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激光的世界發展史與激光在中國的發展介紹
2021-01-15
激光的世界發展史
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出一束深紅的光.最初輻射的光子激發了更多光子的輻射.通過一個級聯效應,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、醫療器械和測距等方面出現了激光產業的雛形,然而當時只是零星的、分散的小量研制性生產,未能形成氣候.在1978年改革開放以后,激光產業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、鞍山等地也陸續建成了激光產業集群.1988年武漢成立了東湖新技術開發區,又稱中國光谷.光谷的光電子信息產業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,很多前沿產業應用大展拳腳,如汽車行業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基地,在那里激光的微加工技術、打標技術等在3C行業也得到了廣泛應用.
激光領路
工業革命時期,水和蒸汽動力是當時的關鍵技術.20世紀,電子學是技術發展背后的驅動力.21世紀初期,工程師將光和激光作為執行不同任務的重要介質.并且專家已經稱其為世紀之光.你所到的每一個地方,都會無意間發現使用激光的過程.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據流幾乎不可能.測量技術中,激光束為長距離和細微結構提供精確地數據.醫學中,激光束實現以前不可想象的功能——例如,眼矯正手術和視網膜脫離修復.全息投影中,通過激光照射物體實現三維成像.在過去,這個看似奇異的發明,卻已變成了用于各種各樣應用的多功能工具.并且現在,激光產品全球市場份額價值已達到數十億歐元.
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——激光器的發展可謂是大步流星,日趨成熟.
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