力创辉煌--纪念中国激光器诞生四十周年

摘要：

@@ 21世纪的曙光已经开始辐照大地,大规模的高技术(Hi-Tek)革命日新月异,使得全世界的经济、社会发展以及地球村居民的生活方式都在发生变革,人类社会殷切期待着一个更加美好的未来,回顾20世纪产生了重大影响的科技发明,激光器的诞生是一个地道的耀眼亮点.它的前期基础工作是和微波激射器(maser)的研究紧密相联的.1952年,苏联物理学家巴索夫(N.Basov)和普洛霍洛夫(A.Prokhorov)在全苏射频频谱会议上发表了论文"分子振荡器”[1],1958年,美国科学家肖洛(A.L.Schawlow)与唐斯(C.H.Townes)在<物理评论>上发表了"红外光与光学激射器”[2],论述了制造激光器的可能性和条件,中国学者黄武汉、邓锡铭等也都领导着有关的研究组在做多方面积极的探索.美国休斯实验室的梅曼(T.H.Maiman)从1957年起,就在红宝石微波激射器方面坚持不懈地进行深入研究,于1960年5月15日创造出了世界上第1台激光器--红宝石激光器,给人类奉献上一束奇异之光.紧随其后,我国的中青年科技人员在王大珩领导的长春光机所也做出了优秀的成果[3]:王之江等人于1961年9月研制成功中国第1台激光器--红宝石激光器;1962年,干福喜等做出了我国的掺钕激光玻璃棒,并于第2年6月制成了钕玻璃激光器;沃新能、刘颂豪等观察到掺铀氟化钙晶体2.61μm的受激发射;钟永成等成批试制出红宝石激光晶体;物理所徐积仁等制成同轴脉冲氙灯.到1963年,汤星里等造出石英直管脉冲氙灯;袁幼心等镀出13层λ/4 多层高反膜;邓锡铭等研制出He-Ne激光器;林俊琛等研制出纯Xe与He-Xe激光器; 刘顺福等做出掺钕钨酸钙激光器;王守武等人研究出砷化镓扩散同质结半导体激光器.进入1964年以后,以激光核聚变为代表,激光应用也开始同步发展,例如1963年造出的红宝石激光打孔机开始在上海钟表厂使用,1965年,研制成激光视网膜焊接机在上海第六人民医院使用.总之,有关激光的研究在我国已逐渐呈现出蓬勃发展的大好势头,当时的中科院副院长张劲夫果断决策建立上海光机所,集中从事激光技术的专业研究.可以自豪地说,我们那时与世界先进国家(例如美、苏等)几乎在同一水平上向前迈进!直到1966年文革动乱开始,我国已先后研制出具有代表性的Ar+激光器(邱明新、万重怡等);CO2激光器(王润文等);HCL化学激光器(陶愉生等);特别是1965年9月,以西南技术物理所屈乾华等人利用该所熔盐法生长的晶体做成了至关重要的YAG固体激光器(第2年制成测距机)为显著标志,中国激光(主要指器件方面)的研究取得了第1阶段相当辉煌的成就.往后的岁月,中国激光和全国其它各业一样遭受了十年浩劫,勤勉刻苦的中国学者尽管也做出不少成果,例如染料激光器、N2激光器、DF激光器以及准分子激光器等和激光频标、激光准直仪和测距机等.但从总体上衡量,我们和世界先进水平本来就有差距(例如缺少原创性成果),现在更是相距甚远,只能处于择项追赶的被动状态.进入80年代对外开放以后,激光的研究和应用得到了长足的发展,在改进和提高已有激光器性能的同时,积极开展了新型激光器(例如自由电子激光器、化学激光器、金属蒸气激光器和软X射线激光器等)和各类激光元件的研制,做出了二极管泵浦的YAG单纵模稳频脉冲激光器、晶纤激光器、Q开关激光器、绿光激光器,喇曼频移激光器以及大功率全固态激光器,有的已经制造成商品出售,而且应用YAG激光器制造的激光焊接机、雕刻机、打标机、微调机、刻线机等品种甚多,使用广泛.在实验室内绿光激光器达到了吉瓦、纳秒水平,太瓦激光放大系统在液体中得到了飞秒激光超连续谱,相位共轭兼Q开关技术获得1.57μm参量振荡多波长参量激光器,受激布里渊散射液池相位共轭激光器,内腔倍频YAG激光器,以及带光纤相位共轭镜的激光振荡放大系统等都得到了稳定运转.可调谐激光技术和长度基准等项成果达到了国际先进水平.我国的激光玻璃研制具有国际领先水平,曾做出直径为120mm×5000mm的巨棒和320mm×600mm×40mm的巨板,特别是磷酸盐玻璃热光系数低,可减小热畸变,性能尤佳,其它固体激光介质如YAG晶体、红宝石晶体、Nd∶YVO4晶体、蓝宝石晶体、LISAF晶体和钛宝石晶体等的性能与产量也基本上能满足国内需求,并能出口到国外.特别值得一提的是,我国研制的优质非线性光学晶体,如BBO晶体、LBO晶体、大尺寸KDP和KTP晶体,以及BaTiO3,LiNbO3晶体等全球闻名.其中BBO(偏硼酸钡β1BaB2O4)和LBO(硼酸锂LiB3O4)因其光学性能好、倍频效率高、室温下工作、破坏阈值高等优点,受到了各国激光界的一致好评,它与北大方正首创的汉字激光排版与印刷,真正是名符其实的世界第一.在半导体激光器方面,经过不断努力,已研制出大功率量子阱红光半导体激光器、808nm大功率半导体激光器(15W)、分布反馈半导体激光器和垂直面发射半导体激光器以及高速半导体激光器组件等.由于YAG激光器的灯泵结构将逐渐被二极管泵浦代替,所以从现在开始,对大功率激光二极管阵列的需求会越来越大.
