Огляд і перспективи лазерної маркувальної машини

Слово «лазер» є дослівним перекладом «ЛАЗЕР». ЛАЗЕР спочатку був спеціальним терміном, що складався з ініціалів підсилення світла шляхом стимульованого випромінювання випромінювання. У моїй країні це було перекладено як «лазер», «світловий лазер», «підсилювач світлостимульованого випромінювання» тощо. У 1964 році академік Цянь Сюсен запропонував назву «лазер», яка не лише відображає наукове значення «стимульованого випромінювання». випромінювання», але також показує, що це дуже сильне нове джерело світла. Він доречний, яскравий і стислий, і був одноголосно визнаний і використовувався науковою спільнотою в моїй країні.
Після успішної розробки першого лазера в Китаї в 1961 році завдяки спільним зусиллям лазерних наукових досліджень, навчання, виробництва та використання підрозділів по всій країні моя країна сформувала сферу лазерних технологій із повними категоріями, передовим рівнем і широким застосуванням, і має досяг приємного прогресу в індустріалізації, зробивши позитивний внесок у науку і техніку моєї країни, національну економіку та національне оборонне будівництво, а також завоював місце на міжнародній арені.
У 1957 році Ван Дахен та інші заснували перший професійний оптичний дослідницький інститут у моїй країні в Чанчуні, Інститут оптики, точних приладів і механіки Китайської академії наук (Чанчунь) (скорочено «IOM»). Під керівництвом старшого покоління експертів швидко виросла група молодих науково-технічних працівників, яскравим представником яких був Ден Сімін. Уже в 1958 році, незабаром після того, як була опублікована знаменита стаття про принцип лазера американських фізиків Шавлоу і Таунса, він активно виступав за розвиток цієї нової технології і за короткий проміжок часу зібрав команду молодих і середніх спеціалістів. Дослідники похилого віку з новаторським духом і висунули велику кількість ідей та експериментальних схем для покращення яскравості, одиничного кольору та когерентності джерел світла. У 1960 році був запущений перший у світі лазер. Влітку 1961 року під керівництвом Ван Чжіцзяна був успішно розроблений перший у моїй країні рубіновий лазер. У наступні кілька років лазерна технологія швидко розвивалася і дала ряд передових досягнень. Були успішно розроблені різні типи твердотільних, газових, напівпровідникових і хімічних лазерів. У фундаментальних дослідженнях і ключових технологіях запропоновано та впроваджено низку нових концепцій, методів і технологій (таких як мутація Q порожнини та дзеркальна Q модуляція, посилення біжучої хвилі, використання іонів ренію, випромінювання вільних коливань електронів тощо). , багато з яких оригінальні.
У той же час, як нове джерело світла з чудовими характеристиками, такими як висока яскравість, висока спрямованість і висока якість, лазери швидко почали застосовуватися в різних галузях техніки, демонструючи сильну життєздатність і конкурентоспроможність. Що стосується зв’язку, у вересні 1964 року лазери використовувалися для демонстрації передачі телевізійних зображень, а в листопаді 1964 року було досягнуто 3-30 км викликів. З точки зору промисловості, у травні 1965 року лазерні машини для штампування були успішно використані у виробництві штампів для волочіння дроту, досягнувши значних економічних переваг. У медицині в червні 1965 року лазерні зварювачі сітківки ока були випробувані на тваринах і клінічно. Що стосується оборони країни, то в грудні 1965 року було успішно розроблено лазерний далекомір дифузного відбиття (з точністю до 10 метрів/10 кілометрів), а в квітні 1966 року — дистанційно керований імпульсний лазерний доплерівський вимірювач швидкості.
