết quả quan trọng đã xuất hiện trong lĩnh vực này. Ví dụ:
(1) Thử nghiệm ban đầu về công nghệ đo khoảng cách bằng laser tại trường bắn đã thành công: sử dụng laser YAG Q-switched có tần số lặp lại 20 Hz, độ chính xác đo khoảng cách tốt hơn 2 mét và khoảng cách đo xa nhất là 660 km. Khi được thêm vào máy kinh vĩ, nó có thể đạt được một phép đo duy nhất đối với các mục tiêu đang bay. Đứng trên đường bay. Thành tựu này tạo ra các điều kiện cần thiết để hoàn thành phép đo quỹ đạo của phần tái nhập tên lửa liên lục địa trong tương lai.
(2) Đo khoảng cách vệ tinh laser Ruby: Các vệ tinh thử nghiệm Expl-27, 29 và 36 của Mỹ đã được đo thành công. Khoảng cách đo được lớn nhất là 2.300 km, với độ chính xác khoảng 2 mét. Đây là kết quả của thế hệ vệ tinh nhân tạo đầu tiên, đặt nền tảng cho các vệ tinh nhân tạo trong tương lai có khoảng cách xa hơn và độ chính xác cao hơn.
(3) Lidar Ruby và lidar hồng ngoại trên không thực hiện theo dõi và đo khoảng cách từ mặt đất đến không trung và từ không trung đến không trung lần đầu tiên.
(4) Thiết bị đo đạc trên không bằng laser: Máy đo khoảng cách bằng laser và camera trên không được kết hợp để tiến hành đo đạc trên không mặt đất trên máy bay để hoàn thành việc đo đạc và lập bản đồ địa hình phức tạp như vùng xa xôi. Tốc độ lặp lại là 6 lần/phút, độ chính xác đo đạc là 1 mét.
(5) Máy đo khoảng cách laser súng mặt đất: Có thể hoàn thành độc lập các chức năng như quan sát, đo khoảng cách, đo góc (hướng và góc cao) và định hướng kim từ. Phạm vi đo là 300-10,000 mét và độ chính xác là 5 mét. Về ứng dụng laser, giao tiếp laser Nd: YAG (kênh 3-12), giao tiếp laser He-Ne, giao tiếp laser bán dẫn một/ba kênh đã thành công trong các thử nghiệm giao tiếp; dao mổ laser Nd: YAG, dao mổ laser CO2, phẫu thuật mống mắt bằng laser và các thiết bị y tế khác cũng đã được đưa vào sử dụng; ảnh ba chiều laser, ứng dụng của ảnh ba chiều laser trong quang đàn hồi phẳng, ảnh ba chiều động laser xung và máy quang phổ Raman đã trở thành phương tiện mới của khoa học đo lường; máy cắt laser CNC, bộ chuẩn trực laser, tách đồng vị lưu huỳnh bằng laser, laser lỏng phục vụ nghiên cứu nông nghiệp, màn hình hiển thị dẫn đường màn hình lớn và các thành tựu khác cũng đã được ứng dụng trong công nghiệp và nông nghiệp. Tại Hội nghị khoa học toàn quốc tổ chức vào tháng 3 năm 1978, gần 80 công trình laser đã được trao giải thưởng, trong đó có khoảng 70 sản phẩm dân sự và khoảng 10 sản phẩm quân sự, phản ánh toàn diện những thành tựu phát triển công nghệ laser của nước ta trong giai đoạn này.