Granskning och utsikter för lasermärkningsmaskin

Ordet "laser" är en bokstavlig översättning av "LASER". LASER var ursprungligen en speciell term sammansatt av initialerna för ljusförstärkning genom stimulerad strålningsemission. I mitt land har det översatts till "laser", "ljuslaser", "ljusstimulerad emissionsförstärkare" etc. 1964 föreslog akademikern Qian Xuesen namnet "laser", vilket inte bara återspeglar den vetenskapliga konnotationen av "stimulerad" emission", men visar också att det är en mycket stark ny ljuskälla. Det är lämpligt, levande och kortfattat och har enhälligt erkänts och använts av forskarsamhället i mitt land.
Sedan den framgångsrika utvecklingen av Kinas första laser 1961, med gemensamma ansträngningar från laservetenskaplig forskning, undervisning, produktion och användningsenheter över hela landet, har mitt land bildat ett laserteknologifält med kompletta kategorier, avancerad nivå och bred tillämpning, och har gjort glädjande framsteg inom industrialiseringen, gjort positiva bidrag till mitt lands vetenskap och teknik, nationella ekonomi och nationella försvarskonstruktion, och har även vunnit en plats på den internationella arenan.
1957 etablerade Wang Daheng och andra det första professionella optiska forskningsinstitutet i mitt land i Changchun, Institutet för optik, precisionsinstrument och mekanik vid den kinesiska vetenskapsakademin (Changchun) (förkortat "IOM"). Under ledning av den äldre generationen experter växte en grupp unga vetenskapliga och tekniska arbetare upp snabbt, och Deng Ximing var en framstående representant bland dem. Redan 1958, strax efter att den berömda artikeln om laserprincipen av de amerikanska fysikerna Schawlow och Townes publicerades, förespråkade han aktivt utvecklingen av denna nya teknik, och på kort tid samlade han ett team av unga och medelstora -åldrade forskare med innovativ anda och lagt fram ett stort antal idéer och experimentella scheman för att förbättra ljusstyrkan, enhetsfärgen och koherensen hos ljuskällor. 1960 lanserades världens första laser. Sommaren 1961, under ledning av Wang Zhijiang, utvecklades mitt lands första rubinlaser framgångsrikt. Under de följande åren utvecklades lasertekniken snabbt och gav ett antal avancerade landvinningar. Olika typer av fasta, gas-, halvledar- och kemiska lasrar utvecklades framgångsrikt. Inom grundforskning och nyckelteknologier har en rad nya koncept, metoder och teknologier (såsom kavitets Q-mutation och spegel Q-modulering, vandringsvågförstärkning, användning av rheniumjoner, fri elektronoscillationsstrålning, etc.) föreslagits och implementerats. , varav många är original.
Samtidigt, som en ny ljuskälla med utmärkta egenskaper som hög ljusstyrka, hög riktningsförmåga och hög kvalitet, applicerades lasrar snabbt på olika tekniska områden, vilket visade stark vitalitet och konkurrenskraft. När det gäller kommunikation användes i september 1964 lasrar för att demonstrera överföringen av tv-bilder, och i november 1964 uppnåddes 3-30 km samtal. När det gäller industrin, i maj 1965, användes laserstansmaskiner framgångsrikt i produktionen av tråddragningsstansning, vilket uppnådde betydande ekonomiska fördelar. Inom medicin, i juni 1965, testades laserretinalsvetsare på djur och kliniskt. När det gäller det nationella försvaret utvecklades framgångsrikt i december 1965 en laserdiffusreflektionsavståndsmätare (med en noggrannhet på 10 meter/10 kilometer), och i april 1966 utvecklades en fjärrstyrd pulslaser-dopplerhastighetsmätare.
