▲華日激光飛秒激光器切割玻璃麵板。

光穀實驗室團隊與(yu) 華日激光合作開展相幹合束試驗。 （本文圖片均為(wei) 湖北日報全媒記者 魏錸 攝）

手機屏幕玻璃蓋板切割後邊緣將更順滑，提高良品率；新能源車用電池電極切割毛刺、卷邊等瑕疵將大幅減少，提升電池安全性……

激光被譽為(wei) “最快的刀”。近年來，具備超快、超強和超寬頻譜特點的飛秒激光技術日趨成熟，在特種加工、晶圓切割、近視手術、檢驗檢測等領域廣泛應用。

脈衝(chong) 寬度和輸出功率，是衡量飛秒激光器水平高低的核心指標。盡可能壓縮脈寬的同時提升功率，是各大研發機構以及飛秒激光器生產(chan) 廠商競逐的焦點。

日前，光穀企業(ye) 華日激光宣布，其與(yu) 光穀實驗室攜手研發的飛秒激光器非線性壓縮模塊已具備行業(ye) 應用條件，即將走向市場。

“應用非線性壓縮模塊後，華日激光生產(chan) 的飛秒激光器脈寬可壓縮至200飛秒以下、功率超過500瓦。這款產(chan) 品填補了國內(nei) 空白，具備衝(chong) 擊國際先進水平的潛力。”華日激光超快光纖實驗室主任陳少祥說。借智借力光穀實驗室，華日激光的拳頭產(chan) 品實現了“能級躍升”，研企合作磨出了“更快的刀”。

為(wei) 飛秒激光器加裝“渦輪增壓器”

華日激光在高端激光器研發生產(chan) 和激光應用領域摸爬滾打多年，激光器產(chan) 品線涵蓋皮秒、納秒、飛秒等多個(ge) 領域。

梳理其飛秒激光器產(chan) 品線不難發現，功率超過百瓦的產(chan) 品僅(jin) 有2款，且脈寬僅(jin) 為(wei) 500到800飛秒，脈寬達到300飛秒的產(chan) 品，功率卻不超過100瓦。

“業(ye) 界普遍認為(wei) ，激光器的脈寬小於(yu) 200飛秒，才是‘真’飛秒，而要吸引高端行業(ye) 用戶，輸出功率至少要達到500瓦。”陳少祥坦言，脈寬和功率兩(liang) 座大山橫亙(gen) 在前，製約了華日激光衝(chong) 擊高端的步伐。

轉機發生在2021年。當年2月13日召開的湖北省科技創新大會(hui) 上，包括光穀實驗室在內(nei) 的首批7個(ge) 湖北實驗室集中揭牌。5月14日，光穀實驗室理事會(hui) 第一次會(hui) 議明確提出，重點推進千瓦飛秒光纖激光與(yu) EUV相幹光源等4大項目聯合科研攻關(guan) 。

飛秒激光器非線性壓縮模塊，脫胎於(yu) 光穀實驗室與(yu) 華日激光的聯合科研攻關(guan) 。

陳少祥介紹，非線性壓縮模塊可被形象地理解為(wei) 汽車上使用的渦輪增壓器——通過應用該模塊，可在不影響激光器主體(ti) 輸出穩定性與(yu) 高光束質量的前提下，獲得50飛秒、500瓦量級的高功率極窄超快脈衝(chong) 輸出。“對華日激光飛秒激光器產(chan) 品線來說，可謂顛覆性創新。”

據了解，當前全球範圍內(nei) 可提供極窄超快脈衝(chong) 輸出的鈦寶石飛秒激光器生產(chan) 研發被歐美企業(ye) 壟斷。然而其售價(jia) 動輒超過百萬(wan) 元，且對使用環境要求極其苛刻。更重要的是，鈦寶石飛秒激光器的功率最高僅(jin) 為(wei) 10瓦，難以實現工業(ye) 級應用。

業(ye) 內(nei) 人士指出，光穀實驗室與(yu) 華日激光攜手推動非線性壓縮技術從(cong) 實驗室走向生產(chan) 線，無異於(yu) 在飛秒激光器應用領域扔下一顆“重磅炸彈”。憑借這一產(chan) 品，華日激光有望在高端飛秒激光器市場站穩腳跟。

KPI從(cong) “寫(xie) 論文”轉向“產(chan) 業(ye) 化”

