“鐳射”一詞是“LASER”的意譯。LASER原是Light amplification by stimulated emissi on of radiation取字頭組合而成的專門名詞,在中國曾被翻譯成“萊塞”、“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“鐳射”,既反映了“受激輻射”的科學內涵,又表明它是一種很強烈的新光源,貼切、傳神而又簡潔,得到中國科學界的一致認同並沿用。
從1961年中國第一臺鐳射器宣佈研製成功,在全國鐳射科研、教學、生產和使用單位共 同努力下,中國形成了門類齊全、水平先進、應用廣泛的鐳射科技領域,並在產業化上取得可喜進步,為中國科學技術、國民經濟和國防建設作出了積極貢獻,在國際上了也爭得了一席之地。
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 儀器機械研究所(簡稱“光機所”)。在老一輩專家帶領下,一批青年科技工作者迅速成長,鄧錫銘是其中的突出代表。早在1958年美國物理學家肖洛、湯斯關於鐳射原理的著名論文發 表不久,他便積極倡導開展這項新技術研究,在短時間內凝聚了富有創新精神的中青年研究 隊伍,提出了大量提高光源亮度、單位色性、相干性的設想和實驗方案。1960年世界第一臺鐳射器問世。1961年夏,在王之江主持下,中國第一臺紅寶石鐳射器研製成功。此後短短几年內,鐳射技術迅速發展,產生了一批先進成果。各種型別的固體、氣體、半導體和化學激 光器相繼研製成功。在基礎研究和關鍵技術方面、一系列新概念、新方法和新技術(如腔的Q突變及轉鏡調Q、行波放大、錸系離子的利用、自由電子振盪輻射等)紛紛提出並獲得實施,其中不少具有獨創性。
同時,作為具有高亮度、高方向性、高質量等優異特性的新光源,鐳射很快應用於各技術領域,顯示出強大的生命力和競爭力。通訊方面,1964年9月用鐳射演示傳送電檢視像,1964年11月實現3~30公里的通話。工業方面,1965年5月鐳射打孔機成功地用於拉絲模打孔生產,獲得顯著經濟效益。醫學方面,1965年6月鐳射視網膜焊接器進行了動物和臨床實驗 。國防方面,1965年12月研製成功鐳射漫反射測距機(精度為10米/10公里),1966年4月研製出遙控脈衝鐳射多普勒測速儀。
可以說,在起步階段中國的鐳射技術發展迅速,無論是數量還是質量,都和當時國際水平接近,一項創新性技術能夠如此迅速趕上世界先進行列,在中國近代科技發展史上並不多見。這些成績的取得,尤其是能夠把物理設想、技術方案順利地轉化成實際鐳射器件,主要得力於光機所多年來在技術光學、精密機械和電子技術方面積累的綜合能力和堅實基礎。一項新技術的開發,沒有足夠的技術支撐是很難形成氣候的。
鐳射科技事業從一開始就得到了領導和科學管理部門的高度重視。當時中國科學院副院長張勁夫提出建立專業鐳射研究所的設想,很快得到國家科委、國家計委的批准。主管科技的聶榮臻副總理還特別批示:研究所要建在上海,上海有較好的工業基礎,有利於發展這一新技術。
1964年啟動的“6403”高能釹玻璃鐳射系統、1965年開始研究的高功率鐳射系統和核聚變研究,以及1966年制定的研製15種軍用鐳射整機等重點專案,由於技術上的綜合性和高難度,有力地牽引和帶動了鐳射技術各方面在中國的發展。中國的鐳射科技事業,雖然也遭遇了“文革”十年浩劫,但藉助於重點專案的支撐,仍艱難地生存了下來並取得可貴的進展?
