走過一甲子的歲月（激情一甲子光）

2023-09-21 20:33:17

杜祥琬肖像畫 張武昌繪

1958年，美國、蘇聯科學家提出「雷射」概念。兩年後，美國人梅曼生產出世界首臺雷射器。雷射由此誕生並開啟了一個甲子的技術發展歷程。

雷射是由雷射器的特殊結構產生的「受激輻射光」，是在外來光子的激勵下產生的光。其特性是，方向性好、單色性好、亮度高、相干性高，能量在空間高度集中。這些特徵使其成為無可替代的「利器」。

在雷射發明之初，中國科學家有兩項值得稱道的貢獻：1961年，長春光學精密機械所創製成中國第一臺雷射器。1964年，王淦昌先生提出了利用雷射引發核聚變的思想。改革開放後，中國雷射科技迅猛發展，在多領域取得顯著進展。

在製造業領域，雷射技術已從輔助技術轉變為主流技術，成為製造業轉型升級的戰略性支撐之一，被譽為「萬能加工工具」。手機中90%的零部件需雷射加工。雷射增材製造、雷射修復與再製造、雷射切割與焊接、雷射表面工程、雷射微納製造等已形成完善的產業鏈。

在信息技術領域，雷射技術使信息技術由電子時代跨入光電子時代。光通信實現了海量信息遠距離傳輸；雷射顯示技術被稱為「人類視覺史上的一場革命」；漢字雷射照排是印刷業的一場革命；光存儲正向著更大數據量和長壽命存儲的方向發展；雷射雷達在大氣探測、無人駕駛、智聯網等領域發揮著無可替代的作用。

在醫療領域，雷射技術已成為一類新技術手段——包括雷射診斷和雷射治療在內的雷射醫學，憑藉其非侵入性、高解析度和豐富的對比機制，雷射診斷可以滿足臨床診治的許多需求；雷射治療技術幾乎涵蓋了臨床科室的320多種疾病，人們熟知的雷射治療近視眼、雷射美容就是其典型代表。雷射醫療日益發展成為大產業。

雷射能夠創造極致的實驗室環境條件，推動物質科學的前沿性、基礎性研究。例如，超強、超短雷射可創造宇宙極端條件和現象，使人們有可能在實驗室研究宇宙大事件的物理，給人類的未知提供某些新的認識；高亮度雷射是研究原子冷卻、凝聚態物理的得力工具；雷射對化學科學、生命科學、地球科學、材料科學的基礎性研究提供了新的可能。雷射核聚變、雷射分離同位素是雷射技術的獨特應用。五十多年來，與雷射有關的諾貝爾獎就有14項。

雷射在國防領域有許多用場，例如，用於測距、成像、指向、制導、通訊及對抗等。古人早就幻想過的「死光」，因雷射的出現而走向現實，世界上的幾個大國都在關注雷射武器的研發。

雷射技術在多個領域發揮作用的同時，也在不斷地自我進步。雷射家族的內涵越來越豐富：頻域方面，波長向極短和極長兩極擴展；波段向單頻和寬譜兩個方向發展；時域方面，超短、超快雷射發展迅速；能量域上，雷射光源向高亮度、高功率甚至高能量輸出方向發展。各種類型的雷射器如雨後春筍般發展起來，按工作物質的物性來分有：固體雷射器、氣體雷射器、液體雷射器、半導體雷射器及自由電子雷射器等；按工作模式分類有：脈衝式雷射器、連續波雷射器、可調諧雷射器等；還可按激勵方式分類(化學激勵、放電激勵、光激勵等)；按輸出雷射的特性來分類等。有文獻記載的雷射器不下千種，雷射已成為一個成員眾多的大家族。

雷射的多種應用帶動著許多光學分支學科的發展，如量子光學、強光光學、瞬態光學、大氣光學、自適應光學、非球面光學……各種應用催生了多種雷射產業，帶來了巨大的經濟和社會效益，2018年中國雷射產值達到2500億元以上。中國雷射技術的總體水平不斷提高。目前，中低端的雷射製造是強項，高端研發跟隨型產品較多，但也在加緊努力，部分技術達到國際先進甚至領先水平。雷射技術領域我國的短板首先是基礎研究弱，原始創新少；再就是雷射器件、儀器的研製能力存在明顯差距，需努力提高國產器件的性能。

雷射技術及應用是硬碰硬的事，不達到一定的技術指標體系，就實現不了相應的應用。正是這樣的硬科研，幾十年來在雷射領域的實踐中，鍛鍊成長了幾代人才。不久前，一支中青年人組成的研究團隊為了完成一項國家的科學儀器項目，實現太赫茲波段的自由電子雷射出光，並達到預定的技術指標。他們通過嚴謹的論證，確定了項目的必要性和可行性，不因一次次的挫折而動搖，而是潛心鑽研、認真解決每一個具體技術問題。只有把全系統從頭到尾都做好了，成功的曙光才會到來。現在，他們正在關鍵成功的基礎上，把系統做成一個實用的用戶裝置。

在雷射領域，科技工作者不僅要有優秀的科技素質，還要有強烈的事業心和堅忍不拔的奮鬥精神，遠離浮躁、甘於寂寞、科學求實、銳意創新是科技工作者的重要品格。雷射，正在進入第二個甲子，前景廣闊，趣味無窮，呼喚著有志青年壯大團隊，再接再厲，貢獻自己的智慧和力量!

(作者為中國工程院院士、應用物理與強雷射技術和能源專家)

本版攜手科學出版社推出