A lézeres jelölőgép áttekintése és lehetősége

A "lézer" szó a "LASER" szó szerinti fordítása. A LASER eredetileg egy speciális kifejezés, amely a stimulált sugárzás általi fényerősítés kezdőbetűiből állt. Hazámban „lézerre”, „fénylézerre”, „fénystimulált emissziós erősítőre” stb. fordították. 1964-ben Qian Xuesen akadémikus javasolta a „lézer” nevet, amely nemcsak a „stimulált” tudományos jelentését tükrözi. emisszió", hanem azt is mutatja, hogy ez egy nagyon erős új fényforrás. Helyénvaló, élénk és tömör, és hazám tudományos közössége egyhangúlag elismerte és használja.
Kína első lézerének 1961-es sikeres kifejlesztése óta, a lézeres tudományos kutatási, oktatási, gyártási és felhasználási egységek országszerte végzett közös erőfeszítéseivel országom egy lézertechnológiai területet alakított ki teljes kategóriákkal, haladó szinttel és széles körű alkalmazással. örömteli előrehaladást ért el az iparosításban, pozitívan járult hozzá hazám tudományához és technológiájához, nemzetgazdaságához és honvédelmi építkezéséhez, és helyet szerzett a nemzetközi színtéren is.
1957-ben Wang Daheng és mások létrehozták az első professzionális optikai kutatóintézetet hazámban Csangcsunban, a Kínai Tudományos Akadémia (Changchun) Optikai, Precíziós Műszerek és Mechanikai Intézetét (rövidítve "IOM"). Az idősebb generációs szakértők vezetése alatt rohamosan nőtt fel fiatal tudományos és technológiai dolgozók csoportja, akik között Teng Hsziming kiemelkedő képviselője volt. Már 1958-ban, nem sokkal azután, hogy megjelentek Schawlow és Townes amerikai fizikusok híres tanulmánya a lézer elvéről, aktívan szorgalmazta ennek az új technológiának a kifejlesztését, és rövid időn belül összegyűjtött egy csapatot fiatalokból és középkorúakból. -idős kutatók innovatív szellemiséggel, és számos ötletet és kísérleti sémát terjesztettek elő a fényforrások fényerejének, egységszínének és koherenciájának javítására. 1960-ban megjelent a világ első lézere. 1961 nyarán Wang Zhijiang vezetésével sikeresen kifejlesztették országom első rubinlézerét. A következő néhány évben a lézertechnológia gyorsan fejlődött, és számos haladó eredményt hozott. Sikeresen fejlesztettek ki különféle szilárd-, gáz-, félvezető- és kémiai lézereket. Az alapkutatásban és a kulcsfontosságú technológiákban egy sor új koncepciót, módszert és technológiát (például üreges Q mutáció és tükör Q moduláció, utazóhullám-erősítés, réniumionok alkalmazása, szabad elektronoszcillációs sugárzás stb.) javasoltak és valósítottak meg. , amelyek közül sok eredeti.
Ugyanakkor a lézereket, mint új fényforrásokat, kiváló tulajdonságokkal, például nagy fényerővel, nagy irányíthatósággal és kiváló minőséggel, gyorsan alkalmazták a különböző műszaki területeken, erős vitalitást és versenyképességet mutatva. Ami a kommunikációt illeti, 1964 szeptemberében lézerekkel demonstrálták a televíziós képek átvitelét, 1964 novemberében pedig 3-30 km hívást értek el. Ipari szempontból 1965 májusában a lézeres lyukasztógépeket sikeresen alkalmazták a huzalhúzó stancolási stancolások gyártásában, jelentős gazdasági előnyökkel. Az orvostudományban 1965 júniusában a lézeres retinahegesztőket állatokon és klinikailag is tesztelték. Honvédelmi szempontból 1965 decemberében sikeresen kifejlesztették a lézeres diffúz reflexiós távolságmérőt (10 méter/10 kilométer pontossággal), 1966 áprilisában pedig a távirányítású impulzuslézeres Doppler sebességmérőt.