1“6403”高能釹玻璃鐳射系統 1964年啟動,最後從技術上判定熱效應是根本性技術障礙,於1976年下馬。這一專案對發展高能鐳射技術有歷史貢獻是不可忽視的,它使中國鐳射技術的水平上了一個臺階。其成果主要表現在:
(1)建成了具有工程規模的大口徑(120毫米)振盪—放大型鐳射系統,最大輸出能量達32萬焦耳;改善光束質量後達3萬焦耳。
(2)實現了系統技術整合,成功地進行了打靶實驗,室內10米處擊穿80毫米鋁靶,室外2公里距離擊穿0.2毫米鋁耙,並系統地研究了強鐳射輻射的生物效應和材料破壞機理。
(3)第一次揭示了強光對鐳射系統本身的光損傷現象和機制。
(4)第一次深入和理解鐳射光束質量的重要性和物理內涵,採用了一系列提高光束質量 的創新性技術,如萬焦耳級非穩腔鐳射器、片狀鐳射器、振盪—掃瞄放大式鐳射系統、尖劈法光束質量診斷等。
(5)鐳射元器件和支撐技術有了突破性提高,如低吸收高均勻性釹玻璃熔鍊工藝、高能脈衝氙氣、高強度介質膜、大口徑(1.2米)光學精密加工等。
(6)培養和造就 了一批技術骨幹隊伍。
1.高功率鐳射系統和核聚變研究 1964年王淦昌獨立提出鐳射聚變倡議,1965年立項開始研究。經幾年努力,建成了輸出功率10(上標10)瓦的納秒級鐳射裝置,並於1973年5月首次在低溫固氘靶、常溫氘化鋰靶和氘化聚乙烯上打出中子。1974年研製成功中國第一臺多程片狀放大器,把鐳射輸出功率提高了10倍,中子產額增加了一個量級。在國際上向心壓縮原理解密後,積極跟蹤並於1976年研製成六束鐳射系統,對充氣玻殼靶照射,獲得了近百倍的體壓縮。這一系列的重大突破,使中國的鐳射聚變研究進入世界先進行列,也為以後長期的持續發展奠定了基礎。
2.軍用鐳射研究 1966年12月,國防科委主持召開了軍用鐳射規劃會,48個單位130餘人參加,會議制定了包括含15種鐳射整機、9種支撐配套技術的發展規劃。雖未正式批准生效,但仍起了有益的推動作用。此後的幾年內,這一領域湧現了一批重要成果。例如:
(1)靶場鐳射距技術初試成功:採用重複頻率為20赫茲的YAG調Q鐳射器,測距精度優於2米,最遠測量距離達660公里,加在經緯儀上,可實現對飛行目標的單站定軌。這一成果為以後完成洲際導彈再入段軌跡測量創造了必要條件。
(2)紅寶石鐳射人造衛星測距:成功地對美國實驗衛星Expl-27號、29號 和36號進行了測量、最遠可測距離為2300公里,精度2米左右。這是第一代人造衛星的測距成果,為以後更遠距離、更高精度的人造衛星測距打下了基礎。
(3)紅寶石鐳射雷達和機載紅外鐳射雷達,首次實現了地—空和空—空對飛機的跟蹤測距。
(4)鐳射航測儀:將鐳射測距機和航空照相機組合,由飛機機載對地航測,完成對邊遠地區等復要地形的測繪。重複率6次/分,測距精度1米。
(5)地炮鐳射測距機:可獨立完成觀察、測距、測角(方向和高低角)及磁針定向等功能。測距範圍300-10000米,精度5米。 在鐳射應用方面,Nd:YAG鐳射通訊(3-12路)、He-Ne鐳射通訊、單路/三路半導體鐳射通訊在通訊試驗中已獲得成功;Nd:YAG鐳射手術刀、CO2鐳射手術刀、鐳射虹膜切除儀等醫療裝置也已投入使用;鐳射全息攝影、鐳射全息在平面光彈中的應用,脈衝鐳射動態全息照相和拉曼分光光度計已成為計量科學的新手段;數控鐳射切割機、鐳射準直儀、鐳射分離同位素硫、用於農業研究的液體鐳射器、大螢幕導航顯示器等成果也在工農業中獲得了應用。 1978年3月召開的全國科學大會上,獲得獎勵的鐳射專案有近80項,其中民品約70項,軍品約10項,綜合地反映了中國鐳射技術發展在這一時期的成績。
