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发信人: pippen (退役.回到根据地), 信区: Green
标题: 中国激光技术发展回顾与展望
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun Jun 22 11:01:48 2003)

范滇元

（中国科学院上海光学精密机械研究所中国工程院院士）
　

“激光”一词是“LASER”的意译。LASER原是Light amplification by stimulated
emissi on of radiation取字头组合而成的专门名词，在我国曾被翻译成“莱塞”、
“光激射器” 、“光受激辐射放大器”等。1964年，钱学森院士提议取名为“激
光”，既反映了“受激辐射”的科学内涵，又表明它是一种很强烈的新光源，贴切、
传神而又简洁，得到我国科学界的一致认同并沿用至今。

从1961年中国第一台激光器宣布研制成功至今，在全国激光科研、教学、生产和使用
单位共同努力下，我国形成了门类齐全、水平先进、应用广泛的激光科技领域，并在
产业化上取得可喜进步，为我国科学技术、国民经济和国防建设作出了积极贡献，在
国际上了也争得了一席之地。

一、我国早期激光技术的发展

1957年，王大珩等在长春建立了我国第一所光学专业研究所——中国科学院（长春）
光学精密仪器机械研究所（简称“光机所”）。在老一辈专家带领下，一批青年科技
工作者迅速成长，邓锡铭是其中的突出代表。早在1958年美国物理学家肖洛、汤斯关
于激光原理的著名论文发表不久，他便积极倡导开展这项新技术研究，在短时间内凝
聚了富有创新精神的中青年研究队伍，提出了大量提高光源亮度、单位色性、相干性
的设想和实验方案。1960年世界第一台激光器问世。1961年夏，在王之江主持下，我
国第一台红宝石激光器研制成功。此后短短几年内，激光技术迅速发展，产生了一批
先进成果。各种类型的固体、气体、半导体和化学激光器相继研制成功。在基础研究
和关键技术方面、一系列新概念、新方法和新技术（如腔的Q突变及转镜调Q、行波放
大、铼系离子的利用、自由电子振荡辐射等）纷纷提出并获得实施，其中不少具有独
创性。

同时，作为具有高亮度、高方向性、高质量等优异特性的新光源，激光很快应用于各
技术领域，显示出强大的生命力和竞争力。通信方面，1964年9月用激光演示传送电视
图像，1964年11月实现3～30公里的通话。工业方面，1965年5月激光打孔机成功地用
于拉丝模打孔生产，获得显著经济效益。医学方面，1965年6月激光视网膜焊接器进行
了动物和临床实验。国防方面，1965年12月研制成功激光漫反射测距机（精度为10米
/10公里），1966年4月研制出遥控脉冲激光多普勒测速仪。

表一:我国各类激光器的“第一台”

名称研制成功时间研制人
He-Ne激光器 1963年7月邓锡铭等
掺钕玻璃激光器 1963年6月干福熹等
GaAs同质结半导体激光器 1963年12月王守武等
脉冲Ar+激光器 1964年10月万重怡等
CO2分子激光器 1965年9月王润文等
CH3I化学激光器 1966年3月邓锡铭等
YAG激光器 1966年7月屈乾华等

可以说，在起步阶段我国的激光技术发展迅速，无论是数量还是质量，都和当时国际
水平接近，一项创新性技术能够如此迅速赶上世界先进行列，在我国近代科技发展史
上并不多见。这些成绩的取得，尤其是能够把物理设想、技术方案顺利地转化成实际
激光器件，主要得力于光机所多年来在技术光学、精密机械和电子技术方面积累的综
合能力和坚实基础。一项新技术的开发，没有足够的技术支撑是很难形成气候的。

二、重点项目带动激光技术的发展

激光科技事业从一开始就得到了领导和科学管理部门的高度重视。当时中国科学院副
院长张劲夫提出建立专业激光研究所的设想，很快得到国家科委、国家计委的批准。
主管科技的聂荣臻副总理还特别批示：研究所要建在上海，上海有较好的工业基础，
有利于发展这一新技术。1964年，我国第一所，也是当时世界上第一所激光技术的专
业研究所——中国科学院上海光学精密机械研究所（简称“上海光机所”）成立。当
年12月在上海召开全国激光会议，张劲夫、严济慈出席并主持会议，140位代表提交了
103篇学术报告。