Elmondható, hogy a kezdeti szakaszban hazám lézertechnológiája rohamosan fejlődött, mennyiségben és minőségben is megközelítette az akkori nemzetközi szintet. Hazám modern tudományos és technológiai fejlődésének történetében ritka, hogy egy innovatív technológia ilyen gyorsan utolérje a világ haladóit. Ezek az eredmények, különösen a fizikai ötletek és műszaki megoldások tényleges lézeres eszközökké való zökkenőmentes átalakításának képessége elsősorban az Optikai és Mechanikai Intézet által az évek során felhalmozott átfogó képességeknek és szilárd alapoknak köszönhető a műszaki optika, precíziós gépek és elektronikai technológia területén. Kellő technikai támogatás nélkül nehéz egy új technológia kifejlesztéséhez szükséges légkört kialakítani.
A lézertudomány és -technológiai ipar kezdettől fogva nagy figyelmet kapott a vezetői és tudományos menedzsment részlegektől. Akkoriban Zhang Jinfu, a Kínai Tudományos Akadémia alelnöke felvetette egy professzionális lézerkutató intézet létrehozásának ötletét, amelyet hamarosan jóváhagyott az Állami Tudományos és Technológiai Bizottság és az Állami Tervezési Bizottság. Nie Rongzhen alelnök, aki a tudományért és a technológiáért volt felelős, szintén külön utasítást adott: Az intézetet Sanghajban kell felépíteni, amely jó ipari alapokkal rendelkezik, és elősegíti ennek az új technológiának a fejlesztését.
Az 1964-ben piacra dobott "6403" nagyenergiájú neodímium üveglézerrendszer, az 1965-ben indult nagy teljesítményű lézerrendszer és a magfúziós kutatás, valamint 1966-ban 15 féle katonai lézergép kidolgozása, átfogósága és nagy nehézségi nehézsége miatt. , hatékonyan vezérelték és támogatták a lézertechnológia fejlődését Kínában. Bár hazám lézertudományi és technológiai ipara is elszenvedte a „kulturális forradalom” katasztrófáját, mégis nehezen élte túl, és kulcsfontosságú projektek támogatásával értékes előrehaladást ért el.
1 A "6403" nagy energiájú neodímium üveglézerrendszert 1964-ben vezették be. Végül műszaki szempontból megállapították, hogy a hőhatás alapvető műszaki akadály, és 1976-ban leállították. E projekt történelmi hozzájárulása a A nagyenergiájú lézertechnológia fejlődése nem hagyható figyelmen kívül. Hazám lézertechnológiáját magasabb szintre emelte. Eredményei elsősorban a következőkben nyilvánulnak meg:
(1) Egy nagy kaliberű (120 mm-es) mérnöki léptékű oszcillációs-erősítő lézerrendszert építettek, 320 000 joule maximális kimeneti energiával; a sugárminőség javítása után elérte a 30,000 joule-t.
(2) A rendszertechnológiai integráció megtörtént, a céllövészet sikeresen lezajlott. A 80 mm-es alumínium céltárgyat beltéren 10 méterről, a 0,2 mm-es alumínium céltárgyat pedig 2 kilométerről szabadban hatolták át. Az erős lézersugárzás biológiai hatásait és anyagkárosodási mechanizmusát szisztematikusan tanulmányozták.
(3) Első alkalommal tárták fel magát a lézerrendszert erős fény által okozott fénykárosodás jelenségét és mechanizmusát.
4 laplézerek, oszcilláció-szkennelés erősítő lézerrendszerek és éksugaras minőségdiagnosztika.
(5) A lézeralkatrészek és a támogató technológiák áttörő fejlesztéseket értek el, mint például az alacsony abszorpciós és nagy egyenletességű neodímium üveg olvasztási eljárás, a nagy energiájú impulzusos xenon, a nagy szilárdságú dielektromos film, a nagy kaliberű (1,2 méteres) optikai precíziós feldolgozás, stb.
(6) Technikai gerinccsapatok egy csoportját nevelték és képezték ki.
1. Nagy teljesítményű lézerrendszer és magfúziós kutatás 1964-ben Wang Ganchang önállóan javasolta a lézerfúziós kezdeményezést, és a projektet 1965-ben hozták létre a kutatás elindítására. Több év kemény munka után megépült egy nanoszekundumos lézerkészülék 10 (superscript 10) watt kimeneti teljesítménnyel, és 1973 májusában neutronokat állítottak elő először alacsony hőmérsékletű szilárd deutérium céltárgyakon, szobahőmérsékletű lítium-deuterid céltárgyakon, ill. deuterált polietilén. 1974-ben sikeresen kifejlesztették hazám első többutas chipes erősítőjét, amely 10-szeresére növelte a lézer kimeneti teljesítményét és egy nagyságrenddel a neutronhozamot. A nemzetközi centripetális kompressziós elv megfejtése után 1976-ban aktívan nyomon követtük és kifejlesztettünk egy hatsugaras lézerrendszert, amely besugározta a gázzal töltött üveghéj célpontját, és közel 100-szoros térfogatsűrítést ért el. A jelentős áttörések sorozata lehetővé tette hazám lézerfúziós kutatásának, hogy bekerüljön a világ legfejlettebb soraiba, és megalapozta a jövőbeni hosszú távú fenntartható fejlődést.
