激光技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路
光電子技術是未來信息技術發(fā)展的關鍵技術,它集中了固體物理、波導光學、材料科學、微細加工和半導體科學技術的科研成就,成為電子技術與光子技術自然結合與擴展、具有強烈應用背景的新興交叉學科,對于國家經(jīng)濟、科技和國防都具有重要的戰(zhàn)略意義。
用半導體激光二極管泵浦的固體激光器是新世紀的主要發(fā)展方向,它的體積小、重量輕、效率高、性能穩(wěn)定、可靠性好、壽命長,是目前發(fā)展最為迅速的極理想的泵浦光源。半導體激光二極管在光通訊和光信息存儲、處理方面占據(jù)了絕對的領導地位。然而激光二極管由于輻射出的光束質量遠比其它激光器差,單色性較差等原因,在對光束質量要求比較高的場合無法使用,所以一般都用來作為固體激光器的泵浦源。隨著金屬有機化學汽相沉積(MOCVD)的發(fā)展和多量子阱(MQW)技術的出現(xiàn),半導體激光器件(LD)的工作特性,無論是激光功率、閾值電流,還是運轉條件、輸出穩(wěn)定性等都有了顯著的改善,這反過來又極大地推動了固體激光技術的發(fā)展。
氣體工作的物質的譜線寬度遠比固體好,激光的單色性能較好。但由于氣體激活粒子密度遠比固體小,所以氣體激光器的體積相對比較龐大。但氣體激光器仍然是目前應用最廣泛的一種激光器,特別是準直導向、計量、材料加工、全息照相以及醫(yī)學、育種等。射頻CO2激光器放電均勻穩(wěn)定,激光光束質量好,是氣體激光器的主要發(fā)展方向,但由于極間距離很短,1-2mm,放電寬度大,10-30mm,輸出光束為長寬比值很大的矩形光斑,不同方向發(fā)散角也不同,不適合工業(yè)激光精加工。射頻信號對人體有危害,射頻激勵技術復雜成本昂貴,不便于普及和推廣,但如果可以解決上述技術難題,射頻氣體激光器大有可為。 激光器在工業(yè)加工中的應用以電子元件的封裝、醫(yī)療器械的微加工、塑料的永久性冷標刻以及微型部件立體成型等應用的增長速度最快。在以往,準分子激光器曾經(jīng)是此類應用中主要的和首選的激光源。隨著結構緊湊、具有高平均功率、高可靠性、操作簡便的半導體泵浦固體紫外激光器的出現(xiàn),情況已有所改變,這種激光器不僅能夠在某些應用領域中取代準分子激光器,而且它們的低操作成本和高可靠性等優(yōu)點毫無疑問將促進紫外微加工應用市場的飛躍和產(chǎn)品多樣化的發(fā)展。光束的衍射現(xiàn)象是限制加工部件最小尺寸的主要因素,最小可達到的聚焦點的直徑隨著波長的增加而線性增加。紫外光加工材料過程稱為“光蝕”效應,高能量的光子直接破壞材料的化學鍵是“冷”處理過程,熱影響區(qū)域微乎其微:相比之下,可見光和紅外激光器利用聚焦到加工部位的熱量來熔化材料,熱量經(jīng)過傳導會影響到周圍的材料,產(chǎn)生熱影響區(qū)域。良好的聚焦性能和冷處理兩個優(yōu)點結合在一起,使得紫外激光器可以加工極其微小的部件;不僅如此,由于大多數(shù)材料都能夠有效地吸收紫外光,從而紫外激光器有更高的靈活性和更廣的應用場合,可以被用來加工紅外和可見光激光器加工不了的材料。 激光技術和產(chǎn)業(yè)正向著全固化和超短波長,微加工,高可靠性等方向發(fā)展,而且其發(fā)展前景是不可限量的,無論是圍繞激光技術展開的應用還是其它技術中蘊涵的激光技術,激光技術必將是光電產(chǎn)業(yè)的核心,武漢·中國光谷有著最重要激光人才優(yōu)勢,而且武漢一直是中國激光產(chǎn)業(yè)基地,要進行具有規(guī)模效益的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,還需要有更好的外部環(huán)境和政策。政府可以加強基礎設施環(huán)境支撐,給企業(yè)提供廣闊的發(fā)展空間。加速技術創(chuàng)新和提高對人力資源的重視,建立全方位、多層次的光電人才教育體系,為光電產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供高素質后備軍。建立和完善適應光電產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員發(fā)展需要的終生教育體系。協(xié)調(diào)整合光電科技研發(fā)資源,形成產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強大技術源頭。制定吸引人才的政策措施,鼓勵企業(yè)通過聯(lián)合攻關,雙向交流等多種形式吸引人才。創(chuàng)造良好的商業(yè)服務環(huán)境支撐。建立高效的行政管理體制。形成良好的投融資機制。建立風險投資機制,制定優(yōu)惠政策,吸引國內(nèi)外風險投資;組織融資推介活動,促進金融資本與技術的結合。培育完善的中介服務機構,建立規(guī)范的市場體系,保護知識產(chǎn)權等。 作為激光企業(yè),在外部環(huán)境的支持下,必須不斷的完善自身素質,提高企業(yè)的技術水平和市場判斷能力,加快新產(chǎn)品的開發(fā)周期,這樣才能在中國加入WTO組織后得到進一步的發(fā)展。要想在21世紀尖端科技較量中奪魁,主要在于能否取得光電子技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的主動權。對于激光企業(yè),如果可以在技術上獲得優(yōu)先,在產(chǎn)品上重視產(chǎn)業(yè)化及規(guī)模化生產(chǎn)技術的研究,強化工藝技術,規(guī)格化生產(chǎn),注意質量及可靠性,是可以在新環(huán)境和新技術中獲得成功的。 |
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