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高端訪談

魏誌義:超快激光的工業應用迎來良好機遇

Nick 來源:激光製造商情2017-10-30 我要評論(0 )   

魏誌義(yi) ,1991年4月博士畢業(ye) 於(yu) 中國科學院西安光學精密機械研究所,1993年4月中山大學博士後流動站出站並留校工作,1997年5月調入中國科學院物理研究所,1999年晉升研究員...

 

對話中國科學院物理研究所 研究員 魏誌義(yi)

 魏誌義(yi)

 

 

個(ge) 人簡介

19914月博士畢業(ye) 於(yu) 中國科學院西安光學精密機械研究所,19934月中山大學博士後流動站出站並留校工作,19975月調入中國科學院物理研究所,1999年晉升研究員,曾先後在英國、荷蘭(lan) 及日本等地工作訪問。2001年獲得中科院青年科學家獎,2002年獲得國家傑出青年基金,2011年獲得中國物理學會(hui) 胡剛複物理獎。長期從(cong) 事超快激光的相關(guan) 研究,現為(wei) 中國科學院物理研究所光物理重點實驗室L07組組長,計量測試高技術聯合實驗室主任。曾任光物理重點實驗室常務副主任。

 

魏教授,非常感謝您接受《激光製造商情》的采訪。

 

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150%;mso-list:l0 level1 lfo1">1.       《激光製造商情》: 首先,請介紹一下您和您的團隊目前從(cong) 事的是哪方麵的研究。

 

 

魏教授:我們(men) 研究組主要致力於(yu) 超快光學領域的研究,重點方向為(wei) 超短激光脈衝(chong) 技術,包括皮秒、飛秒、阿秒激光脈衝(chong) 。目前團隊有8位成員,大部分具有在國外工作並取得過傑出成果的經曆。我非常欣賞團隊每個(ge) 成員對超快激光研究的熱情及紮實的工作作風與(yu) 坦誠謙虛的個(ge) 性,能有這樣一支融洽團結的研究隊伍,我感到非常幸運!近十年來我們(men) 在皮秒及飛秒激光的產(chan) 生、放大、波長擴展及相位鎖定等方麵開展了係統的研究工作,開發出了係列穩定的產(chan) 品。也產(chan) 生並測量得到XUV波段的阿秒激光脈衝(chong) ,在國際上有了一定的影響。

 

 

2. 《激光製造商情》: 在激光研究曆程當中,您本人也在外國學習(xi) 進修過嗎?目前我國超快激光領域,除了國內(nei) 科研機構裏麵的專(zhuan) 家,一定程度就是依靠海歸人才帶動起來的,比如清華大學鍾敏霖教授、吉林大學孫洪波教授與(yu) 西安交通大學陳烽教授等,您如何看待這個(ge) 現象?

 

魏教授:我本人曾在英國、荷蘭(lan) 、日本等國家從(cong) 事過超快激光的研究,實際上在出國之前也一直在從(cong) 事這一領域的研究。你提到的三位老師我很熟悉,也是我學習(xi) 的榜樣,他們(men) 及多位專(zhuan) 家在超快激光加工領域做出過非常出色的成績,一些甚至是開拓性的,對我國超快激光精密加工的發展做出了重要貢獻。實際上超快激光由於(yu) 技術的前沿性及應用的廣泛性,目前已涵蓋了許多領域與(yu) 行業(ye) ,我國老一輩科學家早在上世紀80年代,就已經係統地建立了國內(nei) 超快激光研究的良好基礎,並創造過國際領先的成果。在最近十多年的時間裏,隨著國家科研經費投入的增加,我國的超快激光研究與(yu) 應用進入了快速發展時期,並吸引了許多優(you) 秀的海外專(zhuan) 家學者回國工作,進一步促進了國內(nei) 超快激光事業(ye) 的發展。

 

 

 

3. 《激光製造商情》: 您參加5月在深圳大學的激光前瞻技術大會(hui) ,講述了二極管泵浦鎖模固體(ti) 超快激光器的話題。二極管泵浦出現的意義(yi) 是什麽(me) ?