Можна сказати, що на початковому етапі лазерна технологія моєї країни швидко розвивалася, і як кількість, так і якість на той час були близькі до міжнародного рівня. Рідко трапляється в історії сучасного науково-технічного розвитку в моїй країні, щоб інноваційна технологія могла так швидко наздогнати світові передові ряди. Ці досягнення, особливо здатність плавно перетворювати фізичні ідеї та технічні рішення в реальні лазерні пристрої, головним чином пов’язані з всебічними можливостями та міцною основою, накопиченою Інститутом оптики та механіки в галузі технічної оптики, точних машин та електронних технологій протягом багатьох років. Важко сформувати клімат для розвитку нової технології без достатньої технічної підтримки.
Лазерна науково-технічна галузь з самого початку отримувала велику увагу з боку керівництва та відділів наукового менеджменту. У той час Чжан Цзіньфу, віце-президент Китайської академії наук, запропонував ідею створення професійного лазерного науково-дослідного інституту, яка незабаром була схвалена Державною комісією з науки і технологій і Державною комісією з планування. Віце-прем'єр Не Жунчжень, який відповідав за науку і технології, також дав спеціальну вказівку: Інститут слід побудувати в Шанхаї, який має гарну промислову основу і сприяє розвитку цієї нової технології.
Високоенергетична лазерна система з неодимового скла "6403", запущена в 1964 році, дослідження високопотужної лазерної системи та ядерного синтезу розпочато в 1965 році, а розробка 15 типів військових лазерних машин, сформульована в 1966 році, завдяки їх комплексності та високій складності , ефективно стимулювали та сприяли розвитку лазерних технологій у Китаї. Хоча лазерна науково-технічна галузь моєї країни також зазнала катастрофи «Культурної революції», вона все одно пережила труднощі та досягла цінного прогресу завдяки підтримці ключових проектів.
1 Високоенергетична лазерна система з неодимового скла «6403» була запущена в 1964 році. Нарешті, з технічної точки зору було визначено, що тепловий ефект є основною технічною перешкодою, і її було припинено в 1976 році. Історичний внесок цього проекту в Не можна ігнорувати розвиток високоенергетичних лазерних технологій. Це вивело лазерні технології моєї країни на вищий рівень. Його досягнення в основному проявляються в:
(1) Створено лазерну систему підсилення коливань великого калібру (120 мм) інженерного масштабу з максимальною вихідною енергією 320,000 джоулів; після покращення якості променя досягла 30,000 джоулів.
(2) Інтеграція системної технології була досягнута, і експеримент зі стрільбою по мішенях був успішно проведений. Алюмінієва ціль діаметром 80 мм була пробита на відстані 10 метрів у приміщенні, а алюмінієва ціль діаметром 0,2 мм була пробита на відстані 2 кілометрів поза приміщенням. Систематично досліджено біологічну дію та механізм пошкодження матеріалу потужним лазерним випромінюванням.
(3) Вперше виявлено явище та механізм світлового пошкодження самої лазерної системи сильним світлом.
(4) Вперше важливість і фізичне значення якості лазерного променя були глибоко зрозумілі, і було прийнято низку інноваційних технологій для покращення якості променя, таких як лазери з нестабільним резонатором на рівні 10 000 джоулів, листові лазери, лазерні системи посилення сканування коливань і діагностика якості клинового променя.
(5) Лазерні компоненти та допоміжні технології зробили проривні вдосконалення, такі як процес плавлення неодимового скла з низьким поглинанням і високою рівномірністю, високоенергетичний імпульсний ксенон, високоміцна діелектрична плівка, оптична точна обробка великого калібру (1,2 метра), тощо
(6) Групу технічних опорних команд було вирощено та навчено.
1. Високопотужна лазерна система та дослідження ядерного синтезу У 1964 році Ван Ганчан незалежно запропонував ініціативу лазерного термоядерного синтезу, і проект був заснований у 1965 році для початку досліджень. Після кількох років наполегливої ​​роботи було створено наносекундний лазерний пристрій із вихідною потужністю 10 (верхній індекс 10) Вт, і в травні 1973 року нейтрони вперше були отримані на низькотемпературних твердих дейтерієвих мішенях, мішенях із дейтериду літію кімнатної температури та дейтерований поліетилен. У 1974 році в моїй країні було успішно розроблено перший багатопрохідний мікросхемний підсилювач, який збільшив вихідну потужність лазера в 10 разів і вихід нейтронів на порядок. Після того, як міжнародний принцип доцентрового стиснення було розшифровано, ми активно продовжили роботу та розробили шестипроменеву лазерну систему в 1976 році, яка опромінювала наповнену газом скляну оболонку мішені та досягала майже 100-кратного об’ємного стиснення. Ця серія великих проривів дозволила дослідженням лазерного термоядерного синтезу в моїй країні вийти на перше місце у світі та заклала основу для довгострокового сталого розвитку в майбутньому.