Man kan säga att i det inledande skedet utvecklades mitt lands laserteknologi snabbt, och både kvantitet och kvalitet låg nära den internationella nivån på den tiden. Det är sällsynt i historien om modern vetenskaplig och teknisk utveckling i mitt land att en innovativ teknik kan komma ikapp världens avancerade led så snabbt. Dessa prestationer, särskilt förmågan att smidigt omvandla fysiska idéer och tekniska lösningar till faktiska laserenheter, beror främst på den omfattande kapacitet och solida grund som Institutet för optik och mekanik samlat inom teknisk optik, precisionsmaskineri och elektronisk teknik under åren. Det är svårt att skapa ett klimat för utveckling av en ny teknik utan tillräckligt tekniskt stöd.
Laservetenskap och teknologiindustrin har fått stor uppmärksamhet från ledarskaps- och vetenskapliga ledningsavdelningar från början. Vid den tiden föreslog Zhang Jinfu, vicepresident för den kinesiska vetenskapsakademin, idén att inrätta ett professionellt laserforskningsinstitut, som snart godkändes av den statliga vetenskaps- och teknikkommissionen och den statliga planeringskommissionen. Vice premiärminister Nie Rongzhen, som var ansvarig för vetenskap och teknik, instruerade också särskilt: Institutet bör byggas i Shanghai, som har en bra industriell grund och bidrar till utvecklingen av denna nya teknik.
"6403" högenergi-neodymiumglaslasersystemet lanserades 1964, högeffektlasersystemet och kärnfusionsforskning startade 1965, och utvecklingen av 15 typer av militära lasermaskiner formulerade 1966, på grund av deras omfattande och höga svårighetsgrad. , har effektivt drivit och främjat utvecklingen av laserteknologi i Kina. Även om mitt lands laservetenskapliga och tekniska industri också drabbades av katastrofen av "kulturrevolutionen", överlevde den fortfarande med svårighet och gjorde värdefulla framsteg med stöd av nyckelprojekt.
1 Högenergisystemet "6403" i neodymglas lanserades 1964. Slutligen fastställdes det ur teknisk synvinkel att termisk effekt var ett grundläggande tekniskt hinder och avbröts 1976. Det historiska bidraget från detta projekt till utvecklingen av högenergilaserteknologi kan inte ignoreras. Det har tagit mitt lands laserteknik till en högre nivå. Dess prestationer manifesteras huvudsakligen i:
(1) Ett oscillations-förstärkningslasersystem med stor kaliber (120 mm) med teknisk skala byggdes, med en maximal utenergi på 320,000 joule; efter att ha förbättrat strålkvaliteten nådde den 30,000 joule.
(2) Systemteknikintegrationen uppnåddes och målskjutningsexperimentet genomfördes framgångsrikt. 80 mm aluminiummålet penetrerades 10 meter inomhus och 0,2 mm aluminiummålet penetrerades 2 kilometer utomhus. De biologiska effekterna och materiella skademekanismerna av stark laserstrålning studerades systematiskt.
(3) För första gången avslöjades fenomenet och mekanismen med ljusskada på själva lasersystemet av starkt ljus.
(4) För första gången förstod man på djupet vikten och den fysiska konnotationen av laserstrålekvalitet, och en serie innovativa tekniker för att förbättra strålkvaliteten antogs, såsom 10,000 joule-nivå instabila kavitetslasrar, arklasrar, oscillationsavsökningssystem för förstärkning och kvalitetsdiagnos av kilstråle.
(5) Laserkomponenter och stödjande teknologier har gjort banbrytande förbättringar, såsom lågabsorption och högenhetlig neodymglassmältningsprocess, högenergipulsad xenon, höghållfast dielektrisk film, optisk precisionsbearbetning med stor kaliber (1,2 meter), etc.
(6) En grupp tekniska ryggradsteam odlades och tränades.
