激光光學技術在民用項目中的應用

　1、大口徑光學薄膜化學鍍膜技術

　　技術開發單位是中國科學院山西煤炭化學研究所。該技術原為高功率激光器大口徑光學薄膜系列技術，主要包括：大口徑熔石英元件減反射膜、大口徑光學倍頻晶體保護膜、大口徑氟磷酸鹽玻璃減反射膜，涉及多孔氧化硅膜、有機無機雜化聚合物膜、氟化鎂膜、氧化鈦膜、氧化鋯膜等等。

　　利用一種簡單的疏水改性方法制備了具有超級疏水性能的減反射薄膜，使膜的穩定性大大提高。發明了一種利用有機鈦前驅體制備納米晶TiO2溶膠的合成路線，所得單層薄膜折射率達到1.9。以橋式聚倍半硅氧烷為前驅體，通過溶膠凝膠法制備了KDP晶體保護膜。通過實驗和理論計算，提出利用光學薄膜的多重分形譜預測其耐激光損傷能力。研發了有序介孔氧化硅減反膜，具有極好的光學減反射性能和耐摩擦性能。

　　技術特點：采用Sol-gel化學鍍膜方法在先進國家已成為一項成熟的技術，美國和法國曾投入大量經費開發這種技術，目前在大型激光器的高功率光學元件膜層涂制過程已開始使用這種工藝。國內在這方面的研究起步較晚，且應用只集中在很少幾類晶體元件上，總體上講，目前我國大口徑光學元件化學鍍膜的研究尚處于研發階段，與美國在該領域的水平有較大差距。

　　本系列技術立足于國內原料，擁有完全自主知識產權和專有技術，制備簡單、基本不需要后處理、廉價、高性能，完全可以滿足光伏和集熱發電中的光學元件使用。

　　技術指標：

　　普通減反膜：雙面膜透射率99.9%。

　　寬譜帶減反膜：減反譜帶寬300nm～550 nm，雙面膜平均透過率99.5%。

　　疏水減反膜：雙面膜透過率達99.9 %，接觸角120～165o。

　　耐摩擦減反射膜：一次成膜，避免后處理。雙面膜透過率達到98.5%，抗摩擦能力達到2.5 kg壓力下摩擦100次不損傷。

　　KDP晶體防潮保護膜：涂覆保護膜的KDP晶體透射率保持3個月不變（90%相對濕度），合成過程簡單，不需要對膜層進行任何后處理，一次成膜。

　　高反膜：最大可鍍層數已達29層，1064nm反射率達99.5%以上。

　　2、先進激光焊接技術與裝備

　　技術開發單位是哈爾濱工業大學。激光焊接被國際公認為“二十一世紀最有發展潛力的制造技術之一”，它具有快速、大深寬比、低變形、適應材料及結構廣泛等優良加工性能，已經成為飛機和汽車提高安全性和結構減重、飛行器實現結構功能一體化、船舶建造清潔及高效化、核電核燃料及電站建造可靠性增長等重要制造領域的關鍵技術，是實現傳統工業結構升級換代和實現節能減排的有效途徑。預計，未來十年是激光焊接技術應用的黃金期，國內制造領域對技術與裝備應用的需求將以每年翻翻的速度增長。

　　該項目利用先進激光（包括：CO2、YAG、FIBER、DIODE）及激光-電弧復合熱源作為焊接熱源實現材料的焊接，采用數控機床或機器人實現焊接軌跡運動，采用視覺傳感或光電傳感實現焊接過程有效控制，利用專用焊接工裝夾具保證工件裝備和變形控制，通過中央控制系統實現焊接參數、機械、電氣、信息的處理和工藝與裝備一體化控制，滿足材料結構的自動化、高品質焊接，其主要產品為五軸聯動數控激光加工系統、先進激光機器人柔性加工系統、厚大構件激光與電弧復合焊接系統、特種環境（真空、水下、核環境）下遙控激光焊接系統。目前，已經為航天企業提供10臺套五軸聯動數控激光加工系統和先進激光機器人柔性加工系統，正在研制“國產C919大型客機整體機身焊接關鍵技術與裝備”、“AP1000三代核電站核燃料元件組件焊接關鍵技術與裝備”等國家重大科技專項任務。

　　技術特點：由于激光焊接過程復雜，質量控制技術要求高，因此先進激光焊接成套集成設備對工藝、控制、專用工裝等技術要求高，具有技術密集、非標設計的特點，造成了國內激光設備企業望而卻步局面，如國內合資汽車廠大量使用的激光焊接設備基本來自國外，國產設備僅占全球的銷售額的2%左右。