Na mesma potência, quanto menor for a duração do pulso do laser, maior será a potência instantânea. Quando a duração do pulso do laser é tão curta quanto um trilionésimo de segundo nível, a potência de pico instantânea pode exceder um trilhão de watts, mais de centenas de vezes a potência instalada combinada de todas as usinas de energia do mundo. Este é o laser de femtosegundo.
Ao ajustar a natureza do pulso do laser de femtosegundo nos domínios do tempo, espaço e frequência, o laser de femtosegundo se tornará uma forma, natureza da ferramenta flexível ajustável e indestrutível, em mícron, nanoescala para completar corte de alta precisão, perfuração , nivelamento e assim por diante, e até mesmo ser capaz de realizar o nível eletrônico da regulação do ...... há mais de 20 anos, Jiang Lan viu o laser de femtossegundo A aplicação de lasers de femtosegundo tem um grande potencial.
Agora, na Escola de Engenharia Mecânica e de Veículos do Instituto de Tecnologia de Pequim, Jiang Lan e sua equipe são os primeiros a prever a forma do processamento do laser de femtosegundo na arena internacional, os primeiros a apresentar um novo princípio de dinâmica eletrônica do laser de femtosegundo fabricação de controle, o primeiro a realizar o nível eletrônico de controle ativo de fabricação a laser, o primeiro a desenvolver o primeiro conjunto de sistema de observação contínua ultrarrápido quase tridimensional em todas as escalas, o primeiro a alcançar a observação do nível eletrônico de fabricação de laser, a primeira a alcançar grandes aplicações de engenharia de fabricação de laser de femtosegundo e a primeira a realizar a fabricação de laser de femtosegundo, a primeira a realizar grandes aplicações de engenharia de fabricação de laser de femtosegundo e a primeira a realizar aplicações industriais em larga escala de femtosegundo fabricação de laser.
Jiang Lan (terceiro a partir da esquerda) orienta os alunos na realização de experimentos sobre processamento de modulação dinâmica eletrônica de laser de femtosegundo.
Desde o nascimento do primeiro laser de rubi da humanidade em 1960, os cientistas continuaram a impulsionar o desempenho dos lasers para que fossem mais rápidos e mais fortes. Na década de 1980, os pesquisadores descobriram que quando a duração do pulso do laser é tão curta quanto um trilionésimo de segundo nível, a intensidade de mais de um trilhão de watts no intervalo ultrarrápido e ultraintenso, o modelo teórico clássico não foi capaz de explicar esse campo eletromagnético ultrarrápido e ultraintenso e mecanismo de interação de matéria, que se tornou um gargalo que restringe o desenvolvimento do laser de femtosegundo. No início deste século, Jiang Lan entrou no campo da pesquisa de fabricação de laser de femtosegundo.
Graduado, Jiang Lan tem um forte interesse em física, "'relatividade', 'mecânica quântica' são então a direção da minha pesquisa, representada pela fabricação de feixes de laser de alta energia é essencialmente a interação de energia e matéria, é a direção que estou muito interessado! A fabricação de feixes de alta energia representada pelos lasers é essencialmente a interação entre energia e matéria, que é a direção que me interessa muito".
Sem equipe, sem projeto, focando apenas em um ramo de pesquisa da área disciplinar de terceiro nível, relembrando a situação de há mais de 20 anos, quando estava sozinho no bureau, a boca de Jiang Lan ficou vermelha com um traço de felicidade, lembrando do sorriso. "Foi um momento maravilhoso para mergulhar na pesquisa sozinho, sem ser incomodado."
Seis anos depois, Jiang Lan fez um avanço no estudo teórico da fabricação de lasers de femtossegundos. Ele propôs um modelo aprimorado de temperatura dupla, que estendeu o escopo de aplicação da equação clássica de temperatura dupla da região de baixa temperatura do elétron para uma faixa arbitrária de temperatura do elétron, melhorando a precisão da previsão do limiar para processamento a laser de femtossegundos. Ele estabeleceu pela primeira vez um modelo quântico de plasma para prever a forma do processamento do laser de femtosegundo e previu com sucesso uma série de efeitos anômalos importantes, que receberam extensa validação experimental internacional e avaliações positivas, incluindo ganhadores do Prêmio Nobel.