改革開放以來,鐳射技術獲得了空前發展的機遇。20多年來,面向應用,面向世界,面向未來,鐳射科技事業取得了前所未有的進步,湧現出一批國際先進水平的成果,為邁向21世紀 打下了堅實的基礎。
1980年5月,分別在上海、北京舉行了第一次國際鐳射會議,與會代表218人(國外66人),宣讀113篇報告(國外65篇),鄧小平同志親切接見了與會中外代表。1983年在廣州和1986年在廈門又舉行了第二次、第三次國際會議,改變了中國的鐳射技術多年來封閉運轉的局面,開始走向世界。一大批年輕科技人才出國進修,其中相當一部分優秀人才學成歸國。
為了形成高水平的研究開發中心,對科研隊伍和佈局進行了積極調整,先後成立了一批國家重點實驗室、開放實驗室、國家工程研究中心和產學研組織。由於擁有國際先進的儀器裝置和設施,聚集了高水平的科技人才,又有較為靈活的執行機制,正在為鐳射科技成果轉化、創造自主智慧財產權和促進鐳射技術產業化發揮重要作用。
在多項國家級戰略性科技計劃中,鐳射技術受到重視。“863”計劃七大領域中有鐳射技術和光電子技術(包括用於資訊領域的鐳射技術),1995年又增列了“慣性約束聚變”主題。國防預研光電子技術作為跨部門專案正式立項,其中也包括鐳射技術。國家“六五”和“七五”攻關計劃,鐳射技術被列為重大專案。此外,國家自然科學基金1986-1998年間年平均資 助27.6個鐳射領域專案。這些由國家支援的計劃都經過了充分論證和嚴格挑選,對國民經濟和國防建設具有重要意義。許多鐳射科研單位也主動進行組織體制和執行機制的改革,面向市場、鼓勵創新、大力促進科技成果向商品轉化,取得了可喜成績。
鐳射器研究向縱深發展,不斷追求高光束質量、高穩定性、長壽命、短脈衝、波長可調諧等目標。這一時期,鐳射技術成果豐碩,許多具有重大應用價值和達到國際先進水平。其中的代表性成果有:
1.測距和測衛 新一代實用測距系統投入使用,完成了預定的重要任務。其中,718和G-179鐳射電影經緯儀投入使用並圓滿完成任務;第一臺全鐳射跟蹤測距雷達外場試驗成功;第一臺實用化紅外激 光雷達(G-168)設計定型,交使用者使用;戰術軍用鐳射測距儀(炮兵、坦克、手持)批次生產。 建成第三代人造衛星鐳射測距系統反入使用並達到國際水平。第一代紅寶石SLR系統的測距精度為米級,第二代YAG調Q鐳射器的精度達分米級,第三代鎖模鐳射器加微機系統在大於8000公里距離上精度達釐米級。在上海、武漢、長春、北京等先後建站,形成了中國網,資料參加國際交流。
2.慣性約束聚變(ICF)鐳射驅動器——“神光”系列 在王淦昌、王大珩的指導下,中國科學院和中國工程物理研究院從80年代開始聯合攻關,承擔了“神光”系列鐳射系統的研製和ICF物理實驗,取得了國際矚目的成就。其中,“神光-Ⅰ”鐳射裝置於1986年建成,輸出功率2萬億瓦,達到國際同類裝置的先進水平。“神光-Ⅰ”連續執行8年,在ICF和X射線鐳射等前沿領域取得了一批國際一流水平的物理成果。90年代又研製了規模擴大4倍、效能更為先進的“神光-Ⅱ”裝置,並即將投入執行。1995年,IC F在“863計劃”中立項,開始研製跨世紀的巨型鐳射驅動器——“神光-Ⅲ”裝置,總體設 計和關鍵技術研究已取得一系列高水平的成果。