气体激光器,特别是高功率气体激光器的研制、生产都和军民应用有关.我国上海、武汉、南京等地成型生产的横向流动CO2激光器装置功率已达10kW(多模)连续输出,工业上多用于热处理;研制出的低阶模2kW级装置和千瓦级纵向快流CO2激光设备则多用于切割板材或焊接部件(例如金刚石锯片焊接).高功率CO2激光设备还在北京、西安等地的工厂中装配上流水线作业.还研制成了千瓦级射频CO2激光器、高重复率TEA CO2脉冲激光器、大功率扁平放电管He-Ne激光器(用于准直、医疗、测绘、基准方面).另外,受美国前总统里根叫嚣的影响,我国实施的八六三计划中,以相对论电子束泵浦的102J级KrF/XeCl准分子激光器也已成功运转,并冠上寄于重望的理想主义好名字"闪光”泵源和"天光”激光器,同一计划下运转的喇曼自由电子激光器、北京自由电子激光器与加冕了充满斗志的英雄主义美名"曙光1”的自由电子激光器以及大化所5kW级超音速氧碘激光器、造船总公司所属的DF激光器、不同单位的气动激光器等全都是高级的、大型的复杂装置. 而我国超大型的高、精、尖激光核聚变联合体,则是上光所邓锡铭、范滇元、徐志展等人先后主持的双束太瓦级钕玻璃激光系统,输出能量超过6kJ的8路基频激光综合系统(加上19单元自适应光学变形反射镜有效校正焦斑光强),这些都是全国注目的亮点,并被命名为早期鼓舞人心的浪漫主义称号"神光Ⅰ”、"神光Ⅱ”,还有最新运转的含有三次谐波转换器,更富现实主义色彩的"星光Ⅱ”号装置.这些与1973年上光所建立的两台1010W钕玻璃激光装置,1975年建立的1ns脉宽 2×1011W,6路钕玻璃激光系统和1985年建成的太瓦大功率装置等一脉相承,其目的多是紧跟世界潮流(主要是美、苏等国),力争在控制核能释放方面有所突破.在多路相干光束从四面八方同步共焦对称辐照靶室内材料的试验中,我国成功实现了向心压缩,分别获得7×106高温(LiD),中子产额达104量级,同时也发现了X光激光的踪迹,并得到类氖锗软X光激光,建成了复合机制X光激光诊断装置.这些尖端基础研究的阶段性成果也是中国人对世界文化宝库的贡献.我国有关激光的大型实用性成果,首先当属参加全球联网的人卫测距网,以上海天文台为首,含有长春人卫观测站、北京房山测绘总局站、武汉地震大队站、昆明云南天文台站以及武汉流动站和西安流动站,其测程9000km的精度达到1cm.其次就是用于航天器发射、导弹试验的激光电影经纬仪,1980年5月装在海上科学城"远望号”特种舰船中部圆顶内的718激光电影经纬仪完成了洲际导弹再入段外弹道观测任务;1982年10月,G179激光电影经纬仪完成了导弹核潜艇水下发射初始段外弹道观测任务;1984年4月,331激光电影经纬仪完成了通信试验卫星发射运载火箭初始段外弹道观测任务.新一代光测设备778激光电影经纬仪更是集电视、红外跟踪、激光测距和跟踪于一体,成为最先进的观测装置.其它装备飞机、坦克、高炮等战术武器的激光测距机和多种小型便携式激光测距机早已批量生产,广泛使用,并且出口创汇.而装在直升机上、舰船上和陆岸上的激光雷达(例如G168红外激光雷达)和用于环保的大气激光雷达、大气能见度测量仪、大地测绘仪,以及激光测宽仪、测厚仪、双频激光干涉仪和水下激光探测等也都有相应发展.

机标关键词：中国、半导体激光器、激光电影经纬仪、自由电子激光器、晶体、红宝石激光器、大功率、装置、准分子激光器、相位共轭、钕玻璃、激光雷达、激光测距、弹道观测、成果、测距机、微波激射器、上海、气体激光器、脉冲激光器

所属期刊栏目：25

分类号：TN24(光电子技术、激光技术)

在线出版日期：2004-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共3页

页码：214-217