激光简史—从诞生到“大连光源”

2019-06-06

北京时间2017年1月15日,一束非同凡响的激光,从中国“大连光源”发射出来。


这束激光的诞生宣告着,世界上最强的极紫外自由电子激光脉冲诞生,这束激光脉冲可以达到单个皮秒激光脉冲产生140万亿个光子,成为世界上最亮且波长完全可调的极紫外自由电子激光光源。





全世界为什么要致力研究激光技术?


激光是什么?为什么全世界发达国家都在致力于激光技术的研究。激光能给人类带来什么?


我们生活中,我们所看到的光,比如灯泡所发射出来的光,是由物质的原子获得能量后发射出来的,而这些光子,是不具有聚焦力的,会各个方向乱跑,很不团结。因此人类开始在想,怎么样才能把这些光子心往一处想,劲往一处使,从而产生强大的凝聚力和穿透力。


激光的原理在1916年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现。通过一系列的技术手段,使原子受激辐射产生出激光。简单点就是,普通光是原子主动发射出来,激光是原子受激被动发射出来 。激光具有所向披靡,威力很大,应用面极为广泛。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激辐射”改称“激光”。


激光被誉为20世纪以来,继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明!被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。通过激光,可以实现众多领域的突破。


主要应用有激光打标、激光焊接、激光切割、光纤通信、激光光谱、激光测距、激光雷达、激光武器、激光唱片、激光指示器、激光矫视、激光美容、激光扫描、等等。正因为激光涉及的领域众多且意义重大,这才导致全世界最发达的国家都在致力于激光的研究!




中国这一领域突破至关重要!


“大连光源”是我国第一台大型自由电子激光科学研究用户装置,也是当今世界上唯一运行在极紫外波段的自由电子激光装置,更是世界上最亮的极紫外光源。自由电子激光是目前世界上最先进的新一代先进光源,也是当今世界先进国家竞相发展的重要方向。激光领域的每一次突破都意义重大,更代表着权威的先进技术。


这一束光的诞生,意味着,在这一领域,中国将领先任何一个国家,提前进入“无人区”!这束极紫外自由电子激光脉冲,在其光照射区域内,几乎所有原子和分子都“无处遁形”。今天,中国再一次实现重大突破,恭喜中国!


“下一代的‘大连光源’将会有更高的亮度,光子产生的频率从每秒50次提升到100万次,平均亮度将增加1万倍。”两会期间,全国人大代表、中国科学院大连化学物理研究所研究员杨学明院士向记者表示,足够亮度的光源将观察到之前无法探及的领域。


‘大连光源’目前运行平稳,今年将被纳入中国科学院大科学装置平台。”杨学明说,“下一步,我们一方面想要建造第二个‘大连光源’,另一方面在预研下一代光源。”


杨学明解释,第一个光源产生单个皮秒(10-12秒)的激光脉冲,不能偏振;第二个光源则可以产生几十个飞秒(10-15秒)的激光脉冲,且能进行任何角度的偏振(光的角度)。


“改偏振需要安装波荡器,最开始建的时候没钱买,所以正在运行的是最基础的光源。”杨学明说,正在建造的第二个光源会成为“升级版”。如果将“大连光源”理解为iPhone6,那么正在建造的第二个光源是iPhone6S,而正在预研的下一代光源,则是能带来突破性创新的华为折叠屏手机。


下一代光源的平均亮度将一下子增加4个数量级,也就是1万倍。光子激光产生的频率从每秒50次提升到100万次。杨学明介绍,更亮、视野更清晰,将可以进行更强灵敏度的探测。例如,会看到高超飞行器的燃烧过程,也会看到激光激发的过程,甚至可以利用极紫外光源进行芯片光刻的研究。“极紫外光源能够达到十几纳米的光刻精度,未来可以作为芯片制造方法的有益补充。”




关于国奥科技GoalTech:

国奥是专注于先进制造领域关键技术的研发机构和制造商。


由香港理工大学电力电子研究中心的博士团队组成,结合了华南理工大学、深圳大学和广东工业大学的教授及博士团队,专注于高精度直线电机及驱动、直线旋转电机及驱动、先进制造装备如激光切割系统、激光打标系统等领域的研发和生产,其中独立开发的“高精度直线电机”在定位精度方面处于全国领先,“一体式直线旋转电机”实现二自由度微纳定位,软着陆功能,精准力控达0.01N,标志着该技术的全球领先地位;国奥在线式激光切割系统和全自动打标系统,采用进口光源,自主研发的软件及模组,精度实现国内领先。


国奥产品广泛用于3C行业、面板行业、半导体行业、新能源行业、精密机床、医疗设备、精密检测、自动化等领域,为客户的苛刻应用提供解决方案和研发定制。








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