3.新型鐳射器 兩種高功率連續波化學鐳射器,3.8微米的氟氘鐳射器(DF)和1.315微米短波長氧碘鐳射器(COIL),均取得突破性進展,功率和光束質量僅次於美國,達到當前國際水平。 X射線鐳射方面,碰撞機制的類氖鍺軟X射線鐳射(波長為23.2奈米和23.6奈米)達到增益飽和並具有近衍射極限的光束質量,居國際領先水平;複合泵浦X射線鐳射研究獲得一系列國際 首次報道的新譜線,並向短波長推進到4.68奈米。自由電子鐳射器和多波長可調諧鐳射也取得了可喜進展。
4.中國牌新晶體走向世界 中國發明的BBO、LBO晶體,以及KTP、鈦寶石等晶體以優異的質量在國際市場享有盛譽並佔有一定的份額。
儘管早在60年代已在加工(鐳射打孔)、醫療器械和測距等方面出現了鐳射產業的雛形,然而當時只是零星的、分散的小量研製性生產,未能形成氣候。真正得到重視並實質性起步,還是在改革開放發後,特別是“發展高技術,實現產業化”的政策導向下,中國才有了真正意義上的鐳射產業。
1987年1月,中國光學行業協會成立,後改名為中國光學光電子行業協會,其下設有鐳射分會。據1998年該行業協會對中國鐳射產業狀況的調研統計,全國主要鐳射產品生產單位約100多家,從業人員6400人,人均銷售額12.5萬元,主要分佈在湖北、北京和上海。中國的鐳射產業由1988年的1億元增加到1998年的8億元,平均年增長22.3%,10年總銷售額達41.2億元。1998年出口1120萬美元,佔總值的11.6%。
按國際慣用分類方法,鐳射產品包括鐳射加工、醫療、印刷、光儲存,測距準直、檢測、文娛教育中的各種鐳射儀器和裝置,鐳射器件和通訊用鐳射元件,以及鐳射用材料元器件和部件等11類。在中國,銷售額最大的是鐳射測距和準直,發展最快的是鐳射加工(近兩年來YAG 鐳射加工裝置以46%-60%的速率增長,達9000萬元,超過了CO2鐳射加工裝置)。鐳射醫療市場開發較早,曾以高速度增長,但現正處於低谷,銷售額在5500萬元徘徊。高階產品市場幾乎全被國外產品佔領,但天津大學開發的TD-98型Q開關紅寶石鐳射治療機以質量取勝,通過了美國FDA認證並批量出口。1998年鐳射器分類表明固體鐳射佔37.4%,半導體鐳射佔18.5%,呈現出固體鐳射市場旺盛,半導體鐳射迅速增長的趨勢。二極體泵浦的固體鐳射器(脈衝、連續、單模穩頻、微片、倍頻)將成為新的增長點。
由於歷史原因,我們鐳射科研力量相對較強,而鐳射產業尚處幼稚產業階段,在社會轉型時期如何抓住機遇,大力促進中國鐳射產業的發展,在國內外市場佔有更多份額,是廣大鐳射工作者面臨的光榮而艱鉅的任務。
經過38年的努力,中國鐳射技術有了較為雄厚的技術基礎,鍛鍊培養了一支素質較高的隊伍 。這支隊伍遍佈科研、高校、產業部門和企業、地方,科技人員達數千人,包括一批學成歸國的優秀青年科學家和20多名兩院院士。可以預計,中國鐳射科學技術在21世紀必將有更輝煌的發展。在ICF鐳射驅動器、高功率化學鐳射器、半導體泵浦的固體鐳射器、超短超強鐳射器、鐳射測距測衛、人工晶體和鐳射產業等方面,中國鐳射科技工作者將銳意創新,攀登新的高峰。