2. Військові лазерні дослідження У грудні 1966 року Національна оборонна науково-технічна комісія провела військову нараду з планування лазерів, на якій були присутні понад 130 осіб із 48 підрозділів. На зустрічі було сформульовано план розвитку, який включає 15 типів лазерних комплектних машин і 9 допоміжних технологій. Незважаючи на те, що він не був офіційно затверджений, він все ж відіграв корисну роль у просуванні розвитку. У наступні роки в цій галузі було досягнуто ряд важливих досягнень. Наприклад:
(1) Початкове випробування технології лазерної відстані до цілі було успішним: з використанням лазера з модуляцією добротності YAG із частотою повторення 20 Гц точність визначення відстані була кращою за 2 метри, а максимальна відстань вимірювання становила 660 кілометрів. При додаванні до теодоліта він може досягти однопозиційного визначення орбіти цілі, що летить. Це досягнення створило необхідні умови для подальшого завершення вимірювання траєкторії етапу входження міжконтинентальної ракети.
(2) Супутникова локація з лазером Ruby: успішно проведено вимірювання експериментальних супутників США Expl-27, 29 і 36 з максимальною виміряною відстанню 2300 кілометрів і точністю близько 2 метрів. Це перше покоління результатів вимірювання дальності за допомогою штучного супутника, що закладає основу для майбутнього визначення дальності на штучних супутниках на більших відстанях і з вищою точністю.
(3) Лазерний радар Ruby та бортовий інфрачервоний лазерний радар, вперше реалізований відстеження та визначення дальності літаків «земля-повітря» та «повітря-повітря».
(4) Лазерний прилад для аерофотозйомки: поєднуючи лазерний далекомір і аерофотокамеру, літак виконує наземну зйомку для завершення картографування віддалених районів та іншої складної місцевості. Частота повторення становить 6 разів/хвилину, а точність вимірювання – 1 метр.
(5) Лазерний далекомір наземної гармати: він може незалежно виконувати функції спостереження, вимірювання дальності, вимірювання кута (напрямок і кут місця) і орієнтації магнітної стрілки. Дальність дії становить 300-10,000 метрів, а точність – 5 метрів. З точки зору застосування лазера, зв’язок лазера Nd:YAG (3-12 каналів), зв’язку He-Ne лазера та одно-/триканального напівпровідникового лазера успішно пройшов випробування зв’язку; медичне обладнання, таке як Nd:YAG лазерні скальпелі, CO2 лазерні скальпелі та інструменти для лазерної іридектомії також були введені в експлуатацію; лазерна голографія, застосування лазерної голографії в площинній фотопружності, імпульсна лазерна динамічна голографія та раманівські спектрофотометри стали новими засобами метрологічної науки; Машини для лазерного різання з ЧПК, лазерні коліматори, лазерне розділення ізотопів сірки, рідинні лазери для сільськогосподарських досліджень і навігаційні дисплеї з великим екраном також застосовуються в промисловості та сільському господарстві. На Національній науковій конференції, що відбулася в березні 1978 року, було нагороджено майже 80 лазерних проектів, у тому числі близько 70 цивільних продуктів і близько 10 військових продуктів, які всебічно відображали досягнення розвитку лазерних технологій моєї країни за цей період.
Після реформування та відкриття лазерна технологія отримала безпрецедентні можливості розвитку. За останні 20 років лазерна наука та технології досягли безпрецедентного прогресу, дивлячись на застосування, світ і майбутнє, і з’явилася низка передових міжнародних досягнень, що заклало міцну основу для 21-го століття.
