同等功率下，激光脈衝(chong) 的持續時間越短，瞬時功率就越大。當激光脈衝(chong) 持續時間短至千萬(wan) 億(yi) 分之一秒級，瞬時峰值功率可超過百萬(wan) 億(yi) 瓦，超過全世界所有發電廠裝機功率總和的上百倍。這就是飛秒激光。

通過調節飛秒激光脈衝(chong) 在時域、空域和頻域的性質，飛秒激光就會(hui) 變成一把形狀、性質可調，無堅不摧的柔性刀具，在微米、納米尺度下完成高精度切割、打孔、調平等，甚至能夠實現電子層麵的調控……20多年前，薑瀾看到了飛秒激光應用的巨大潛能。

如今，在北京理工大學機械與(yu) 車輛學院，薑瀾及其團隊在國際上率先預測了飛秒激光加工形狀，率先提出了飛秒激光電子動態調控製造新原理，率先實現了激光製造中電子層麵主動調控，率先研製了首套跨尺度準三維超快連續觀測係統，率先實現了激光製造中電子層麵的觀測，率先實現了飛秒激光製造的重大工程應用，率先實現了飛秒激光製造的規模化產(chan) 業(ye) 應用。

不懼挑戰，攻關(guan) 科技難題

自1960年人類第一台紅寶石激光器誕生以來，科學家們(men) 不斷將激光的性能推向更快、更強。上世紀80年代，研究人員發現當激光脈衝(chong) 持續時間短至千萬(wan) 億(yi) 分之一秒級、強度超過百萬(wan) 億(yi) 瓦級的超快、超強區間後，經典的理論模型已經不能夠解釋這一超快超強電磁場與(yu) 物質的相互作用機理，這成為(wei) 製約飛秒激光發展的瓶頸。本世紀初，薑瀾進入了飛秒激光製造研究領域。

上本科時，薑瀾對物理產(chan) 生了強烈的興(xing) 趣，“‘相對論’‘量子力學’都是那時我潛心鑽研的方向，以激光為(wei) 代表的高能束製造本質上是能量與(yu) 物質的相互作用，是我非常感興(xing) 趣的方向”。

沒有團隊、沒有項目、所關(guan) 注的隻是三級學科領域的一個(ge) 研究分支，回憶起20多年前孤身入局的情境，薑瀾的嘴角泛起一絲(si) 幸福、回味的微笑。“那是一段無人打擾的獨自潛心研究的美好時光。”

6年後，薑瀾在飛秒激光製造理論研究中取得了突破性進展。他提出了改進雙溫度模型，將經典雙溫度方程的適用範圍從(cong) 電子低溫區擴展到了任意電子溫度範圍，提高了飛秒激光加工閾值預測精度。他建立了等離子體(ti) 量子模型，首次預測了飛秒激光加工形狀，成功預測了係列重要反常效應，獲得了包括諾獎得主在內(nei) 的廣泛國際實驗驗證和正麵評價(jia) 。

2006年，薑瀾在北理工組建了國內(nei) 第一支飛秒激光製造及其應用科研團隊。

當時，擋在團隊麵前的是又一道障礙。飛秒激光加工效率低，精度差於(yu) 衍射極限，深徑比低，這些飛秒激光加工的“固有缺陷”，正是導致飛秒激光加工20餘(yu) 年未能走向實際應用的原因。

薑瀾應用他所建立的模型揭示，要解決(jue) 上述難題，核心是“能否調控局部瞬時電子動態”。根據他的理論模型預測，薑瀾提出可通過飛秒激光時空整形實現激光製造中局部瞬時電子動態的主動調控，進而控製加工結果的技術路線。這一技術路線大幅拓展了激光製造的極限能力。在這一理論模型的支撐下，薑瀾團隊將飛秒激光加工效率提高了56倍，可重複加工精度達波長的1/14，深徑比極限從(cong) 20∶1提高到超過5000∶1。

其後，薑瀾提出並帶領其團隊研製了跨尺度準三維超快連續觀測係統。“跨越15個(ge) 時間數量級，峰值幀速率達數萬(wan) 億(yi) 幀/秒的觀測係統驗證了飛秒激光電子動態調控製造新原理。”薑瀾說。

在國家“十三五”科技創新成就展中，薑瀾團隊的飛秒激光電子動態調控製造成果入選。11位院士組成的鑒定委員會(hui) 這樣評價(jia) ：“率先實現了激光製造中電子層麵的主動調控和飛秒激光加工的產(chan) 業(ye) 化與(yu) 重大工程應用……總體(ti) 達到國際領先水平。”