“鐳射”一詞是“LASER”的意譯。LASER原是Light amplification by stimulated emissi on of radiation取字頭組合而成的專門名詞,在中國曾被翻譯成“萊塞”、“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“鐳射”,既反映了“受激輻射”的科學內涵,又表明它是一種很強烈的新光源,貼切、傳神而又簡潔,得到中國科學界的一致認同並沿用。
從1961年中國第一臺鐳射器宣佈研製成功,在全國鐳射科研、教學、生產和使用單位共 同努力下,中國形成了門類齊全、水平先進、應用廣泛的鐳射科技領域,並在產業化上取得可喜進步,為中國科學技術、國民經濟和國防建設作出了積極貢獻,在國際上了也爭得了一席之地。
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 儀器機械研究所(簡稱“光機所”)。在老一輩專家帶領下,一批青年科技工作者迅速成長,鄧錫銘是其中的突出代表。早在1958年美國物理學家肖洛、湯斯關於鐳射原理的著名論文發 表不久,他便積極倡導開展這項新技術研究,在短時間內凝聚了富有創新精神的中青年研究 隊伍,提出了大量提高光源亮度、單位色性、相干性的設想和實驗方案。1960年世界第一臺鐳射器問世。1961年夏,在王之江主持下,中國第一臺紅寶石鐳射器研製成功。此後短短几年內,鐳射技術迅速發展,產生了一批先進成果。各種型別的固體、氣體、半導體和化學激 光器相繼研製成功。在基礎研究和關鍵技術方面、一系列新概念、新方法和新技術(如腔的Q突變及轉鏡調Q、行波放大、錸系離子的利用、自由電子振盪輻射等)紛紛提出並獲得實施,其中不少具有獨創性。
同時,作為具有高亮度、高方向性、高質量等優異特性的新光源,鐳射很快應用於各技術領域,顯示出強大的生命力和競爭力。通訊方面,1964年9月用鐳射演示傳送電檢視像,1964年11月實現3~30公里的通話。工業方面,1965年5月鐳射打孔機成功地用於拉絲模打孔生產,獲得顯著經濟效益。醫學方面,1965年6月鐳射視網膜焊接器進行了動物和臨床實驗 。國防方面,1965年12月研製成功鐳射漫反射測距機(精度為10米/10公里),1966年4月研製出遙控脈衝鐳射多普勒測速儀。
可以說,在起步階段中國的鐳射技術發展迅速,無論是數量還是質量,都和當時國際水平接近,一項創新性技術能夠如此迅速趕上世界先進行列,在中國近代科技發展史上並不多見。這些成績的取得,尤其是能夠把物理設想、技術方案順利地轉化成實際鐳射器件,主要得力於光機所多年來在技術光學、精密機械和電子技術方面積累的綜合能力和堅實基礎。一項新技術的開發,沒有足夠的技術支撐是很難形成氣候的。
鐳射科技事業從一開始就得到了領導和科學管理部門的高度重視。當時中國科學院副院長張勁夫提出建立專業鐳射研究所的設想,很快得到國家科委、國家計委的批准。主管科技的聶榮臻副總理還特別批示:研究所要建在上海,上海有較好的工業基礎,有利於發展這一新技術。
1964年啟動的“6403”高能釹玻璃鐳射系統、1965年開始研究的高功率鐳射系統和核聚變研究,以及1966年制定的研製15種軍用鐳射整機等重點專案,由於技術上的綜合性和高難度,有力地牽引和帶動了鐳射技術各方面在中國的發展。中國的鐳射科技事業,雖然也遭遇了“文革”十年浩劫,但藉助於重點專案的支撐,仍艱難地生存了下來並取得可貴的進展?
