Vid samma effekt, ju kortare laserpulsvaraktigheten är, desto högre blir den momentana effekten. När laserpulsens varaktighet är så kort som en biljondel av en andra nivå, kan den momentana toppeffekten överstiga en biljon watt, mer än hundratals gånger den kombinerade installerade effekten av alla världens kraftverk. Detta är femtosekundlasern.
Genom att justera arten av femtosekundlaserpulsen i tids-, rums- och frekvensdomänerna kommer femtosekundlasern att bli en form, karaktären hos det justerbara, oförstörbara flexibla verktyget, i mikron, nanoskala för att slutföra högprecisionsskärning, stansning , utjämning och så vidare, och till och med kunna förverkliga den elektroniska nivån av regleringen av ...... för mer än 20 år sedan såg Jiang Lan femtosekundlasern Tillämpningen av femtosekundlasrar har stor potential.
Nu, i School of Mechanical and Vehicle Engineering vid Beijing Institute of Technology, är Jiang Lan och hans team de första att förutsäga formen av femtosekundlaserbehandling på den internationella arenan, de första att lägga fram en ny princip för femtosekundlaser elektronisk dynamik kontrolltillverkning, den första att realisera den elektroniska nivån för lasertillverkning aktiv kontroll, den första att utveckla den första uppsättningen av kvasi-tredimensionella ultrasnabba kontinuerliga observationssystem över vågen, den första att uppnå observation av den elektroniska nivån av lasertillverkning, den första att uppnå stora tekniska tillämpningar av femtosekundlasertillverkning, och den första att realisera femtosekundlasertillverkning, den första att realisera stora tekniska tillämpningar av femtosekundlasertillverkning, och den första att realisera storskaliga industriella tillämpningar av femtosekund lasertillverkning.
Jiang Lan (tredje från vänster) guidar eleverna att utföra experiment på femtosekund laserelektron dynamisk moduleringsbearbetning.
Sedan födelsen av mänsklighetens första rubinlaser 1960 har forskare fortsatt att pressa lasrarnas prestanda att bli snabbare och starkare. På 1980-talet fann forskare att när laserpulsens varaktighet är så kort som en biljondel av en andra nivå, intensiteten på mer än en biljon watt i det ultrasnabba, ultraintensiva intervallet, har den klassiska teoretiska modellen inte kunnat förklara denna ultrasnabba och ultraintensiva interaktionsmekanism för elektromagnetiska fält och materia, som har blivit en flaskhals som begränsar utvecklingen av femtosekundlaser. I början av detta århundrade gick Jiang Lan in på området för forskning om femtosekundlasertillverkning.
På grundutbildningen har Jiang Lan ett starkt intresse för fysik, "'relativitet', 'kvantmekanik' är sedan riktningen för min forskning, representerad av tillverkning av laserstrålar med hög energi är i huvudsak samspelet mellan energi och materia, är den riktning jag är mycket intresserad av! Tillverkningen av högenergistrålar som representeras av lasrar är i huvudsak interaktionen mellan energi och materia, vilket är den riktning jag är väldigt intresserad av".
Utan ett team, utan ett projekt, med fokus på bara en forskningsgren inom disciplinområdet på tredje nivån, påminnande om situationen för mer än 20 år sedan när han var ensam på byrån, rodnade Jiang Lans mun av ett spår av lycka, som påminde om av leendet. "Det var en underbar tid att dyka in i forskning ensam utan att bli störd."
Sex år senare gjorde Jiang Lan ett genombrott i den teoretiska studien av femtosekundlasertillverkning. Han föreslog en förbättrad dubbeltemperaturmodell, som utökade tillämpningsområdet för den klassiska dubbeltemperaturekvationen från elektronlågtemperaturområdet till ett godtyckligt elektrontemperaturområde, vilket förbättrade noggrannheten för tröskelförutsägelse för femtosekundlaserbearbetning. Han etablerade en plasmakvantmodell för att förutsäga formen av femtosekundlaserbearbetning för första gången, och förutspådde framgångsrikt en rad viktiga onormala effekter, som fick omfattande internationell experimentell validering och positiva utvärderingar, inklusive Nobelpristagare.