 

魏教授:我這次報告主要是希望與(yu) 會(hui) 議主題相結合,跟工業(ye) 應用相結合,這也是我們(men) 團隊目前的主要研究工作之一。傳(chuan) 統上超快激光主要應用於(yu) 前沿科學研究,注意到在加工製造及醫療等領域的應用趨勢,我們(men) 研究組從(cong) 2005年就開始了二極管激光直接泵浦超快激光的研究。相對於(yu) 傳(chuan) 統的飛秒摻鈦藍寶石激光器,二極管直接泵浦的固體(ti) 超快激光在實用性和低成本方麵具有一定優(you) 勢。隨著超快激光應用越來越廣泛,需要有大家能夠接受的合理價(jia) 格及簡單易行的操作方法。二極管直接泵浦的超快激光雖然不一定能產(chan) 生很短的脈寬,但具有良好的實用性和可靠性,我認為(wei) 這是非常適合工業(ye) 應用的發展方向。

 

 

4. 《激光製造商情》: 國內(nei) 超快激光領域與(yu) 國外(如德國、美國)相比,有怎樣的差距?

 

魏教授:超快激光有許多不同的特性參數與(yu) 應用領域,就前沿屬性而言,如最短脈衝(chong) 寬度、最高峰值功率等指標而言,國內(nei) 還曾領先國際,如上世紀八、九十年代中科院西安光機所、中山大學在染料激光鎖模方麵曾直接產(chan) 生過當時最短的激光脈衝(chong) 。我們(men) 研究組自2000年以來,也在飛秒鈦寶石激光方麵保持著與(yu) 國際同行相當的最短脈衝(chong) 結果。在飛秒激光放大方麵,我們(men) 團隊於(yu) 2011年得到了當時峰值功率最高的PW輸出,在國際上產(chan) 生了較為(wei) 重要的影響,近一兩(liang) 年來,中科院上海光機所、中物院八所分別實現了峰值功率5PW級的結果,進一步擴大了我國在飛秒超強激光方麵的國際領先優(you) 勢。如果說這一領域與(yu) 國外有怎樣的差距的話,我認為(wei) 目前主要是在高平均功率超快激光技術與(yu) 超快激光產(chan) 業(ye) 化方麵,而二極管激光泵浦的鎖模固體(ti) 超快激光正是目前發展高平均功率超快激光的主要技術途徑之一,德國馬普量子光學研究所所長Ferenc Krausz教授曾在報告中展望這類激光未來可輸出平均功率數kW、脈寬僅(jin) 5fs量級的結果。我這次報告的主要內(nei) 容正是我們(men) 這方麵的相關(guan) 研究進展,這些年來我們(men) 通過與(yu) 中科院上海矽酸鹽研究所、上海光機所、江蘇師範大學、山東(dong) 大學等單位合作,利用他們(men) 在激光晶體(ti) 生長中的優(you) 勢,采用二極管激光直接泵浦實現了係列固體(ti) 飛秒及皮秒激光,其中一些是國外所沒有的。此外采用碟片激光增益介質,我們(men) 得到了平均功率15W的克爾透鏡鎖模飛秒結果,盡管與(yu) 飛秒鈦寶石激光振蕩器相比,平均功率高了近一個(ge) 量級,但國際上,特別是德國已在固體(ti) 碟片鎖模激光上輸出了近300W的平均功率,在這方麵我們(men) 確實還存在著較大的差距。

 

 

5. 《激光製造商情》: 現在超快激光主要還是集中在科研和醫療領域,那在工業(ye) 領域會(hui) 有怎樣的發展趨勢?

 

魏教授:超快激光在工業(ye) 領域的發展目前處於(yu) 起步階段,但潛力非常大,多年前我就看好這個(ge) 應用領域。超快激光精密加工的實驗室研究已經證明了十分顯著的優(you) 點,隨著工藝的成熟及加工速度的提高,無疑會(hui) 走向規模化的工業(ye) 應用,實現其他手段所不能的功能。我們(men) 今天看到常規的激光在工業(ye) 領域已經用得很廣泛了,由於(yu) 超快激光相比其它激光顯而易見的一些優(you) 勢,其應用潛力是不言而喻的。目前超快激光確實還主要集中在科研領域,在激光醫療中也有成功的應用,如近視眼治療、光學斷層掃描(OCT)等,而工業(ye) 加工本身是一個(ge) 遠比科研領域大得多的行業(ye) ,隨著高平均功率超快激光器件的發展成熟及成本造價(jia) 的降低,超快激光在工業(ye) 領域的應用會(hui) 越來越廣泛。

 

6. 《激光製造商情》: 我們(men) 國家較少有成熟的國產(chan) 的、可靠的工業(ye) 皮秒/飛秒激光器,基本上要靠進口,您怎麽(me) 看待這個(ge) 問題?