1“6403”高能釹玻璃鐳射系統 1964年啟動,最後從技術上判定熱效應是根本性技術障礙,於1976年下馬。這一專案對發展高能鐳射技術有歷史貢獻是不可忽視的,它使中國鐳射技術的水平上了一個臺階。其成果主要表現在:
(1)建成了具有工程規模的大口徑(120毫米)振盪—放大型鐳射系統,最大輸出能量達32萬焦耳;改善光束質量後達3萬焦耳。
(2)實現了系統技術整合,成功地進行了打靶實驗,室內10米處擊穿80毫米鋁靶,室外2公里距離擊穿0.2毫米鋁耙,並系統地研究了強鐳射輻射的生物效應和材料破壞機理。
(3)第一次揭示了強光對鐳射系統本身的光損傷現象和機制。
(4)第一次深入和理解鐳射光束質量的重要性和物理內涵,採用了一系列提高光束質量 的創新性技術,如萬焦耳級非穩腔鐳射器、片狀鐳射器、振盪—掃瞄放大式鐳射系統、尖劈法光束質量診斷等。
(5)鐳射元器件和支撐技術有了突破性提高,如低吸收高均勻性釹玻璃熔鍊工藝、高能脈衝氙氣、高強度介質膜、大口徑(1.2米)光學精密加工等。
(6)培養和造就 了一批技術骨幹隊伍。
1.高功率鐳射系統和核聚變研究 1964年王淦昌獨立提出鐳射聚變倡議,1965年立項開始研究。經幾年努力,建成了輸出功率10(上標10)瓦的納秒級鐳射裝置,並於1973年5月首次在低溫固氘靶、常溫氘化鋰靶和氘化聚乙烯上打出中子。1974年研製成功中國第一臺多程片狀放大器,把鐳射輸出功率提高了10倍,中子產額增加了一個量級。在國際上向心壓縮原理解密後,積極跟蹤並於1976年研製成六束鐳射系統,對充氣玻殼靶照射,獲得了近百倍的體壓縮。這一系列的重大突破,使中國的鐳射聚變研究進入世界先進行列,也為以後長期的持續發展奠定了基礎。
2.軍用鐳射研究 1966年12月,國防科委主持召開了軍用鐳射規劃會,48個單位130餘人參加,會議制定了包括含15種鐳射整機、9種支撐配套技術的發展規劃。雖未正式批准生效,但仍起了有益的推動作用。此後的幾年內,這一領域湧現了一批重要成果。例如:
(1)靶場鐳射距技術初試成功:採用重複頻率為20赫茲的YAG調Q鐳射器,測距精度優於2米,最遠測量距離達660公里,加在經緯儀上,可實現對飛行目標的單站定軌。這一成果為以後完成洲際導彈再入段軌跡測量創造了必要條件。
(2)紅寶石鐳射人造衛星測距:成功地對美國實驗衛星Expl-27號、29號 和36號進行了測量、最遠可測距離為2300公里,精度2米左右。這是第一代人造衛星的測距成果,為以後更遠距離、更高精度的人造衛星測距打下了基礎。
(3)紅寶石鐳射雷達和機載紅外鐳射雷達,首次實現了地—空和空—空對飛機的跟蹤測距。
(4)鐳射航測儀:將鐳射測距機和航空照相機組合,由飛機機載對地航測,完成對邊遠地區等復要地形的測繪。重複率6次/分,測距精度1米。
(5)地炮鐳射測距機:可獨立完成觀察、測距、測角(方向和高低角)及磁針定向等功能。測距範圍300-10000米,精度5米。 在鐳射應用方面,Nd:YAG鐳射通訊(3-12路)、He-Ne鐳射通訊、單路/三路半導體鐳射通訊在通訊試驗中已獲得成功;Nd:YAG鐳射手術刀、CO2鐳射手術刀、鐳射虹膜切除儀等醫療裝置也已投入使用;鐳射全息攝影、鐳射全息在平面光彈中的應用,脈衝鐳射動態全息照相和拉曼分光光度計已成為計量科學的新手段;數控鐳射切割機、鐳射準直儀、鐳射分離同位素硫、用於農業研究的液體鐳射器、大螢幕導航顯示器等成果也在工農業中獲得了應用。 1978年3月召開的全國科學大會上,獲得獎勵的鐳射專案有近80項,其中民品約70項,軍品約10項,綜合地反映了中國鐳射技術發展在這一時期的成績。