2. Katonai lézerkutatás 1966 decemberében az Országos Védelmi Tudományos és Technológiai Bizottság katonai lézertervezési értekezletnek adott otthont, amelyen 48 egységből több mint 130 ember vett részt. Az ülésen fejlesztési tervet fogalmaztak meg, amely 15 féle lézeres komplett gépet és 9 támogató technológiát tartalmaz. Bár hivatalosan nem hagyták jóvá, mégis jótékony szerepet játszott a fejlesztés előmozdításában. A következő években számos fontos eredmény született ezen a területen. Például:
(1) A céltávolság lézeres távolságtechnológiájának kezdeti tesztelése sikeres volt: YAG Q-kapcsolt lézerrel 20 Hz ismétlési frekvenciával a távolsági pontosság 2 méternél jobb, a maximális mérési távolság 660 kilométer volt. A teodolithoz hozzáadva a repülő célpont egyállomásos pályameghatározását tudja elérni. Ez az eredmény megteremtette a szükséges feltételeket az interkontinentális rakéta visszatérési szakaszának pályamérésének későbbi befejezéséhez.
(2) Rubin lézeres műhold hatótávolsága: sikeresen megmérte az amerikai Expl-27, 29 és 36 kísérleti műholdakat, amelyek maximális mérhető távolsága 2300 kilométer és körülbelül 2 méteres pontosság. Ez a mesterséges műhold mérési eredményeinek első generációja, amely megalapozza a jövőbeni mesterséges műholdat, amely nagyobb távolságra és nagyobb pontossággal méri.
(3) Ruby lézerradar és légi infravörös lézerradar, amely először valósította meg a repülőgépek föld-levegő és levegő-levegő nyomon követését és távolságtartását.
(4) Lézeres légi vizsgáló műszer: A lézeres távolságmérőt és a légikamerát kombinálva a repülőgép földi felmérést végez a távoli területek és egyéb összetett terepek feltérképezésére. Az ismétlési sebesség 6-szor/perc, a mérési pontosság 1 méter.
(5) Földágyús lézeres távolságmérő: Önállóan képes elvégezni a megfigyelés, a távolságmérés, a szögmérés (irány és emelkedési szög) és a mágneses tű tájolás funkcióit. A hatótávolság 300-10,000 méter, a pontosság pedig 5 méter. A lézeres alkalmazások tekintetében az Nd:YAG lézeres kommunikáció (3-12 csatorna), a He-Ne lézerkommunikáció és az egy/három csatornás félvezető lézeres kommunikáció sikeres volt a kommunikációs tesztekben; orvosi berendezéseket, például Nd:YAG lézerszikét, CO2 lézerszikét és lézeres iridectomiás műszereket is használatba vettek; A lézerholográfia, a lézerholográfia alkalmazása a síkbeli fotoelaszticitásban, a pulzáló lézerdinamikus holográfia és a Raman-spektrofotométerek a metrológiatudomány új eszközeivé váltak; CNC lézervágó gépeket, lézerkollimátorokat, izotópos kén lézeres leválasztását, mezőgazdasági kutatásokhoz folyékony lézereket, nagyképernyős navigációs kijelzőket is alkalmaztak az iparban és a mezőgazdaságban. Az 1978 márciusában megrendezett Országos Tudományos Konferencián közel 80 lézerprojektet díjaztak, köztük mintegy 70 polgári és mintegy 10 katonai terméket, amelyek átfogóan tükrözték hazám lézertechnológiai fejlesztésének ebben az időszakban elért eredményeit.
A reform és a nyitás óta a lézertechnológia soha nem látott fejlődési lehetőségekhez jutott. Az elmúlt 20 év során a lézertudomány és -technológia példátlan fejlődésen ment keresztül, szembenézve az alkalmazások, a világ és a jövő előtt, és számos nemzetközileg fejlett vívmány jelent meg, amelyek szilárd alapot teremtenek a 21. századhoz.