2006 startade Jiang Lan det första inhemska vetenskapliga forskarteamet för femtosekundlasertillverkning och dess tillämpning i Beijing.
På den tiden var det som stod framför laget ytterligare ett hinder. De "inneboende defekterna" i femtosekundlaserbearbetning, såsom låg effektivitet, noggrannhet sämre än diffraktionsgränsen och lågt förhållande mellan djup och diameter, är anledningarna till att femtosekundlaserbehandling inte har tillämpats i praktiken på mer än 20 år.
Jiang Lan tillämpade modellen han etablerade för att avslöja att för att lösa ovanstående problem är kärnan "om det är möjligt att reglera den lokala transienta elektrondynamiken". Enligt sin teoretiska modellförutsägelse föreslog Jiang Lan att femtosekundlaserns rum-tidsformning kan realiseras genom lasertillverkning av lokal transient elektronisk dynamik för den aktiva kontrollen, och sedan styra bearbetningsresultaten för den tekniska vägen. Denna tekniska väg utökar avsevärt gränskapaciteten för lasertillverkning. Med stöd av denna teoretiska modell förbättrade Jiang Lans team effektiviteten av femtosekundlaserbehandling med 56 gånger, en repeterbar bearbetningsnoggrannhet på 1/14 av våglängden och gränsen för förhållandet djup till diameter från 20:1 till mer än 5000:1.
Senare föreslog och ledde Jiang Lan sitt team att utveckla ett tvärskaligt kvasi-3D ultrasnabbt kontinuerligt observationssystem. "Över 15 tidsstorleksordningar, den maximala bildhastigheten på biljoner bilder per sekund av observationssystemet för att verifiera femtosekunds laserelektrondynamikmodulering som tillverkar nya principer." sa Jiang Lan.
I den nationella "13th Five-Year" utställningen för vetenskaplig och teknisk innovation valde Jiang Lan-teamets femtosekund laserelektron dynamisk kontroll tillverkningsresultat. 11 akademiker som består av bedömningskommittén kommenterade att: "den första att uppnå laser tillverkning av elektroniska nivån av aktiv kontroll och femtosekund laser bearbetning av industrialisering och större ingenjörsvetenskap Application ...... totalt sett nått den internationella ledande nivån."
En lekman som går in i forskningsrummet för femtosekundlasermikro-nanotillverkning, är det svårt att koppla ihop den storskaliga experimentella utrustningen framför dig såväl som de hundratals optiska linserna som står uppställda på arbetsbänken med verkligheten. Men de forskare som slagit igenom den grundläggande vetenskapliga forskningen har sett de extremt breda tillämpningsmöjligheterna.
Mobiltelefons skärmformade skärning är en nyckelteknologi för mobiltelefontillverkning. "Strukturen av en mobiltelefon skärm är som en tårta i flera lager, i olika lager fördelades med glas, polymer, metall, isolator och lim." Jiang Lan sa, "det traditionella verktyget kan inte göra något åt platsen, det är femtosekund laser visa sina händer." För närvarande, tillämpningen av Jiang Lan föreslagna elektronisk dynamisk kontroll skärprocessen, och den stora laser forskning och utveckling av femtosekund laser tillverkningsutrustning i den globala marknadsandelen på 60%.
Tredimensionell komplex mikrostrukturbearbetning av svårbearbetade material är ett problem i världsklass inom området banbrytande tillverkning. Jiang Lan uppfann det elektroniska dynamiska justeringskontrollhålet, skärning, utjämning, gravering och annan ny teknik, ledde till att hans team utvecklade en rad viktiga indikatorer som är betydligt bättre än den internationella nivån av ny utrustning, för de 37 nationella stora vetenskapliga och tekniska projekten och stor nationell utrustning för att lägga hörnstenen.
Jiang Lan sa: "En stark tillverkningsindustri är hörnstenen i uppbyggnaden av ett starkt land, och en stark tillverkningsindustri ligger ofta före etableringen av statusen för ett starkt land i 20 år."
Under perioden "12:e femårsplanen" har tillverkning av högenergistrålar blivit en viktig stödriktning för National Natural Science Foundation of China (NSFC), och Jiang Lan fungerade som ansvarig för området högenergi. strålar och speciella energifältstillverkning, och ledde skrivandet av en serie planering för området högenergistrålar och speciella energifält i NSFC sedan "12:e femårsplanen". Planera.