У травні 1980 року в Шанхаї та Пекіні відбулася перша міжнародна лазерна конференція з 218 делегатами (66 з-за кордону) і 113 доповідями (65 з-за кордону). Товариш Ден Сяопін сердечно прийняв китайських та іноземних делегатів. Друга та третя міжнародні конференції відбулися в Гуанчжоу в 1983 році та Сямень в 1986 році, змінивши ситуацію закритого використання лазерної технології в моїй країні протягом багатьох років і почавши виходити на глобальний рівень. Велика кількість молодих наукових і технологічних талантів виїхала за кордон для подальшого навчання, а значна кількість видатних талантів повернулася до Китаю після завершення навчання.
Для того, щоб сформувати науково-дослідний центр високого рівня, науково-дослідна група та макет були активно скориговані, а також було створено низку національних ключових лабораторій, відкритих лабораторій, національних інженерних дослідницьких центрів та промислово-університетських дослідницьких організацій. Завдяки передовим міжнародним інструментам і обладнанням, науковим і технологічним талантам високого рівня та відносно гнучкому операційному механізму, він відіграє важливу роль у трансформації науково-технічних досягнень лазера, створенні незалежних прав інтелектуальної власності та просуванні лазерів. індустріалізація технологій.
Лазерній технології надається велике значення в багатьох національних стратегічних науково-технічних планах. Серед семи основних галузей плану "863" є лазерна технологія та оптоелектронна технологія (включаючи лазерну технологію, що використовується в інформаційній сфері), а в 1995 році була додана тема "інерційного термоядерного синтезу". Попередні оборонні дослідження оптико-електронних технологій були офіційно створені як міжвідомчий проект, який також включає лазерні технології. Лазерна технологія значилася як головний проект у національних «шостих п'ятирічках» і «сьомих п'ятирічках». Крім того, Національний фонд природничих наук фінансував у середньому 27,6 лазерних проектів на рік з 1986 по 1998 рік. Ці підтримувані державою плани були повністю продемонстровані та суворо відібрані, і вони мають велике значення для національної економіки та будівництва національної оборони. Багато лазерних дослідницьких підрозділів також взяли на себе ініціативу реформувати свої організаційні системи та операційні механізми, звернувшись до ринку, заохочуючи інновації та енергійно сприяючи перетворенню науково-технічних досягнень у товари, і досягли приємних результатів.
Лазерні дослідження отримали глибокий розвиток, постійно переслідуючи такі цілі, як висока якість променя, висока стабільність, довгий термін служби, короткі імпульси та регульована довжина хвилі. Протягом цього періоду лазерна технологія досягла плідних результатів, багато з яких мають значну прикладну цінність і досягли передового міжнародного рівня. Серед репрезентативних досягнень:
1. Вимірювання відстані та супутникове вимірювання Нове покоління практичних систем вимірювання відстані було введено в експлуатацію та виконало заплановані важливі завдання. Серед них введені в експлуатацію та успішно виконали поставлені завдання лазерні плівкові теодоліти 718 та G-179; перше повне польове випробування радара лазерного стеження та визначення дальності було успішним; перший практичний інфрачервоний лазерний радар (G-168) розроблено, завершено та передано користувачам; серійно випускалися тактичні військові лазерні далекоміри (артилерійські, танкові, ручні). Створено та введено в експлуатацію систему лазерної локації штучного супутника третього покоління, яка досягла міжнародних стандартів. Точність вимірювання дальності системи ruby ​​​​SLR першого покоління дорівнює метровому рівню, точність YAG лазера з модуляцією добротності другого покоління дорівнює дециметровому рівню, а точність третього покоління лазера з блокуванням режиму та мікрокомп’ютерної системи знаходиться на сантиметровому рівні на відстані понад 8,000 кілометрів. Станції були створені в Шанхаї, Ухані, Чанчуні, Пекіні тощо, утворюючи Китайську мережу, і дані беруть участь у міжнародних обмінах.
