激光切割、雕刻技術(shù)前景

世界上激光器問世是在1960年6月，中國第一臺(tái)激光器出來是在1961年9月，相差十五六個(gè)月。實(shí)際上激光器的出現(xiàn)經(jīng)過很長的 醞釀時(shí)期。今天追溯起來，激光的起源在理論上歸功于1916年愛 因斯坦提出的感應(yīng)輻射概念。

自從第一臺(tái)激光器出現(xiàn)以后，He－Ne激光器就在那一年的年 末做出來了，比固體激光器只晚了幾個(gè)月。從此以后，各種形式、各種功率的激光器就像雨后春筍般地發(fā)展起來。可以說形成了光學(xué)的一個(gè)新時(shí)代。

我們長春光機(jī)所的一些年輕人，也是在1958年出現(xiàn)激光器理論原型的時(shí)候，就想這個(gè)問題。聽到激光器問世這個(gè)消息，我們馬上就動(dòng)起來，只花了一年多一點(diǎn)的時(shí)間就做出自己的激光器。

激光器的蓬勃發(fā)展，不但使激光科學(xué)本身有強(qiáng)大的進(jìn)展，而 且在應(yīng)用方面也打開了廣闊的領(lǐng)域。我國在這方面每個(gè)時(shí)期都做 了許多工作。現(xiàn)在，實(shí)驗(yàn)方面、應(yīng)用方面、技術(shù)方面都形成了一定的隊(duì)伍和力量。我說“一定”，應(yīng)當(dāng)說跟國際上的前沿有一定的差距，但也有突出的地方。我們培養(yǎng)出一大批學(xué)術(shù)帶頭人，其中被選為兩院院士的大約十七八人。

從科技發(fā)展來看，激光有它的革命意義。自從激光出來以后，我們認(rèn)識(shí)到所有無線電里面出現(xiàn)的現(xiàn)象在光學(xué)里面都能出現(xiàn)。在這個(gè)基礎(chǔ)上就形成了所謂的非線性光學(xué)。過去我們搞光學(xué)，由于光源不夠強(qiáng)，在光與物質(zhì)的相互作用上只見到它的線性效應(yīng)。自從激光出來以后，它與物質(zhì)相互作用遠(yuǎn)超過線性范圍，這對了解物質(zhì)的性質(zhì)前進(jìn)了一大步，更能夠了解到物質(zhì)結(jié)構(gòu)中場同電磁輻射作用的關(guān)系。因此，激光的長足發(fā)展也形成了一些在物理上看起來是新的學(xué)科，有些學(xué)科是跟光學(xué)密切結(jié)合起來的。比如全息術(shù)、激光光譜學(xué)。因?yàn)榧す獾奶匦裕瑢ξ镔|(zhì)研究的細(xì)致程度、深入與以前大大不同了。激光是一種光，用于研究光譜學(xué)的問題當(dāng)然有很大的發(fā)展。特別是非線性材料，從激光應(yīng)用方面提出了各種不同的要求，向材料科學(xué)提出了許多新的問題，更重要的是探索許多新的非線性材料。我國這方面在世界上有很高的地位。

在應(yīng)用方面，激光涉及到物理學(xué)最根本的一個(gè)問題就是量測的基準(zhǔn)。自從激光出來以后，能得到非常窄的光譜線。現(xiàn)在的長度基準(zhǔn)是以在某種條件下出來的單純的激光譜線作為工作基準(zhǔn)。長度單位1米的定義是光在真空中1秒所走的距離的299792458分之一。這是個(gè)絕對的定義。這個(gè)絕對定義所以能形成，它本身也是從激光的研究認(rèn)清楚了這是自然界的一個(gè)常數(shù)。

自從用激光測距以后，整個(gè)測量技術(shù)發(fā)生了改變。今天通過空間的測量（人衛(wèi)測距），可以更好地了解地球的重力等勢面的形狀，大大改善了地球重力場模型。激光測量技術(shù)使全球范圍的定位精度大為提高。

激光這樣強(qiáng)的光是一個(gè)很好的能源。一個(gè)問題是怎么產(chǎn)生這個(gè)能源，另一個(gè)問題是怎么利用好這個(gè)能源。現(xiàn)在這種激光前沿技術(shù)稱為“強(qiáng)激光技術(shù)”。利用強(qiáng)激光來照射原子核，從原子核中把原子能釋放出來。這項(xiàng)技術(shù)叫激光核聚變。這種核反應(yīng)將來可能作為能源。現(xiàn)在在這方面做了大量的先期研究工作。

另一個(gè)發(fā)展方向就是可以把激光脈沖變得很窄。為了捕捉一個(gè)物體的快速運(yùn)動(dòng)，要用高速照相。普通高速照相達(dá)到千分之一秒，而像核反應(yīng)這種過程，起碼要到微秒（10－6秒）甚至納秒（10－9秒）數(shù)量級。假設(shè)要研究光與物質(zhì)相互作用的話，原子與原子之間、分子與原子之間的快速反應(yīng)，則要到皮秒（10－12秒）數(shù)量級。今天還在追求使脈沖變得更短，追求飛秒（10－15秒）量級。這是人類探求的一種欲望，要使脈沖短到可以觀測微觀物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的中間過程。所以超短脈沖激光器也是一個(gè)重要的發(fā)展方向。從這里我們可以看到激光對推進(jìn)認(rèn)識(shí)世界所起的作用。

既然激光可以做到千瓦以至兆瓦，自然就想到武器的問題、加工的問題。現(xiàn)在知道，激光作為有距離的殺傷武器，起碼一個(gè)脈沖要百萬焦耳以上。在工業(yè)方面，如激光用于熱處理，最典型的是激光用在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)表面的熱處理。只要用激光使汽缸表面形成一個(gè)硬化的網(wǎng)子，就可以延長它的壽命一倍以上。正因?yàn)榧す饽茉鰪?qiáng)材料壽命，使物質(zhì)改性，所以需要形成激光工。

在醫(yī)學(xué)方面，如治療視網(wǎng)膜脫落，過去是很麻煩的事，用激光焊接就很方便。利用不同波長激光與物質(zhì)相互作用的選擇性，也可以起治療作用。激光手術(shù)也是很有前途的。

全息術(shù)給我們一個(gè)很大的啟示。普通照相只利用光的強(qiáng)度，能看見圖像的輪廓和強(qiáng)度的區(qū)別。全息術(shù)不光是記錄光的強(qiáng)度，而且能把光束的波前記錄下來，正是由于波前再現(xiàn)才能獲得立體圖像。這方面加上許多新的工業(yè)和技術(shù)，特別是同光電技術(shù)的發(fā)展結(jié)合，在光學(xué)上形成了一門光學(xué)信息處理的新學(xué)科。今天實(shí)際上在信息處理上有許多問題借助光學(xué)的原理。

今天，我國倡導(dǎo)科教興國、可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。像激光這樣的現(xiàn)代技術(shù)將發(fā)揮極其重要的作用。這十幾年來，我國已將激光列入高技術(shù)計(jì)劃，今后這項(xiàng)工作不但要列入863計(jì)劃，也還要列入973計(jì)劃。激光給我們預(yù)備了很好的前景，使我們有機(jī)會(huì)來從事創(chuàng)新工作。特別是年輕一代，要看到這方面的前景，努力創(chuàng)新，必將大有可為。