1. Högeffektlasersystem och kärnfusionsforskning 1964 föreslog Wang Ganchang självständigt laserfusionsinitiativet, och projektet grundades 1965 för att starta forskning. Efter flera års hårt arbete byggdes en nanosekundlaserenhet med en uteffekt på 10 (superscript 10) watt, och i maj 1973 producerades neutroner först på lågtemperaturfasta deuteriummål, rumstemperaturlitiumdeuteridmål, och deutererad polyeten. År 1974 utvecklades mitt lands första multipass-chipförstärkare framgångsrikt, vilket ökade laserns uteffekt med 10 gånger och neutronutbytet med en storleksordning. Efter att den internationella centripetalkompressionsprincipen dechiffrerades följde vi aktivt upp och utvecklade ett sexstrållasersystem 1976, som bestrålade det gasfyllda glasskalsmålet och uppnådde nästan 100 gånger volymkomprimering. Denna serie av stora genombrott har gjort det möjligt för mitt lands laserfusionsforskning att komma in i världens avancerade led och lagt grunden för en långsiktig hållbar utveckling i framtiden.
2. Militär laserforskning I december 1966 var National Defense Science and Technology Commission värd för ett militärt laserplaneringsmöte, där mer än 130 personer från 48 enheter deltog. Mötet formulerade en utvecklingsplan inklusive 15 typer av laserkompletta maskiner och 9 stödjande teknologier. Även om det inte godkändes officiellt, spelade det fortfarande en fördelaktig roll för att främja utvecklingen. Under de följande åren kom ett antal viktiga landvinningar fram på detta område. Till exempel:
(1) Det första testet av laseravståndstekniken för målavstånd var framgångsrik: med en YAG Q-omkopplad laser med en repetitionsfrekvens på 20 Hz var avståndsnoggrannheten bättre än 2 meter och det maximala mätavståndet var 660 kilometer. När den läggs till teodoliten kan den uppnå en stations omloppsbestämning av det flygande målet. Denna prestation har skapat de nödvändiga förutsättningarna för det efterföljande slutförandet av banmätningen av återinträdesfasen för den interkontinentala missilen.
(2) Rubylasersatellitavstånd: mätte framgångsrikt de amerikanska experimentsatelliterna Expl-27, 29 och 36, med det maximala mätbara avståndet på 2 300 kilometer och en noggrannhet på cirka 2 meter. Detta är den första generationen av konstgjorda satellitavståndsresultat, som lägger grunden för framtidens konstgjorda satellit avstånd på längre avstånd och högre precision.
(3) Rubylaserradar och luftburen infraröd laserradar insåg för första gången mark-till-luft och luft-till-luft spårning och avståndsavstånd för flygplan.
(4) Luftmätningsinstrument med laser: Genom att kombinera laseravståndsmätare och flygkamera, utför flygplanet markundersökningar för att slutföra kartläggningen av avlägsna områden och annan komplex terräng. Upprepningshastigheten är 6 gånger/minut, och avståndsnoggrannheten är 1 meter.
(5) Markkanonlaseravståndsmätare: Den kan självständigt slutföra funktionerna observation, avstånd, vinkelmätning (riktning och höjdvinkel) och magnetisk nålorientering. Avståndsräckvidden är 300-10,000 meter och noggrannheten är 5 meter. När det gäller lasertillämpningar har Nd:YAG-laserkommunikation (3-12-kanaler), He-Ne-laserkommunikation och en/tre-kanalig halvledarlaserkommunikation varit framgångsrika i kommunikationstester; medicinsk utrustning som Nd:YAG-laserskalpeller, CO2-laserskalpeller och laseriridektomiinstrument har också tagits i bruk; laserholografi, tillämpningen av laserholografi i plan fotoelasticitet, pulsad laser dynamisk holografi och Raman-spektrofotometrar har blivit nya medel för metrologivetenskap; CNC-laserskärmaskiner, laserkollimatorer, laserseparation av isotopisk svavel, flytande lasrar för jordbruksforskning och storbildsnavigeringsskärmar har också använts inom industri och jordbruk. Vid den nationella vetenskapskonferensen som hölls i mars 1978, belönades nästan 80 laserprojekt, inklusive cirka 70 civila produkter och cirka 10 militära produkter, vilket heltäckande återspeglade resultaten av mitt lands laserteknologiutveckling under denna period.
