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激光的世界發(fā)展史與激光在中國(guó)的發(fā)展介紹
2021-01-15
激光的世界發(fā)展史
美國(guó)人查爾斯·哈德·湯斯(Charles Hard Townes)從受激輻射的原理到一個(gè)可見的激光設(shè)備邁出了第一步.1953年,他發(fā)明了第一個(gè)微波放大器.微波是波長(zhǎng)比可見光大得多的電磁波.它們的波長(zhǎng)以厘米計(jì)量.微波放大器用在電波望遠(yuǎn)鏡中,它們把望遠(yuǎn)鏡從外太空接到的弱信號(hào)進(jìn)行放大,從而使得人類可以瞭望銀河系的中心.第一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)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(shí)際應(yīng)用的方式.1960年5月,第一臺(tái)激光器在加利福尼亞的實(shí)驗(yàn)室問(wèn)世.西奧多·梅曼(Theodore H. Maiman)和他的團(tuán)隊(duì)成功研制了世界上第一臺(tái)激光器:紅寶石激光器.這個(gè)激光器包含了一個(gè)人造紅寶石晶體棒,它放置在一個(gè)螺旋閃光燈的里面.棒子的兩端是鏡片,其中一個(gè)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(guò)一個(gè)級(jí)聯(lián)效應(yīng),激光束形成了——比太陽(yáng)表面還要明亮的光束.
激光在中國(guó)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(guó)曾被譯為"鐳射"、"光激射器"、"光受激輻射放大器"等.1964年,錢學(xué)森院士提議取名為"激光",既反應(yīng)了"受激輻射"的科學(xué)內(nèi)涵,又表明它是一種很強(qiáng)烈的新光源,傳神而簡(jiǎn)潔,從那時(shí)"激光"這個(gè)詞被認(rèn)同且沿用至今.
1957年,王大珩等在長(zhǎng)春建立了中國(guó)第一所光學(xué)專業(yè)研究所——中國(guó)科學(xué)院(長(zhǎng)春)光學(xué)精密儀器機(jī)械與物理研究所(簡(jiǎn)稱"光機(jī)所").1961年夏,中國(guó)第一臺(tái)紅寶石激光器研制成功.此后短短幾年內(nèi),各種類型的固體、氣體、半導(dǎo)體和化學(xué)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(cè)距等方面出現(xiàn)了激光產(chǎn)業(yè)的雛形,然而當(dāng)時(shí)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(guó)真正得到重視并實(shí)質(zhì)性起步.如今在武漢、上海、深圳等地激光技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用已和國(guó)際領(lǐng)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(shù)開發(fā)區(qū),又稱中國(guó)光谷.光谷的光電子信息產(chǎn)業(yè)已成為代表中國(guó)在這一領(lǐng)域參與全球競(jìng)爭(zhēng)的知名品牌.在上海,很多前沿產(chǎn)業(yè)應(yīng)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(shù)、打標(biāo)技術(shù)等在3C行業(yè)也得到了廣泛應(yīng)用.
激光領(lǐng)路
工業(yè)革命時(shí)期,水和蒸汽動(dòng)力是當(dāng)時(shí)的關(guān)鍵技術(shù).20世紀(jì),電子學(xué)是技術(shù)發(fā)展背后的驅(qū)動(dòng)力.21世紀(jì)初期,工程師將光和激光作為執(zhí)行不同任務(wù)的重要介質(zhì).并且專家已經(jīng)稱其為世紀(jì)之光.你所到的每一個(gè)地方,都會(huì)無(wú)意間發(fā)現(xiàn)使用激光的過(guò)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(biāo)文字和圖形等等.通信技術(shù)中,激光器可以產(chǎn)生傳播信息的光信號(hào),沒(méi)有激光器,世界各地的流動(dòng)的大量的數(shù)據(jù)流幾乎不可能.測(cè)量技術(shù)中,激光束為長(zhǎng)距離和細(xì)微結(jié)構(gòu)提供精確地?cái)?shù)據(jù).醫(yī)學(xué)中,激光束實(shí)現(xiàn)以前不可想象的功能——例如,眼矯正手術(shù)和視網(wǎng)膜脫離修復(fù).全息投影中,通過(guò)激光照射物體實(shí)現(xiàn)三維成像.在過(guò)去,這個(gè)看似奇異的發(fā)明,卻已變成了用于各種各樣應(yīng)用的多功能工具.并且現(xiàn)在,激光產(chǎn)品全球市場(chǎng)份額價(jià)值已達(dá)到數(shù)十億歐元.
激光工具
激光器最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一是材料加工.切割、鉆孔、燒蝕、結(jié)構(gòu)化、沉積、連接和打標(biāo)——激光器的發(fā)展可謂是大步流星,日趨成熟.
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