改革開放以來,鐳射技術獲得了空前發展的機遇。20多年來,面向應用,面向世界,面向未來,鐳射科技事業取得了前所未有的進步,湧現出一批國際先進水平的成果,為邁向21世紀 打下了堅實的基礎。
1980年5月,分別在上海、北京舉行了第一次國際鐳射會議,與會代表218人(國外66人),宣讀113篇報告(國外65篇),鄧小平同志親切接見了與會中外代表。1983年在廣州和1986年在廈門又舉行了第二次、第三次國際會議,改變了中國的鐳射技術多年來封閉運轉的局面,開始走向世界。一大批年輕科技人才出國進修,其中相當一部分優秀人才學成歸國。
為了形成高水平的研究開發中心,對科研隊伍和佈局進行了積極調整,先後成立了一批國家重點實驗室、開放實驗室、國家工程研究中心和產學研組織。由於擁有國際先進的儀器裝置和設施,聚集了高水平的科技人才,又有較為靈活的執行機制,正在為鐳射科技成果轉化、創造自主智慧財產權和促進鐳射技術產業化發揮重要作用。
在多項國家級戰略性科技計劃中,鐳射技術受到重視。“863”計劃七大領域中有鐳射技術和光電子技術(包括用於資訊領域的鐳射技術),1995年又增列了“慣性約束聚變”主題。國防預研光電子技術作為跨部門專案正式立項,其中也包括鐳射技術。國家“六五”和“七五”攻關計劃,鐳射技術被列為重大專案。此外,國家自然科學基金1986-1998年間年平均資 助27.6個鐳射領域專案。這些由國家支援的計劃都經過了充分論證和嚴格挑選,對國民經濟和國防建設具有重要意義。許多鐳射科研單位也主動進行組織體制和執行機制的改革,面向市場、鼓勵創新、大力促進科技成果向商品轉化,取得了可喜成績。
鐳射器研究向縱深發展,不斷追求高光束質量、高穩定性、長壽命、短脈衝、波長可調諧等目標。這一時期,鐳射技術成果豐碩,許多具有重大應用價值和達到國際先進水平。其中的代表性成果有:
1.測距和測衛 新一代實用測距系統投入使用,完成了預定的重要任務。其中,718和G-179鐳射電影經緯儀投入使用並圓滿完成任務;第一臺全鐳射跟蹤測距雷達外場試驗成功;第一臺實用化紅外激 光雷達(G-168)設計定型,交使用者使用;戰術軍用鐳射測距儀(炮兵、坦克、手持)批次生產。 建成第三代人造衛星鐳射測距系統反入使用並達到國際水平。第一代紅寶石SLR系統的測距精度為米級,第二代YAG調Q鐳射器的精度達分米級,第三代鎖模鐳射器加微機系統在大於8000公里距離上精度達釐米級。在上海、武漢、長春、北京等先後建站,形成了中國網,資料參加國際交流。
2.慣性約束聚變(ICF)鐳射驅動器——“神光”系列 在王淦昌、王大珩的指導下,中國科學院和中國工程物理研究院從80年代開始聯合攻關,承擔了“神光”系列鐳射系統的研製和ICF物理實驗,取得了國際矚目的成就。其中,“神光-Ⅰ”鐳射裝置於1986年建成,輸出功率2萬億瓦,達到國際同類裝置的先進水平。“神光-Ⅰ”連續執行8年,在ICF和X射線鐳射等前沿領域取得了一批國際一流水平的物理成果。90年代又研製了規模擴大4倍、效能更為先進的“神光-Ⅱ”裝置,並即將投入執行。1995年,IC F在“863計劃”中立項,開始研製跨世紀的巨型鐳射驅動器——“神光-Ⅲ”裝置,總體設 計和關鍵技術研究已取得一系列高水平的成果。