服務國家重大需求和國民經濟主戰場

一個(ge) 外行走進飛秒激光微納製造研究室，很難將眼前的大型實驗設備以及排布在工作台上的數百個(ge) 光學鏡片與(yu) 現實生活聯係起來。而突破了基礎科研的研究人員卻已看到了極其廣闊的應用前景。

手機屏幕異形切割是手機製造的關(guan) 鍵技術。“一塊手機屏幕的結構就像一塊多層蛋糕，在不同層分別分布著玻璃、聚合物、金屬、絕緣體(ti) ，還有膠水。”薑瀾說，“傳(chuan) 統刀具束手無策之地，正是飛秒激光大顯身手之處。”目前，應用薑瀾提出的電子動態調控切割新工藝，與(yu) 大族激光合作研發的飛秒激光製造裝備在全球市場的占有率達到60%。

難加工材料的三維複雜微細結構加工是尖端製造領域的世界級難題。薑瀾發明了電子動態調控製孔、切割、調平、刻型等新技術，帶領其團隊研製了一係列主要指標顯著優(you) 於(yu) 國際水平的新裝備，為(wei) 37個(ge) 國家重大科技工程和國家重大裝備奠定了基石。

薑瀾說：“強大的製造業(ye) 是強國建設的基石，而且製造業(ye) 的強大往往領先強國地位確立20年。”

“十二五”期間，高能束製造成為(wei) 了國家自然科學基金委重點支持方向，薑瀾擔任高能束與(yu) 特種能場製造領域負責人，並牽頭撰寫(xie) 了“十二五”以來基金委高能束與(yu) 特種能場領域的係列規劃。

“十三五”和“十四五”期間，薑瀾擔任了國家重點研發計劃“增材製造與(yu) 激光製造”重點專(zhuan) 項實施方案編製專(zhuan) 家組、指南編製專(zhuan) 家組和總體(ti) 專(zhuan) 家組組長。他投入大量時間致力於(yu) 國家在先進製造領域首個(ge) 啟動的重點專(zhuan) 項。目前，專(zhuan) 項已部署相關(guan) 研發項目112個(ge) ，有力推動了我國增材製造與(yu) 激光製造躋身國際第一梯隊。

瞄準科技前沿不斷突破

已經在研究所入職兩(liang) 年的張學強現在還記得在美國加州大學伯克利聽薑瀾講座的情景。“他講了飛秒激光製造的技術進展，也講了飛秒激光製造潛在的應用前景。”張學強說，“講座後，我們(men) 交流時，他問我‘願不願一起做點真正的科研’，這一句話把我召回來了。”

薑瀾技術團隊的學生都知道，薑老師反對發“水文章”。博士生連易靈解釋說：“別人做過的實驗，拿回來複現，再調整一下參數；或者別人的實驗，換一種材料再做一遍，都是‘水文章’。”

真正的科研是什麽(me) ？薑瀾說：“要麽(me) 在學術前沿取得突破去頂天，拓展人類的認知領域；要麽(me) 在國家重大需求和國民經濟主戰場實現應用去立地，攻克關(guan) 鍵技術問題。”

嚴(yan) 格的要求帶出了一支過硬的科研梯隊。薑瀾培養(yang) 了博士和博士後33名，40%任教於(yu) “雙一流”高校、57%就職於(yu) 國家重點行業(ye) 相關(guan) 研究機構。他所指導的博士生曾獲中國機械工程學會(hui) “上銀優(you) 秀機械博士論文獎”6次，包括銀獎、銅獎、優(you) 秀獎、佳作獎，“挑戰杯”全國競賽特等獎等，2人獲批歐盟“瑪麗(li) ·居裏”學者。至今，薑瀾已培養(yang) 了9名國家級高層次人才。

在北理工飛秒激光微納製造研究所裏，飛秒激光的應用領域還在不斷取得突破。李曉煒教授正在致力於(yu) 飛秒激光製造的係列重大應用。胡潔教授正在聚焦醫工融合，飛秒激光技術可以為(wei) 骨腫瘤治療提供抗菌、抗凝血、可載藥的醫療器具。李欣教授正在關(guan) 注複合材料加工在航空航天中的應用。

在薑瀾看來，飛秒激光無堅不摧的特性，也應該是一支有誌於(yu) 真正科研的團隊所具有的特性。“瞄準科技前沿，服務國家需求，這是我們(men) 這代科研工作者的時代使命，也是我們(men) 工作不斷取得突破的秘密。”薑瀾說。