1964年启动的“6403”高能钕玻璃激光系统、1965年开始研究的高功率激光系统和核
聚变研究，以及1966年制定的研制15种军用激光整机等重点项目，由于技术上的综合
性和高难度，有力地牵引和带动了激光技术各方面在中国的发展。我国的激光科技事
业，虽然也遭遇了“文革”十年浩劫，但借助于重点项目的支撑，仍艰难地生存了下
来并取得可贵的进展。

1.“6403”高能钕玻璃激光系统 1964年启动，最后从技术上判定热效应是根本性技术
障碍，于1976年下马。这一项目对发展高能激光技术有历史贡献是不可忽视的，它使
我国激光技术的水平上了一个台阶。其成果主要表现在：
（1）建成了具有工程规模的大口径（120毫米）振荡—放大型激光系统，最大输出能
量达32万焦耳；改善光束质量后达3万焦耳。
（2）实现了系统技术集成，成功地进行了打靶实验，室内10米处击穿80毫米铝靶，室
外2公里距离击穿0.2毫米铝耙，并系统地研究了强激光辐射的生物效应和材料破坏机
理。
（3）第一次揭示了强光对激光系统本身的光损伤现象和机制。
（4）第一次深入和理解激光光束质量的重要性和物理内涵，采用了一系列提高光束质
量的创新性技术，如万焦耳级非稳腔激光器、片状激光器、振荡—扫瞄放大式激光系
统、尖劈法光束质量诊断等。
（5）激光元器件和支撑技术有了突破性提高，如低吸收高均匀性钕玻璃熔炼工艺、高
能脉冲氙气、高强度介质膜、大口径（1.2米）光学精密加工等。
（6）培养和造就了一批技术骨干队伍。

2. 高功率激光系统和核聚变研究 1964年王淦昌独立提出激光聚变倡议，1965年立项
开始研究。经几年努力，建成了输出功率10（上标10）瓦的纳秒级激光装置，并于
1973年5月首次在低温固氘靶、常温氘化锂靶和氘化聚乙烯上打出中子。1974年研制成
功我国第一台多程片状放大器，把激光输出功率提高了10倍，中子产额增加了一个量
级。在国际上向心压缩原理解密后，积极跟踪并于1976年研制成六束激光系统，对充
气玻壳靶照射，获得了近百倍的体压缩。这一系列的重大突破，使我国的激光聚变研
究进入世界先进行列，也为以后长期的持续发展奠定了基础。

3. 军用激光研究 1966年12月，国防科委主持召开了军用激光规划会，48个单位130余
人参加，会议制定了包括含15种激光整机、9种支撑配套技术的发展规划。虽未正式批
准生效，但仍起了有益的推动作用。此后的几年内，这一领域涌现了一批重要成果。
例如：

（1）靶场激光距技术初试成功：采用重复频率为20赫兹的YAG调Q激光器，测距精度优
于2米，最远测量距离达660公里，加在经纬仪上，可实现对飞行目标的单站定轨。这
一成果为以后完成洲际导弹再入段轨迹测量创造了必要条件。
（2）红宝石激光人造卫星测距：成功地对美国实验卫星Expl-27号、29号和36号进行
了测量、最远可测距离为2300公里，精度2米左右。这是第一代人造卫星的测距成果，
为以后更远距离、更高精度的人造卫星测距打下了基础。
（3）红宝石激光雷达和机载红外激光雷达，首次实现了地—空和空—空对飞机的跟踪
测距。
（4）激光航测仪：将激光测距机和航空照相机组合，由飞机机载对地航测，完成对边
远地区等复要地形的测绘。重复率6次/分，测距精度1米。
（5）地炮激光测距机：可独立完成观察、测距、测角（方向和高低角）及磁针定向等
功能。测距范围300-10000米，精度5米。在激光应用方面，Nd:YAG激光通信（3-12
路）、He-Ne激光通信、单路/三路半导体激光通信在通信试验中已获得成功；Nd:YAG
激光手术刀、CO2激光手术刀、激光虹膜切除仪等医疗设备也已投入使用；激光全息摄
影、激光全息在平面光弹中的应用，脉冲激光动态全息照相和拉曼分光光度计已成为
计量科学的新手段；数控激光切割机、激光准直仪、激光分离同位素硫、用于农业研
究的液体激光器、大屏幕导航显示器等成果也在工农业中获得了应用。 1978年3月召
开的全国科学大会上，获得奖励的激光项目有近80项，其中民品约70项，军品约10
项，综合地反映了我国激光技术发展在这一时期的成绩。