3.新型鐳射器 兩種高功率連續波化學鐳射器,3.8微米的氟氘鐳射器(DF)和1.315微米短波長氧碘鐳射器(COIL),均取得突破性進展,功率和光束質量僅次於美國,達到當前國際水平。 X射線鐳射方面,碰撞機制的類氖鍺軟X射線鐳射(波長為23.2奈米和23.6奈米)達到增益飽和並具有近衍射極限的光束質量,居國際領先水平;複合泵浦X射線鐳射研究獲得一系列國際 首次報道的新譜線,並向短波長推進到4.68奈米。自由電子鐳射器和多波長可調諧鐳射也取得了可喜進展。
4.中國牌新晶體走向世界 中國發明的BBO、LBO晶體,以及KTP、鈦寶石等晶體以優異的質量在國際市場享有盛譽並佔有一定的份額。
儘管早在60年代已在加工(鐳射打孔)、醫療器械和測距等方面出現了鐳射產業的雛形,然而當時只是零星的、分散的小量研製性生產,未能形成氣候。真正得到重視並實質性起步,還是在改革開放發後,特別是“發展高技術,實現產業化”的政策導向下,中國才有了真正意義上的鐳射產業。
1987年1月,中國光學行業協會成立,後改名為中國光學光電子行業協會,其下設有鐳射分會。據1998年該行業協會對中國鐳射產業狀況的調研統計,全國主要鐳射產品生產單位約100多家,從業人員6400人,人均銷售額12.5萬元,主要分佈在湖北、北京和上海。中國的鐳射產業由1988年的1億元增加到1998年的8億元,平均年增長22.3%,10年總銷售額達41.2億元。1998年出口1120萬美元,佔總值的11.6%。
按國際慣用分類方法,鐳射產品包括鐳射加工、醫療、印刷、光儲存,測距準直、檢測、文娛教育中的各種鐳射儀器和裝置,鐳射器件和通訊用鐳射元件,以及鐳射用材料元器件和部件等11類。在中國,銷售額最大的是鐳射測距和準直,發展最快的是鐳射加工(近兩年來YAG 鐳射加工裝置以46%-60%的速率增長,達9000萬元,超過了CO2鐳射加工裝置)。鐳射醫療市場開發較早,曾以高速度增長,但現正處於低谷,銷售額在5500萬元徘徊。高階產品市場幾乎全被國外產品佔領,但天津大學開發的TD-98型Q開關紅寶石鐳射治療機以質量取勝,通過了美國FDA認證並批量出口。1998年鐳射器分類表明固體鐳射佔37.4%,半導體鐳射佔18.5%,呈現出固體鐳射市場旺盛,半導體鐳射迅速增長的趨勢。二極體泵浦的固體鐳射器(脈衝、連續、單模穩頻、微片、倍頻)將成為新的增長點。
由於歷史原因,我們鐳射科研力量相對較強,而鐳射產業尚處幼稚產業階段,在社會轉型時期如何抓住機遇,大力促進中國鐳射產業的發展,在國內外市場佔有更多份額,是廣大鐳射工作者面臨的光榮而艱鉅的任務。
經過38年的努力,中國鐳射技術有了較為雄厚的技術基礎,鍛鍊培養了一支素質較高的隊伍 。這支隊伍遍佈科研、高校、產業部門和企業、地方,科技人員達數千人,包括一批學成歸國的優秀青年科學家和20多名兩院院士。可以預計,中國鐳射科學技術在21世紀必將有更輝煌的發展。在ICF鐳射驅動器、高功率化學鐳射器、半導體泵浦的固體鐳射器、超短超強鐳射器、鐳射測距測衛、人工晶體和鐳射產業等方面,中國鐳射科技工作者將銳意創新,攀登新的高峰。