 

魏教授:這確實是一個(ge) 比較遺憾的事實,傳(chuan) 統上超快激光與(yu) 其他許多學科一樣,國內(nei) 存在著重科研、輕轉化的問題,在過去二十多年的時間裏,隨著我國超快科學及應用研究的快速發展,確實從(cong) 國外進口了大量的超快激光產(chan) 品,中國也成為(wei) 一些西方超快激光公司的最大市場,近年來國內(nei) 推出的超快激光加工係統及其他設備,其核心的超快激光光源也多從(cong) 國外進口。當然我也高興(xing) 地看到,這些年來隨著國內(nei) 激光整體(ti) 產(chan) 業(ye) 的發展及中央政策的支持,國內(nei) 已經開始重視這個(ge) 現狀了,並出現了從(cong) 事超快激光產(chan) 業(ye) 的企業(ye) 。我們(men) 團隊也曾存在著重科研、輕轉化的問題,2012年在科技部重大科學儀(yi) 器設備專(zhuan) 項項目的支持下,聯合西安電子科技大學、北京物科光電技術有限公司,係統開展了超快激光產(chan) 品轉化與(yu) 開發的工作,並在中科院及物理所的參與(yu) 支持下,注冊(ce) 成立了專(zhuan) 門致力於(yu) 超快激光器的公司,目前已開發成功多類產(chan) 品並銷售用戶。我相信隨著國內(nei) 超快激光從(cong) 業(ye) 者的團結、協作及用戶的支持與(yu) 產(chan) 品性能的不斷提高,國產(chan) 的皮秒及飛秒激光器就像國產(chan) 彩電、手機一樣,逐漸會(hui) 取代進口成為(wei) 用戶的主要選擇,特別是國內(nei) 超快激光產(chan) 品在服務、維護方麵具有進口產(chan) 品無法比擬的優(you) 勢。

 

 

7. 《激光製造商情》: 人知道超快激光應用潛力很大,但沒有大量被應用,一個(ge) 原因是它的價(jia) 格很高,您怎麽(me) 看?

 

魏教授:我很高興(xing) 你們(men) 也能關(guan) 注到這些問題,我本人非常希望通過我們(men) 團隊及國內(nei) 同行的工作,讓國產(chan) 超快激光的比例能得到提高,從(cong) 而使超快激光能從(cong) 高高在上的價(jia) 格上降下來。要做到這一點,離不開國內(nei) 超快激光用戶的支持與(yu) 超快激光從(cong) 業(ye) 者的共同努力。隨著價(jia) 格的平民化,而不僅(jin) 僅(jin) 是有錢人的遊戲,超快激光的應用無疑會(hui) 得到進一步的推廣和普及,從(cong) 而促進科技創新及社會(hui) 經濟的發展。

 

 

 

8. 《激光製造商情》: 目前國內(nei) 的產(chan) 業(ye) 結構,超快激光以後可以用在國內(nei) 的哪些工業(ye) 加工產(chan) 業(ye) ?

 

魏教授:據我個(ge) 人有限的了解,可以用於(yu) 航空發動機中的特殊加工、3D打印、珠寶首飾切割打孔、手機屏幕處理、納米器件製作、光柵刻寫(xie) 等等,特別是一些其他方法無法完成的特殊加工。超快激光的工業(ye) 應用可以說非常廣泛,新的應用層出不窮。發現新應用,往往需要激光專(zhuan) 家和應用專(zhuan) 家的互相溝通,實際上每挖掘一個(ge) 新的應用,本身就是一個(ge) 創新的過程,有很多激光應用,特別是超快激光應用,往往需要激光專(zhuan) 家與(yu) 應用專(zhuan) 家的合作,許多重要的應用創新也是在合作中發現的。就這一點而言,像你們(men) 這樣的媒體(ti) 作用也非常重要,你們(men) 通過提供最直接的激光產(chan) 品與(yu) 應用需求信息,創造雙方或多方合作的機會(hui) ,使用戶與(yu) 激光製造得以緊密結合。隻要合作機會(hui) 多了,國內(nei) 超快激光工業(ye) 加工產(chan) 業(ye) 無疑會(hui) 越來越寬廣。

 

 

采訪/整理:Johnny

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