2. Лазерний драйвер з інерційним термоядерним синтезом (ICF) - серія "Shenguang" Під керівництвом Ван Ганчана та Ван Дахена Академія наук Китаю та Академія інженерної фізики Китаю почали спільно вирішувати ключові проблеми у 1980-х роках, розпочавши розробку лазерної системи серії "Shenguang" і фізичних експериментів ICF і досягла всесвітньо відомих досягнень. Серед них лазерний пристрій "Shenguang-I", побудований у 1986 році, з вихідною потужністю 2 трильйони Вт, що досягає передового рівня аналогічних міжнародних пристроїв. «Shenguang-I» працює 8 років поспіль і досяг ряду фізичних результатів світового рівня в передових галузях, таких як ICF і рентгенівські лазери. У 1990-х роках був розроблений і ось-ось буде введений в експлуатацію апарат «Шеньгуан-II» масштабу в чотири рази більшого і більш досконалого. У 1995 році ICF було схвалено як проект у «Плані 863» і почало розробляти гігантський лазерний драйвер, що перетинає століття, — пристрій «Шеньгуан-III». Загальний дизайн і ключові технологічні дослідження досягли ряду результатів високого рівня.
3. Нові лазери Два високопотужні безперервні хімічні лазери, 38-мікронний фтордейтерієвий лазер (DF) і 1315-мікронний короткохвильовий киснево-йодний лазер (COIL), досягли прориву, досягнувши нинішнього міжнародного рівня з потужністю та якістю променя, поступаючись лише Сполученим Штатам. Що стосується рентгенівських лазерів, механізм зіткнення неоново-германієвих лазерів м’якого рентгенівського випромінювання (довжини хвилі 23,2 нанометра та 23,6 нанометра) досягає насиченості підсилення та має якість променя, близьку до дифракційної межі, займаючи провідне місце в міжнародному рейтингу. ; Дослідження рентгенівських лазерів із комбінованою накачкою дозволили отримати ряд нових спектральних ліній, про які повідомлялося вперше в світі, і просунулися до короткої довжини хвилі 4,68 нанометра. Лазери на вільних електронах і лазери з регульованою довжиною хвилі також досягли приємного прогресу.
4. Нові кристали китайського бренду виходять на весь світ Кристали BBO, LBO моєї країни, а також KTP, титановий сапфір та інші кристали, винайдені Китаєм, користуються високою репутацією на міжнародному ринку завдяки своїй чудовій якості та займають певну частку.
Хоча прототип лазерної промисловості з’явився в обробці (лазерне буріння), медичному обладнанні та вимірюванні відстаней ще в 1960-х роках, на той час це були лише спорадичні та розрізнені дрібномасштабні дослідження та розробки, які не змогли сформувати клімат. . Справжня лазерна промисловість у моїй країні з’явилася лише після реформ і відкритості, коли Китай справді привернув увагу і почав суттєво, особливо під політичною орієнтацією на «розвиток високих технологій і реалізацію індустріалізації».
У січні 1987 року було створено Китайську асоціацію оптичної промисловості, яка пізніше була перейменована в Китайську асоціацію оптичної та оптоелектронної промисловості, яка має лазерне відділення. Згідно зі статистичними даними галузевої асоціації щодо стану лазерної промисловості моєї країни в 1998 році, у країні налічується близько 100 великих підрозділів з виробництва лазерної продукції з 6400 співробітниками та середнім обсягом продажів 125000 юанів на людину, в основному поширені в Хубеї, Пекіні та Шанхаї. Лазерна промисловість моєї країни зросла зі 100 мільйонів юанів у 1988 році до 800 мільйонів юанів у 1998 році, із середньорічним зростанням на 22,3%, а загальний обсяг продажів за 10 років досяг 4,12 мільярда юанів. У 1998 р. експорт досяг 11,2 млн. дол. США, що становило 11,6% загальної вартості.