Em 2006, Jiang Lan criou a primeira equipe de pesquisa científica nacional de fabricação de laser de femtosegundo e sua aplicação em Pequim.
Naquela época, o que estava diante da equipe era outro obstáculo. Os "defeitos inerentes" do processamento a laser de femtosegundo, como baixa eficiência, precisão pior que o limite de difração e baixa relação profundidade-diâmetro, são as razões pelas quais o processamento a laser de femtosegundo não tem sido aplicado na prática há mais de 20 anos.
Jiang Lan aplicou o modelo que estabeleceu para revelar que, para resolver os problemas acima, o núcleo é “se é possível regular a dinâmica dos elétrons transitórios locais”. De acordo com sua previsão de modelo teórico, Jiang Lan propôs que a modelagem do espaço-tempo do laser de femtosegundo pode ser realizada através da fabricação a laser da dinâmica eletrônica transitória local do controle ativo e, em seguida, controlar os resultados do processamento da rota técnica. Esta rota técnica expande significativamente as capacidades limitadas da fabricação a laser. Sob o apoio deste modelo teórico, a equipe de Jiang Lan melhorou a eficiência do processamento do laser de femtosegundo em 56 vezes, a precisão do processamento repetível de 1/14 do comprimento de onda e o limite da relação profundidade-diâmetro de 20:1 para mais de 5000:1.
Mais tarde, Jiang Lan propôs e liderou sua equipe no desenvolvimento de um sistema de observação contínua ultrarrápida quase-3D em escala cruzada. "Em 15 ordens de magnitude de tempo, a taxa de quadros de pico de trilhões de quadros por segundo do sistema de observação para verificar a modulação da dinâmica eletrônica do laser de femtosegundo fabricando novos princípios." Jiang Lan disse.
Na exposição nacional de inovação científica e tecnológica "13º Quinquenal", os resultados de fabricação de controle dinâmico de elétrons de laser femtosegundo da equipe de Jiang Lan foram selecionados. 11 acadêmicos compostos pelo comitê de avaliação comentaram que: "o primeiro a alcançar a fabricação a laser do nível eletrônico de controle ativo e o processamento a laser de femtosegundo da industrialização e das principais aplicações de engenharia ...... em geral, alcançou o nível de liderança internacional."
Para um leigo entrando na sala de pesquisa de fabricação de micro-nano laser de femtosegundo, é difícil conectar o equipamento experimental em grande escala à sua frente, bem como as centenas de lentes ópticas alinhadas na bancada, com a vida real. Mas os pesquisadores que avançaram na pesquisa científica básica viram as perspectivas de aplicação extremamente amplas.
O corte em formato de tela de celular é uma tecnologia chave para a fabricação de celulares. “A estrutura da tela de um celular é como um bolo multicamadas, em diferentes camadas foram distribuídas vidro, polímero, metal, isolante e cola.” Jiang Lan disse: “A ferramenta tradicional não pode fazer nada sobre o local, é o laser de femtosegundo que mostra suas mãos”. Atualmente, a aplicação de Jiang Lan propôs processo de corte de controle dinâmico eletrônico e a grande pesquisa e desenvolvimento de laser de equipamentos de fabricação de laser de femtosegundo na participação de mercado global de 60%.
O processamento tridimensional de microestruturas complexas de materiais difíceis de processar é um problema de classe mundial no campo da fabricação de ponta. Jiang Lan inventou o furo de controle de ajuste dinâmico eletrônico, corte, nivelamento, gravação e outras novas tecnologias, levou sua equipe a desenvolver uma série de indicadores importantes significativamente melhores do que o nível internacional de novos equipamentos, para os 37 principais projetos científicos e tecnológicos nacionais e principais equipamentos nacionais para lançar a pedra fundamental.
Jiang Lan disse: "Uma indústria manufatureira forte é a pedra angular da construção de um país forte, e uma indústria manufatureira forte está muitas vezes à frente do estabelecimento do status de um país forte por 20 anos."
Durante o período do "12º Plano Quinquenal", a fabricação de feixes de alta energia tornou-se uma direção-chave de apoio da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (NSFC), e Jiang Lan atuou como responsável pelo campo de alta energia feixes e fabricação de campos de energia especiais, e liderou a redação de uma série de planejamento para o campo de feixes de alta energia e campos de energia especiais no NSFC desde o "12º Plano Quinquenal". Planejamento.