1980 májusában rendezték meg az első nemzetközi lézerkonferenciát Sanghajban és Pekingben, 218 küldött (66 külföldről) és 113 jelentés (65 külföldről) részvételével. Teng Hsziao-ping elvtárs szeretettel fogadta a kínai és külföldi küldötteket. A második és harmadik nemzetközi konferenciát 1983-ban Kantonban és 1986-ban Xiamenben tartották, ami sok évre megváltoztatta a lézertechnológia zárt működésének helyzetét hazámban, és kezdett globálissá válni. A fiatal tudományos és technológiai tehetségek nagy része külföldre ment továbbtanulni, és a kiemelkedő tehetségek jelentős része tanulmányaik befejezése után visszatért Kínába.
A magas szintű kutató-fejlesztő központ kialakítása érdekében a tudományos kutatócsoportot és az elrendezést aktívan alakították, számos országos kulcslaboratóriumot, nyílt laboratóriumot, országos mérnöki kutatóközpontot és ipari-egyetemi-kutató szervezetet hoztak létre. Nemzetközileg fejlett műszerekkel és létesítményekkel, magas szintű tudományos és technológiai adottságokkal, valamint viszonylag rugalmas működési mechanizmusával fontos szerepet játszik a lézeres tudományos és technológiai vívmányok átalakításában, az önálló szellemi tulajdonjogok megteremtésében és a lézertechnika népszerűsítésében. technológiai iparosítás.
A lézertechnológia számos nemzeti stratégiai tudományos és technológiai tervben kapott jelentőséget. A „863” terv hét fő területe között szerepel a lézertechnológia és az optoelektronikai technológia (beleértve az információs területen használt lézertechnológiát is), és 1995-ben hozzáadták a „tehetetlenségi fúzió” témáját. Az optoelektronikai technológiával kapcsolatos védelmi előkutatás hivatalosan is részlegek közötti projektként jött létre, amely magában foglalja a lézertechnológiát is. A lézertechnológia a nemzeti "hatodik ötéves terv" és a "hetedik ötéves terv" fő projektjeként szerepelt. Emellett az Országos Természettudományi Alapítvány 1986 és 1998 között évente átlagosan 27,6 lézerprojektet finanszírozott. Ezek az államilag támogatott tervek teljes körűen bemutatásra kerültek, szigorúan kiválasztottak, és jelentős nemzetgazdasági és honvédelmi építési jelentőséggel bírnak. Számos lézerkutató egység kezdeményezte szervezeti rendszerének és működési mechanizmusának megreformálását is, a piac felé fordulva, ösztönözve az innovációt, és erőteljesen elősegítve a tudományos és technológiai vívmányok áruvá alakítását, és örömteli eredményeket értek el.
A lézerkutatás mélyrehatóan fejlődött, folyamatosan olyan célokat követve, mint a magas sugárminőség, a nagy stabilitás, a hosszú élettartam, a rövid impulzusok és a hangolható hullámhossz. Ebben az időszakban a lézertechnológia gyümölcsöző eredményeket ért el, amelyek közül sok jelentős alkalmazási értékkel bír, és nemzetközi haladó szintet ért el. A reprezentatív eredmények a következők:
1. Távolságmérés és műholdas mérés A gyakorlati távolságmérő rendszerek új generációja került használatba, és teljesítette az ütemezett fontos feladatokat. Közülük a 718 és a G-179 lézerfilm teodolit került használatba és sikeresen teljesítette a feladatokat; sikeres volt az első teljes lézeres nyomkövető és távolságmérő radar teszt; megtervezték, véglegesítették és átadták a felhasználóknak az első praktikus infravörös lézerradart (G-168); taktikai katonai lézeres távolságmérőket (tüzérségi, tankos, kézi) sorozatban gyártottak. A harmadik generációs mesterséges műhold lézeres távolságmérő rendszer megépítése és használatbavétele elérte a nemzetközi szabványokat. Az első generációs rubinos SLR rendszer hatótávolsága méteres, a második generációs YAG Q-kapcsolt lézeré deciméter, a harmadik generációs üzemmódzárolt lézer plusz mikroszámítógépes rendszeré 8,000 kilométernél nagyobb távolságban centiméteres szinten van. Állomásokat létesítettek Sanghajban, Vuhanban, Csangcsunban, Pekingben stb., amelyek a Kínai Hálózatot alkotják, és az adatok részt vesznek a nemzetközi cserében.