Under perioden "13:e femårsplanen" och "14:e femårsplanen" fungerade Jiang Lan som chef för expertgruppen för utarbetandet av genomförandeplanen för nyckelspecialprojektet "Additiv tillverkning och lasertillverkning". av National Key Research and Development Program (NKRDP), samt chefen för expertgruppen och den allmänna expertgruppen för utarbetandet av guideboken. Jiang Lan fungerade som chef för expertgruppen för utarbetandet av implementeringsplanen, riktlinjerna och den övergripande expertgruppen för National Key R&D-programmet "Additive Manufacturing and Laser Manufacturing". Han investerade mycket tid i det första nationella nyckelprojektet inom avancerad tillverkning. För närvarande har det speciella projektet distribuerat 112 relaterade FoU-projekt, vilket starkt har främjat Kinas additiv tillverkning och lasertillverkning bland den första nivån av det internationella samfundet.
Zhang Xueqiang, som har arbetat på institutet i två år, minns fortfarande att han lyssnade på Jiang Lans föreläsning vid University of California, Berkeley. "Han talade om de tekniska framstegen inom femtosekundlasertillverkning, och även de potentiella tillämpningsmöjligheterna för femtosekundlasertillverkning." Xueqiang Zhang sa, "Efter föreläsningen, när vi utbytte idéer, frågade han mig 'om jag skulle vilja göra några riktiga vetenskapliga undersökningar tillsammans', och den ena meningen kallade mig tillbaka."
Elever i Jiang Lans tekniska team vet att Mr Jiang är emot att publicera "vattenartiklar". Lian Yiling, en doktorand, förklarade, "Experimenten som gjorts av andra människor, kommer tillbaka för att reproducera och sedan justera parametrarna; eller andra människors experiment, ändra ett slags material och gör det igen, är "vattenartiklar".
Vad är den verkliga vetenskapliga forskningen? Jiang Lan sa, "Antingen gör genombrott i den akademiska gränsen för att gå till toppen av himlen, expandera området för mänsklig kognition; eller i de stora nationella behoven och det viktigaste slagfältet i den nationella ekonomin för att förverkliga ansökan om att gå till mark, för att övervinna de viktigaste tekniska problemen."
Strikta krav har lett till ett tufft vetenskapligt forskningsskikt. Jiang Lan har utbildat 33 doktorer och postdoktorer, av vilka 40% undervisar vid "dubbla förstklassiga" universitet och 57% av dem arbetar på nationella nyckelindustrirelaterade forskningsinstitut. Doktoranderna under hans handledning har vunnit "Shangyin Excellent Mechanical Doctoral Dissertation Award" av Chinese Mechanical Engineering Society sex gånger, inklusive silver, brons, excellent och best work awards, och det stora priset i den nationella tävlingen "Challenge Cup" , etc., och två av dem har godkänts som Europeiska unionens "Marie Curie" och "Marie Curie"-forskare. Två av dem har erkänts som "Marie Curie"-forskare från Europeiska unionen. Hittills har Jiang Lan tränat 9 nationella talanger på hög nivå.
Inom Institutet för femtosekundlasermikro-nanotillverkning i Beijing finns det fortfarande genombrott inom tillämpningsområdet för femtosekundlaser. Prof. Li Xiaowei arbetar med en rad stora tillämpningar av femtosekundlasertillverkning. Prof. Jie Hu fokuserar på medicinsk-industriell fusion, och femtosekundlaserteknologi kan tillhandahålla antibakteriella, antikoagulerande och läkemedelsbärande medicinska apparater för behandling av bentumörer. Prof. Li Xin fokuserar på tillämpningen av kompositbearbetning inom flyg- och rymdindustrin.
Enligt Jiang Lans åsikt borde femtosekundslasrarnas osårbarhet också vara en egenskap hos ett team som strävar efter verklig vetenskaplig forskning. "Att sikta på gränserna för vetenskap och teknik och tjäna landets behov, detta är tidens uppdrag för vår generation av vetenskapliga forskare, och också hemligheten bakom de genombrott vi fortsätter att göra i vårt arbete." sa Jiang Lan.