Durante o período do "13º Plano Quinquenal" e do "14º Plano Quinquenal", o Sr. Jiang Lan atuou como chefe do grupo de especialistas para a preparação do plano de implementação do projeto especial chave "Fabricação Aditiva e Fabricação a Laser". do Programa Nacional Chave de Pesquisa e Desenvolvimento (NKRDP), bem como o chefe do grupo de especialistas e do grupo geral de especialistas para a preparação do guia. Jiang Lan atuou como chefe do grupo de especialistas para a preparação do plano de implementação, diretrizes e grupo geral de especialistas do Programa Nacional de P&D "Fabricação Aditiva e Fabricação a Laser". Ele investiu muito tempo no primeiro projeto chave nacional em manufatura avançada. Atualmente, o projeto especial implantou 112 projetos de P&D relacionados, o que promoveu fortemente a fabricação aditiva e a fabricação a laser da China entre o primeiro escalão da comunidade internacional.
Zhang Xueqiang, que trabalha no instituto há dois anos, ainda se lembra de ter ouvido a palestra de Jiang Lan na Universidade da Califórnia, em Berkeley. "Ele falou sobre o progresso tecnológico da fabricação do laser de femtosegundo e também as perspectivas potenciais de aplicação da fabricação do laser de femtosegundo." Xueqiang Zhang disse: "Depois da palestra, quando trocamos ideias, ele me perguntou 'se eu gostaria de fazer alguma pesquisa científica real juntos', e aquela frase me chamou de volta."
Os alunos da equipe técnica de Jiang Lan sabem que o Sr. Jiang é contra a publicação de "artigos sobre água". Lian Yiling, uma estudante de doutorado, explicou: "Os experimentos feitos por outras pessoas, voltam para reproduzir e depois ajustam os parâmetros; ou os experimentos de outras pessoas, mudam um tipo de material e fazem de novo, são 'artigos de água'."
Qual é a verdadeira pesquisa científica? Jiang Lan disse: "Ou faça avanços na fronteira acadêmica para chegar ao topo do céu, expandindo o campo da cognição humana; ou nas principais necessidades nacionais e no principal campo de batalha da economia nacional para concretizar a aplicação para ir para o terreno, para superar os principais problemas técnicos."
Requisitos rigorosos criaram um difícil escalão de pesquisa científica. Jiang Lan treinou 33 doutores e pós-doutorados, 40% dos quais lecionam em universidades de "primeira classe dupla" e 57% dos quais trabalham em institutos nacionais de pesquisa importantes relacionados à indústria. Os alunos de doutorado sob sua supervisão ganharam o "Prêmio de Dissertação de Doutorado em Mecânica Excelente Shangyin" da Sociedade Chinesa de Engenharia Mecânica por seis vezes, incluindo prata, bronze, prêmios de excelente e melhor trabalho e o grande prêmio da competição nacional "Challenge Cup". , etc., e dois deles foram aprovados como pesquisadores "Marie Curie" e "Marie Curie" da União Europeia. Dois deles foram reconhecidos como estudiosos "Marie Curie" da União Europeia. Até agora, Jiang Lan treinou 9 talentos nacionais de alto nível.
No Instituto de Fabricação de Micro-Nano Laser de Femtosegundo de Pequim, ainda há avanços no campo de aplicação do laser de femtosegundo. O professor Li Xiaowei está trabalhando em uma série de aplicações importantes na fabricação de laser de femtosegundo. O professor Jie Hu está se concentrando na fusão médico-industrial, e a tecnologia do laser de femtossegundo pode fornecer dispositivos médicos antibacterianos, anticoagulantes e transportadores de medicamentos para o tratamento de tumores ósseos. O professor Li Xin está se concentrando na aplicação de processamento de compósitos na indústria aeroespacial.
Na opinião de Jiang Lan, a invulnerabilidade dos lasers de femtossegundos também deveria ser uma característica de uma equipe que aspira a pesquisas científicas reais. “Visando as fronteiras da ciência e da tecnologia e servindo as necessidades do país, esta é a missão dos tempos para a nossa geração de investigadores científicos, e também o segredo dos avanços que continuamos a fazer no nosso trabalho”. Jiang Lan disse.