Sedan reformen och öppnandet har lasertekniken fått oöverträffade utvecklingsmöjligheter. Under de senaste 20 åren har laservetenskap och -teknologi gjort oöverträffade framsteg, inför applikationer, världen och framtiden, och ett antal internationellt avancerade landvinningar har vuxit fram, som lägger en solid grund för 2000-talet.
I maj 1980 hölls den första internationella laserkonferensen i Shanghai och Peking, med 218 delegater (66 från utlandet) och 113 rapporter (65 från utlandet). Kamrat Deng Xiaoping tog hjärtligt emot de kinesiska och utländska delegaterna. Den andra och tredje internationella konferensen hölls i Guangzhou 1983 och Xiamen 1986, vilket förändrade situationen för sluten drift av laserteknik i mitt land under många år och började bli global. Ett stort antal unga vetenskapliga och tekniska talanger åkte utomlands för vidare studier, och ett stort antal framstående talanger återvände till Kina efter avslutade studier.
För att bilda ett forsknings- och utvecklingscentrum på hög nivå justerades det vetenskapliga forskarteamet och layouten aktivt, och ett antal nationella nyckellaboratorier, öppna laboratorier, nationella tekniska forskningscentra och industri-universitet-forskningsorganisationer etablerades. Med internationellt avancerade instrument och anläggningar, vetenskapliga och tekniska talanger på hög nivå och en relativt flexibel driftsmekanism spelar den en viktig roll i omvandlingen av laservetenskapliga och tekniska landvinningar, skapandet av oberoende immateriella rättigheter och främjandet av laser teknisk industrialisering.
Laserteknik har fått betydelse i många nationella strategiska vetenskaps- och teknikplaner. Bland de sju stora områdena i "863"-planen finns laserteknik och optoelektronisk teknik (inklusive laserteknik som används inom informationsområdet), och 1995 lades temat "tröghetsinneslutningsfusion" till. Försvarets förforskning om optoelektronisk teknik etablerades officiellt som ett avdelningsövergripande projekt, som även omfattar laserteknik. Laserteknik listades som ett stort projekt i den nationella "sjätte femårsplanen" och "sjunde femårsplanen". Dessutom finansierade National Natural Science Foundation i genomsnitt 27,6 laserprojekt per år från 1986 till 1998. Dessa statligt stödda planer har demonstrerats till fullo och strikt utvalda och har stor betydelse för den nationella ekonomin och det nationella försvarsbygget. Många laserforskningsenheter har också tagit initiativ till att reformera sina organisationssystem och operativa mekanismer, vända sig mot marknaden, uppmuntra innovation och kraftfullt främja omvandlingen av vetenskapliga och tekniska landvinningar till råvaror, och har uppnått glädjande resultat.
Laserforskningen har utvecklats på djupet och strävar ständigt efter mål som hög strålkvalitet, hög stabilitet, lång livslängd, korta pulser och inställbara våglängder. Under denna period har laserteknologin uppnått fruktbara resultat, av vilka många har betydande tillämpningsvärde och nått internationella avancerade nivåer. Representativa prestationer inkluderar:
1. Avståndsmätning och satellitmätning En ny generation praktiska avståndsmätningssystem har tagits i bruk och genomfört de schemalagda viktiga uppgifterna. Bland dem togs laserfilmsteodoliterna 718 och G-179 i bruk och genomförde uppgifterna framgångsrikt; det första fullständiga laserspårnings- och avståndsradarfälttestet var framgångsrikt; den första praktiska infraröda laserradarn (G-168) designades och färdigställdes och överlämnades till användarna; taktiska militära laseravståndsmätare (artilleri, stridsvagn, handhållen) massproducerades. Den tredje generationens konstgjorda satellitlaseravståndssystem byggdes och togs i bruk och nådde internationella standarder. Avståndsnoggrannheten för första generationens ruby ​​SLR-system är meternivå, noggrannheten för andra generationens YAG Q-switched laser är decimeternivå, och noggrannheten hos tredje generationens lägeslåsta laser plus mikrodatorsystem är centimeter-nivå på ett avstånd som är större än 8,000 kilometer. Stationer har etablerats i Shanghai, Wuhan, Changchun, Peking, etc., som bildar China Network, och data deltar i internationella utbyten.