三、改革开放后取得前所未有的进步

改革开放以来，激光技术获得了空前发展的机遇。20多年来，面向应用，面向世界，
面向未来，激光科技事业取得了前所未有的进步，涌现出一批国际先进水平的成果，
为迈向21世纪打下了坚实的基础。

1980年5月，分别在上海、北京举行了第一次国际激光会议，与会代表218人（国外66
人），宣读113篇报告（国外65篇），邓小平同志亲切接见了与会中外代表。1983年在
广州和1986年在厦门又举行了第二次、第三次国际会议，改变了我国的激光技术多年
来封闭运转的局面，开始走向世界。一大批年轻科技人才出国进修，其中相当一部分
优秀人才学成归国。

为了形成高水平的研究开发中心，对科研队伍和布局进行了积极调整，先后成立了一
批国家重点实验室、开放实验室、国家工程研究中心和产学研组织。由于拥有国际先
进的仪器设备和设施，聚集了高水平的科技人才，又有较为灵活的运行机制，目前正
在为激光科技成果转化、创造自主知识产权和促进激光技术产业化发挥重要作用。

在多项国家级战略性科技计划中，激光技术受到重视。“863”计划七大领域中有激光
技术和光电子技术（包括用于信息领域的激光技术），1995年又增列了“惯性约束聚
变”主题。国防预研光电子技术作为跨部门项目正式立项，其中也包括激光技术。国
家“六五”和“七五”攻关计划，激光技术被列为重大项目。此外，国家自然科学基
金1986-1998年间年平均资助27.6个激光领域项目。这些由国家支持的计划都经过了
充分论证和严格挑选，对国民经济和国防建设具有重要意义。许多激光科研单位也主
动进行组织体制和运行机制的改革，面向市场、鼓励创新、大力促进科技成果向商品
转化，取得了可喜成绩。

激光器研究向纵深发展，不断追求高光束质量、高稳定性、长寿命、短脉冲、波长可
调谐等目标。这一时期，激光技术成果丰硕，许多具有重大应用价值和达到国际先进
水平。其中的代表性成果有：

1. 测距和测卫新一代实用测距系统投入使用，完成了预定的重要任务。其中，718和
G-179激光电影经纬仪投入使用并圆满完成任务；第一台全激光跟踪测距雷达外场试验
成功；第一台实用化红外激光雷达（G-168）设计定型，交用户使用；战术军用激光
测距仪（炮兵、坦克、手持）批量生产。建成第三代人造卫星激光测距系统反入使用
并达到国际水平。第一代红宝石SLR系统的测距精度为米级，第二代YAG调Q激光器的精
度达分米级，第三代锁模激光器加微机系统在大于8000公里距离上精度达厘米级。在
上海、武汉、长春、北京等先后建站，形成了中国网，数据参加国际交流。

