激光光学技术在民用项目中的应用

　1、大口径光学薄膜化学镀膜技术

　　技术开发单位是中国科学院山西煤炭化学研究所。该技术原为高功率激光器大口径光学薄膜系列技术，主要包括：大口径熔石英元件减反射膜、大口径光学倍频晶体保护膜、大口径氟磷酸盐玻璃减反射膜，涉及多孔氧化硅膜、有机无机杂化聚合物膜、氟化镁膜、氧化钛膜、氧化锆膜等等。

　　利用一种简单的疏水改性方法制备了具有超级疏水性能的减反射薄膜，使膜的稳定性大大提高。发明了一种利用有机钛前驱体制备纳米晶TiO2溶胶的合成路线，所得单层薄膜折射率达到1.9。以桥式聚倍半硅氧烷为前驱体，通过溶胶凝胶法制备了KDP晶体保护膜。通过实验和理论计算，提出利用光学薄膜的多重分形谱预测其耐激光损伤能力。研发了有序介孔氧化硅减反膜，具有极好的光学减反射性能和耐摩擦性能。

　　技术特点：采用Sol-gel化学镀膜方法在先进国家已成为一项成熟的技术，美国和法国曾投入大量经费开发这种技术，目前在大型激光器的高功率光学元件膜层涂制过程已开始使用这种工艺。国内在这方面的研究起步较晚，且应用只集中在很少几类晶体元件上，总体上讲，目前我国大口径光学元件化学镀膜的研究尚处于研发阶段，与美国在该领域的水平有较大差距。

　　本系列技术立足于国内原料，拥有完全自主知识产权和专有技术，制备简单、基本不需要后处理、廉价、高性能，完全可以满足光伏和集热发电中的光学元件使用。

　　技术指标：

　　普通减反膜：双面膜透射率99.9%。

　　宽谱带减反膜：减反谱带宽300nm～550 nm，双面膜平均透过率99.5%。

　　疏水减反膜：双面膜透过率达99.9 %，接触角120～165o。

　　耐摩擦减反射膜：一次成膜，避免后处理。双面膜透过率达到98.5%，抗摩擦能力达到2.5 kg压力下摩擦100次不损伤。

　　KDP晶体防潮保护膜：涂覆保护膜的KDP晶体透射率保持3个月不变（90%相对湿度），合成过程简单，不需要对膜层进行任何后处理，一次成膜。

　　高反膜：最大可镀层数已达29层，1064nm反射率达99.5%以上。

　　2、先进激光焊接技术与装备

　　技术开发单位是哈尔滨工业大学。激光焊接被国际公认为“二十一世纪最有发展潜力的制造技术之一”，它具有快速、大深宽比、低变形、适应材料及结构广泛等优良加工性能，已经成为飞机和汽车提高安全性和结构减重、飞行器实现结构功能一体化、船舶建造清洁及高效化、核电核燃料及电站建造可靠性增长等重要制造领域的关键技术，是实现传统工业结构升级换代和实现节能减排的有效途径。预计，未来十年是激光焊接技术应用的黄金期，国内制造领域对技术与装备应用的需求将以每年翻翻的速度增长。

　　该项目利用先进激光（包括：CO2、YAG、FIBER、DIODE）及激光-电弧复合热源作为焊接热源实现材料的焊接，采用数控机床或机器人实现焊接轨迹运动，采用视觉传感或光电传感实现焊接过程有效控制，利用专用焊接工装夹具保证工件装备和变形控制，通过中央控制系统实现焊接参数、机械、电气、信息的处理和工艺与装备一体化控制，满足材料结构的自动化、高品质焊接，其主要产品为五轴联动数控激光加工系统、先进激光机器人柔性加工系统、厚大构件激光与电弧复合焊接系统、特种环境（真空、水下、核环境）下遥控激光焊接系统。目前，已经为航天企业提供10台套五轴联动数控激光加工系统和先进激光机器人柔性加工系统，正在研制“国产C919大型客机整体机身焊接关键技术与装备”、“AP1000三代核电站核燃料元件组件焊接关键技术与装备”等国家重大科技专项任务。

　　技术特点：由于激光焊接过程复杂，质量控制技术要求高，因此先进激光焊接成套集成设备对工艺、控制、专用工装等技术要求高，具有技术密集、非标设计的特点，造成了国内激光设备企业望而却步局面，如国内合资汽车厂大量使用的激光焊接设备基本来自国外，国产设备仅占全球的销售额的2%左右。