2. Inertial confinement fusion (ICF) laserdrivrutin - "Shenguang"-serien Under ledning av Wang Ganchang och Wang Daheng började den kinesiska vetenskapsakademin och China Academy of Engineering Physics tillsammans ta itu med viktiga problem på 1980-talet, åtog sig utvecklingen av "Shenguang"-serien lasersystem och ICF fysiska experiment, och uppnått internationellt kända prestationer. Bland dem byggdes "Shenguang-I"-laserenheten 1986, med en uteffekt på 2 biljoner watt, och nådde den avancerade nivån för liknande internationella enheter. "Shenguang-I" har varit i drift i 8 år i rad och har uppnått ett antal fysiska resultat i världsklass inom banbrytande områden som ICF och röntgenlasrar. På 1990-talet utvecklades enheten "Shenguang-II" med fyra gånger större skala och mer avancerad prestanda och är på väg att tas i drift. 1995 godkändes ICF som ett projekt i "863-planen" och började utveckla en gigantisk laserdrivrutin över flera sekel - enheten "Shenguang-III". Den övergripande designen och nyckelteknologiska forskningen har uppnått en rad resultat på hög nivå.
3. Nya lasrar Två högeffekts kontinuerliga kemiska lasrar, 3.8-mikron fluordeuteriumlaser (DF) och 1.315-mikron kortvågig syre-jodlaser (COIL), har gjort genombrott, med kraft och strålkvalitet näst efter USA, och nått den nuvarande internationella nivån. När det gäller röntgenlasrar har kollisionsmekanismen för mjuka röntgenlasrar av neongermanium (våglängder på 23,2 nanometer och 23,6 nanometer) uppnått förstärkningsmättnad och har en strålkvalitet nära diffraktionsgränsen, rankad på internationell ledande nivå ; forskningen på sammansatta pumpade röntgenlasrar har erhållit en serie nya spektrallinjer som rapporterats för första gången i världen och har avancerat till en kort våglängd på 4,68 nanometer. Frielektronlasrar och avstämbara lasrar med flera våglängder har också gjort glädjande framsteg.
4. Kinesiska helt nya kristaller blir globala. Mitt lands BBO, LBO kristaller, samt KTP, titanium safir och andra kristaller som uppfunnits av Kina har ett gott rykte på den internationella marknaden för sin utmärkta kvalitet och upptar en viss andel.
Även om prototypen för laserindustrin hade dykt upp inom bearbetning (laserborrning), medicinsk utrustning och avståndsmätning redan på 1960-talet, var det bara sporadisk och spridd småskalig forsknings- och utvecklingsproduktion vid den tiden, och lyckades inte bilda ett klimat . Det var inte förrän reformen och öppnandet som Kina verkligen fick uppmärksamhet och började rejält, särskilt under den politiska inriktningen att "utveckla högteknologi och förverkliga industrialiseringen", som mitt land hade en riktig laserindustri.
I januari 1987 bildades China Optical Industry Association, och döptes senare om till China Optical and Optoelectronic Industry Association, som har en lasergren. Enligt branschorganisationens undersökningsstatistik om statusen för mitt lands laserindustri 1998, finns det cirka 100 stora laserproduktproduktionsenheter i landet, med 6 400 anställda och en genomsnittlig försäljning på 125,000 yuan per person, huvudsakligen distribueras i Hubei, Peking och Shanghai. mitt lands laserindustri ökade från 100 miljoner yuan 1988 till 800 miljoner yuan 1998, med en genomsnittlig årlig tillväxt på 22,3 %, och den totala försäljningen på 10 år nådde 4,12 miljarder yuan. 1998 nådde exporten 11,2 miljoner US-dollar, vilket motsvarar 11,6 % av det totala värdet.