2. 惯性约束聚变（ICF）激光驱动器——“神光”系列在王淦昌、王大珩的指导下，
中国科学院和中国工程物理研究院从80年代开始联合攻关，承担了“神光”系列激光
系统的研制和ICF物理实验，取得了国际瞩目的成就。其中，“神光-Ⅰ”激光装置于
1986年建成，输出功率2万亿瓦，达到国际同类装置的先进水平。“神光-Ⅰ”连续运
行8年，在ICF和X射线激光等前沿领域取得了一批国际一流水平的物理成果。90年代又
研制了规模扩大4倍、性能更为先进的“神光-Ⅱ”装置，并即将投入运行。1995年，
IC F在“863计划”中立项，开始研制跨世纪的巨型激光驱动器——“神光-Ⅲ”装
置，总体设计和关键技术研究已取得一系列高水平的成果。

3. 新型激光器两种高功率连续波化学激光器，3.8微米的氟氘激光器（DF）和1.315
微米短波长氧碘激光器（COIL），均取得突破性进展，功率和光束质量仅次于美国，
达到当前国际水平。 X射线激光方面，碰撞机制的类氖锗软X射线激光（波长为23.2纳
米和23.6纳米）达到增益饱和并具有近衍射极限的光束质量，居国际领先水平；复合
泵浦X射线激光研究获得一系列国际首次报道的新谱线，并向短波长推进到4.68纳
米。自由电子激光器和多波长可调谐激光也取得了可喜进展。

4. 中国牌新晶体走向世界我国发明的BBO、LBO晶体，以及KTP、钛宝石等晶体以优异
的质量在国际市场享有盛誉并占有一定的份额。

四、方兴未艾的激光行业

尽管早在60年代已在加工（激光打孔）、医疗器械和测距等方面出现了激光产业的雏
形，然而当时只是零星的、分散的小量研制性生产，未能形成气候。真正得到重视并
实质性起步，还是在改革开放发后，特别是“发展高技术，实现产业化”的政策导向
下，我国才有了真正意义上的激光产业。

1987年1月，中国光学行业协会成立，后改名为中国光学光电子行业协会，其下设有激
光分会。据1998年该行业协会对我国激光产业状况的调研统计，全国主要激光产品生
产单位约100多家，从业人员6400人，人均销售额12.5万元，主要分布在湖北、北京和
上海。我国的激光产业由1988年的1亿元增加到1998年的8亿元，平均年增长22.3%，10
年总销售额达41.2亿元。1998年出口1120万美元，占总值的11.6%。

按国际惯用分类方法，激光产品包括激光加工、医疗、印刷、光存储，测距准直、检
测、文娱教育中的各种激光仪器和设备，激光器件和通信用激光组件，以及激光用材
料元器件和部件等11类。在我国，销售额最大的是激光测距和准直，发展最快的是激
光加工（近两年来YAG 激光加工设备以46%-60%的速率增长，达9000万元，超过了CO2
激光加工设备）。激光医疗市场开发较早，曾以高速度增长，但现正处于低谷，销售
额在5500万元徘徊。高端产品市场几乎全被国外产品占领，但天津大学开发的TD-98型
Q开关红宝石激光治疗机以质量取胜，通过了美国FDA认证并批量出口。1998年激光器
分类表明固体激光占37.4%，半导体激光占18.5%，呈现出固体激光市场旺盛，半导体
激光迅速增长的趋势。二极管泵浦的固体激光器（脉冲、连续、单模稳频、微片、倍
频）将成为新的增长点。

由于历史原因，我们激光科研力量相对较强，而激光产业尚处幼稚产业阶段，在社会
转型时期如何抓住机遇，大力促进我国激光产业的发展，在国内外市场占有更多份
额，是广大激光工作者面临的光荣而艰巨的任务。

五、结束语

经过38年的努力，我国激光技术有了较为雄厚的技术基础，锻炼培养了一支素质较高
的队伍。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方，科技人员达数千人，包
括一批学成归国的优秀青年科学家和20多名两院院士。可以预计，我国激光科学技术
在21世纪必将有更辉煌的发展。在ICF激光驱动器、高功率化学激光器、半导体泵浦的
固体激光器、超短超强激光器、激光测距测卫、人工晶体和激光产业等方面，我国激
光科技工作者将锐意创新，攀登新的高峰。

（摘自中国科学院《2000高技术发展报告》）

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