“從(cong) 校企合作到研企合作，科技成果轉化的質量和效率都有顯著提升。”談及激光非線性壓縮技術走向應用的過程，華中科技大學光電學院、光穀實驗室雙聘教授李政言很是感慨。

事實上，作為(wei) 光穀知名激光企業(ye) ，華日激光很早就與(yu) 華中科技大學等本地高校展開合作，推動科研成果轉化。陳少祥回憶，2018年，華日激光就曾向華中科技大學科研團隊提出合作推動激光非線性壓縮技術走向產(chan) 業(ye) 化，受科技成果轉化機製等因素影響，一直難以實質推進。

科研端，精密測量、精密探測、物質反應過程觀測等領域迫切需要飛秒激光器脈寬“再窄一點”；應用端，晶圓加工廠、麵板生產(chan) 廠、電池製造廠等企業(ye) 迫切需要飛秒激光器輸出功率“再大一點”。

“技術和市場都有呼聲。”李政言說，華中科技大學在激光非線性壓縮領域深耕多年，具備深厚的技術儲(chu) 備。但機製和平台的缺失，讓科研成果難以從(cong) 論文變成產(chan) 品。他說，高校的核心工作是教書(shu) 育人，對教師的考核，重點是上了多少課、發了多少論文。以非線性壓縮技術為(wei) 例，相關(guan) 科研成果是否應用到產(chan) 業(ye) 端，是否走向市場，對教師考核而言隻是“錦上添花”，很難因此充分調動積極性。

“光穀實驗室成立之後，教師被‘解放’了。”華中科技大學物理學院、光穀實驗室雙聘教授張慶斌說。以光穀實驗室聘用教授身份與(yu) 企業(ye) 開展聯合科研攻關(guan) ，科研成果有沒有支撐產(chan) 業(ye) 發展成為(wei) 考核重點，寫(xie) 論文反而成了“錦上添花”。

“能為(wei) 之不斷奮鬥的好科研項目，是要麽(me) ‘上書(shu) 架’，要麽(me) ‘上貨架’，當然最好是兩(liang) 者都能上。”李政言說，用論文承載科研成果，體(ti) 現了自己作為(wei) 高校教師的價(jia) 值。實現科研成果的轉化，同時解決(jue) 了企業(ye) 關(guan) 切的問題，則體(ti) 現了自己作為(wei) 光穀實驗室成員的價(jia) 值。這個(ge) 過程實現了KPI的轉向，讓高校教師更有成就感。“我們(men) 不僅(jin) 在實驗室裏寫(xie) 出了論文，更在生產(chan) 線上轉化了成果。”

國產(chan) 高功率飛秒激光器漸行漸近

上月，華日激光攜非線性壓縮模塊公開亮相上海光博會(hui) ，吸引不少潛在客戶關(guan) 注。年內(nei) ，該模塊有望開始接單，真正實現行業(ye) 應用。

李政言說，從(cong) 2021年下半年雙方正式開始接觸，到去年下半年生產(chan) 出第一台樣機，研企合作經曆了很長一段時間磨合期。

對標的是國際先進水平，研發難度不言而喻。脈寬降不下來、功率升不上來，怎麽(me) 辦？為(wei) 提升合作質效，光穀實驗室派人常駐華日激光，教授專(zhuan) 家“隨叫隨到”，雙方緊密協同、攜手攻關(guan) 。

“研企合作積極、深度，互相毫無保留。”陳少祥說，隻有解開束縛創新的枷鎖，雙方才能真正“甩開膀子幹”。

非線性壓縮模塊的成功研發固然值得欣喜，也應看到，國際先進水平已將脈寬壓縮至個(ge) 位數，德國產(chan) 的飛秒激光器，輸出功率高達千瓦甚至萬(wan) 瓦。

對標光穀實驗室提出的“千瓦級”目標任務，新技術、新產(chan) 品研發還有很長一段路要走。在張慶斌教授的帶領下，光穀實驗室團隊正與(yu) 華日激光合作開展相幹合束試驗。

“一束激光功率和能量有限，把幾束、十幾束甚至幾十束激光‘合’在一起，功率和能量就上去了。”李政言說，相幹合束技術可在保持脈寬恒定的同時，有效提升激光器的功率和能量，目前已具備200瓦、230飛秒的國內(nei) 領先水平。不久的將來，我們(men) 有望看到更多飛秒激光器的世界級創新成果從(cong) 華日激光走下產(chan) 線。