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激光技术研究方向及未来发展分析

2017-06-07 10:14
华静一
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世界上第一台激光器诞生于1960年,我国于1961年研制出第一台激光器。

40多年来,激光技术与应用发展迅猛,已与多个学科相结合形成多个应用技术领域,比如光电技术,激光医疗与光子生物学,激光加工技术,激光检测与计量技术,激光全息技术,激光光谱分析技术,非线性光学,超快激光学,激光化学,量子光学,激光雷达,激光制导,激光分离同位素,激光可控核聚变,激光武器等等。这些交叉技术与新的学科的出现,大大地推动了传统产业和新兴产业的发展。

激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源,识别物体等的一门技术,传统应用最大的领域为激光加工技术。

激光加工技术及产业发展研究开发的重点

目前激光加工技术及产业发展研究开发的重点可归纳为:

(1)新一代工业激光器研究,目前处在技术上的更新时期,其标志是二极管泵浦全固态激光器的发展及应用。

(2)激光微细加工的应用研究。

(3)激光加工用大功率CO2和固体激光器及准分子激光器的机型研究,开发和研制专用配套的激光加工机床,提高激光器产品在生产线上稳定运行的周期。

(4)加工系统智能化,系统集成不仅是加工本身,而是带有实时检测、反馈处理,随着专家系统的建立,加工系统智能化已成为必然的发展趋势。

(5)建立激光加工设备参数的检测手段,并进行方法研究。

(6)激光切割技术研究。对现有的激光切割系统进行二次开发和产业化,提供性能好、价格便宜的2-3轴数控CO2切割机

(7)激光焊接技术研究。开展激光焊接工艺及材料、焊接工艺对设备要求及焊接过程参数监测和控制技术研究,从而掌握普通钢材、有色金属及特殊钢材的焊接工艺。

(8)激光表面处理技术研究。开展CAD/CAM技术、激光表面处理工艺、材料性能及激光表面处理工艺参数监测和控制研究,使激光表面处理工艺能较大幅度地应用于生产。

(9)激光加工光束质量及加工外围装置研究。研究各种激光加工工艺对激光光束的质量要求、激光光束和加工质量监控技术,光学系统及加工头设计和研制。

(10)开展激光加工工艺技术研究,重点是材料表面改性和热处理方面的研究和推广应用;开展激光快速成形技术的应用研究,拓宽激光应用领域。

激光技术是光电技术及产业的基础,将取代和推动传统电子信息产业

21世纪知识经济占主导地位,大力发展高新技术是迎接知识经济时代到来的必然选择。

目前全球业界公认的发展最快的、应用日趋广泛的最重要的高新技术就是光电技术,他必将成为21世纪的支柱产业。而在光电技术中,其基础技术之一就是激光技术。

科学界预测,到2005年,光电产业的产值将达到电子产业产值水平,到2010年,以光电信息技术为主导的信息产业将形成5万亿美元的产业规模,到2010年至2015年,光电产业可能会取代传统电子产业。光电技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命和进步。

21世纪的激光技术与产业的发展将支撑并推进高速、宽带、海量的光通信以及网络通信,并将引发一场照明技术革命,小巧、可靠、寿命长、节能半导体(LED)将主导市场,此外将推出品种繁多的光电子消费类产品(如VCD、DVD、数码相机、新型彩电、掌上电脑电子产品、智能手机、手持音响播放设备、摄影、投影和成像、办公自动化光电设备如激光打印、传真和复印等)以及新型的信息显示技术产品(如CRT、LCD及PDP、FED、OEL平板显示器等)并进入人们的日常生活中。

激光产品已成为现代武器的“眼睛”和“神经”,光电子军事装备将改变21世纪战争的格局。

在未来推动光电产业快速发展的进程中,激光技术与其他技术应用领域的结合有以下方面:

1.激光化学:传统的化学过程,一般是把反应物混合在一起,然后往往需要加热(或者还要加压)。

加热的缺点,在于分子因增加能量而产生不规则运动,这种运动破坏原有的化学键,结合成新的键,而这些不规则运动破坏或产生的键,会阻碍预期的化学反应的进行。

但是如果用激光来指挥化学反应,不仅能克服上述不规则运动,而且还能获得更大的好处。

这是因为激光携带着高度集中而均匀的能量,可精确地打在分子的键上,比如利用不同波长的紫外激光,打在硫化氢等分子上,改变两激光束的相位差,则控制了该分子的断裂过程。

也可利用改变激光脉冲波形的方法,十分精确和有效地把能量打在分子身上,触发某种预期的反应。

激光化学的应用非常广泛。制药工业是第一个得益的领域。应用激光化学技术,不仅能加速药物的合成,而又可把不需要的副产品剔在一旁,使得某些药物变得更安全可靠,价格也可降低一些。

又如,利用激光控制半导体,就可改进新的光学开关,从而改进电脑和通信系统。激光化学虽然尚处于起步阶段,但其前景十分光明。

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