2. Inerciális bezárású fúziós (ICF) lézermeghajtó - "Shenguang" sorozat Wang Ganchang és Wang Daheng irányítása alatt a Kínai Tudományos Akadémia és a Kínai Mérnöki Fizikai Akadémia az 1980-as években közösen kezdett el foglalkozni a kulcsproblémákkal, vállalta a fejlesztést. a "Shenguang" sorozatú lézerrendszer és az ICF fizikai kísérletei, valamint nemzetközileg elismert eredményeket ért el. Közülük a "Shenguang-I" lézerkészülék 1986-ban készült, 2 billió watt kimenő teljesítménnyel, amely eléri a hasonló nemzetközi eszközök haladó szintjét. A "Shenguang-I" 8 egymást követő éve működik, és számos világszínvonalú fizikai eredményt ért el az olyan élvonalbeli területeken, mint az ICF és a röntgenlézerek. Az 1990-es években kifejlesztették a négyszer nagyobb léptékű és fejlettebb teljesítményű "Shenguang-II" készüléket, és hamarosan üzembe helyezik. 1995-ben az ICF-et a „863 Terv” projektjeként hagyták jóvá, és megkezdték egy évszázadokon átívelő óriási lézer-meghajtó – a „Shenguang-III” eszköz – fejlesztését. Az átfogó tervezés és a kulcsfontosságú technológiai kutatás számos magas szintű eredményt ért el.
3. Új lézerek Két nagy teljesítményű, folyamatos hullámú kémiai lézer, a 38-mikron fluor-deutériumlézer (DF) és az 1315-mikronos rövidhullámú oxigén-jód lézer (COIL), áttörést értek el, a teljesítmény és a fénysugár minősége az Egyesült Államok után a második helyen áll, és elérte a jelenlegi nemzetközi szintet. Ami a röntgenlézereket illeti, a neon-germánium lágy röntgenlézerek ütközési mechanizmusa (23,2 nanométer és 23,6 nanométer hullámhosszúságú) telítettséget ért el, és a sugár minősége megközelíti a diffrakciós határt, ezzel a nemzetközi élvonalat foglalja el. ; a vegyületszivattyús röntgenlézerekkel kapcsolatos kutatás során a világon először jelentettek új spektrális vonalak sorozatát, amelyek rövid, 4,68 nanométeres hullámhosszra fejlődtek. A szabad elektronlézerek és a több hullámhosszon hangolható lézerek is örvendetes fejlődést értek el.
4. A vadonatúj kínai kristályok világméretűvé válnak Hazám BBO, LBO kristályai, valamint a KTP, titánzafír és más, Kína által feltalált kristályok kiváló minőségük miatt jó hírnévnek örvendenek a nemzetközi piacon, és bizonyos részesedést foglalnak el.
Bár a lézeripar prototípusa már az 1960-as években megjelent a feldolgozásban (lézerfúrásban), az orvosi berendezésekben és a távolságmérésben, akkor még csak szórványos és elszórt kisüzemi kutatás-fejlesztési termelés volt, és nem tudott klímát kialakítani. . Kína csak a reform és a nyitás után kapott igazán figyelmet, és kezdett el érdemben, különösen a "csúcstechnológia fejlesztése és az iparosítás megvalósítása" politikai orientációja alatt, hogy hazámban igazi lézeripar alakult ki.
1987 januárjában megalakult a Kínai Optikai Ipari Szövetség, amelyet később a Kínai Optikai és Optikai Ipari Szövetségnek neveztek el, amely lézerággal rendelkezik. Az iparági szövetség hazám lézeriparának helyzetére vonatkozó felmérési statisztikái szerint 1998-ban az országban körülbelül 100 fő lézertermék-gyártó egység működik, 6400 alkalmazottal és személyenként 125000 jüan átlagos értékesítéssel. főleg Hubeiben, Pekingben és Sanghajban forgalmazzák. hazám lézeripara az 1988-as 100 millió jüanról 1998-ban 800 millió jüanra nőtt, átlagosan 22,3%-os éves növekedéssel, és a teljes értékesítés 10 év alatt elérte a 4,12 milliárd jüant. 1998-ban az export elérte a 11,2 millió USA dollárt, ami a teljes érték 11,6%-át tette ki.