
ABF晶體(ti) 製成的光學器件。(中國科學院新疆理化所供圖)一根肉眼看不見的超細“光針”,朝一個(ge) 方向,能量高度集中。一束激光,能有多神奇?中國工程院院士、應用光學專(zhuan) 家薑會(hui) 林說:“它是最快的刀、最亮的光、最準的尺。”
生活中,它是輕輕一按,直達目標物的激光筆;生產(chan) 線上,它是切割的利器;通信領域,它是連接天地的光速橋梁;醫療領域,它可以精準切除腫瘤;戰場上,它是“光之利刃”……
120Gbps(吉比特每秒),中國星地激光通信傳(chuan) 輸速率刷新紀錄;35萬(wan) 公裏,首次實現地月空間衛星激光測距;激光除草具身智能機器人亮相,要批量生產(chan) ……不到一個(ge) 月時間,就有這麽(me) 多創新成果麵世。
濟南,國內(nei) 最大的激光加工裝備產(chan) 業(ye) 基地,華北地區激光產(chan) 業(ye) “核心增長極”,一座冉冉升起的激光產(chan) 業(ye) 新城,正著力打造“fun88官网平台第三極”,底氣何在,路有多寬?
寬帶從(cong) “雙千兆”向“雙萬(wan) 兆”升級
也許我們(men) 真的無法準確預測,科技創新能給我們(men) 的生活帶來哪些改變。一如我們(men) 離開片刻便會(hui) 坐立不安的手機,從(cong) 4G到5G,上傳(chuan) 下載文件、視頻,似乎已不是什麽(me) 大問題,這背後是新型信息基礎設施建設的跨越式發展。
曾幾何時,百兆寬帶是各大通信運營商的賣點,而今,全國千兆寬帶用戶已達2.4億(yi) 戶,全國三分之二的地市達到千兆城市標準;日前工信部又明確,啟動實施“寬帶升級”專(zhuan) 項,開展新一輪萬(wan) 兆光網試點。
這標誌著我國寬帶網絡發展將從(cong) “雙千兆”,向“雙萬(wan) 兆”(5G-A與(yu) 萬(wan) 兆光網)全麵演進升級,這意味著,萬(wan) 兆寬帶下行接近10Gbps,上行接近1Gbps,將用戶帶寬提升10倍,可輕鬆承載8K超高清視頻、雲(yun) 遊戲、VR/AR等高帶寬場景需求。
也許有人還會(hui) 發出從(cong) 4G到5G時的靈魂拷問,就是上個(ge) 網,我們(men) 需要那麽(me) 快嗎?單純從(cong) 個(ge) 人的角度來講,也許不需要,但它對產(chan) 業(ye) 發展創新太重要了,可為(wei) 發展新質生產(chan) 力、推進新型工業(ye) 化構築更為(wei) 強大的數字底座。
已實現星地激光通信速率“超百G”
如此超前的通信基礎設施布局,我們(men) 的技術創新能夠支持嗎?如果單純從(cong) 激光通信領域來看,綽綽有餘(yu) 。日前中國科學院空天信息創新研究院宣布,他們(men) 成功開展了超百G星地激光通信業(ye) 務化應用實驗,通信速率達到120Gbps。
這是該項目團隊繼2023年10Gbps、2025年60Gbps之後取得的又一突破,標誌著我國星地激光通信業(ye) 務化應用能力邁上一個(ge) 新台階。這種技術進步速度,是不是很符合摩爾定律?該定律認為(wei) ,集成電路上可以容納的晶體(ti) 管數目,大約每經過18個(ge) 月到24個(ge) 月便會(hui) 增加一倍。換言之,處理器的性能大約每兩(liang) 年翻一倍,同時價(jia) 格下降為(wei) 之前的一半。
該項目團隊技術負責人李亞(ya) 林解釋說:“若將星地激光通信比作在湍急的河流上架橋,10Gbps傳(chuan) 輸相當於(yu) 鋪設單車道橋梁,結構相對簡單;而120Gbps傳(chuan) 輸則相當於(yu) 建設多車道高速大橋,不僅(jin) 要求架設速度快以實現快速連接,更要在多車道並行下保障極高的通行效率,其工程實現難度呈幾何級增長。”
“激光炮”遠程清障和手術切割
“普通通信傳(chuan) 電影如果需要半小時,激光通信3分鍾就完成!”薑會(hui) 林用如此鮮明的數據對比來說明激光通信的優(you) 勢,以及會(hui) 給百姓生活帶來的改變,在他眼裏,這項技術就是“信息高速公路”,不僅(jin) 傳(chuan) 輸速率是傳(chuan) 統方式的10倍,更有著保密性極強、抗幹擾能力突出這兩(liang) 大“硬核優(you) 勢”。
而事實上,激光給當今生產(chan) 生活帶來的改變,遠不止通信領域。激光,一種通過受激輻射過程產(chan) 生的高強度、高方向性、高單色性和高相幹性的光束,因具有高效率、無汙染、高精度、熱影響區小等優(you) 點,正加速向各行業(ye) 滲透。
在鋼鐵、化工、汽車、航空、航天、海洋工程、微電子、新能源、新材料、生物醫療、農(nong) 業(ye) 、國防科技等領域,激光已成為(wei) 現代高端製造最先進的基礎性技術之一。在工業(ye) 領域,如材料切割、焊接、打孔、表麵處理、快速成型等過程中,激光技術通過軟件來控製軌跡,屬於(yu) 非接觸加工,穩定性和壽命比較好。
在現代醫學中,光學成像、激光切割技術成為(wei) 診斷和治療的重要工具,用激光手術切割腫瘤,用內(nei) 窺鏡深入人體(ti) 內(nei) 部,為(wei) 醫生提供了前所未有的視角和精準度。在生產(chan) 生活中,激光技術應用在智能激光除草、激光育種等方麵,成了田間的“黑科技”。“激光炮”遠程清障,一鍵遠程砍樹,還能輕鬆處理電網上的風箏、防塵網、塑料薄膜等飄掛物隱患,保護電網安全。
“宇宙手電筒”激光測距和精準除草
也許正是因為(wei) 激光技術應用廣泛,相關(guan) 創新才層出不窮,一日千裏。日前,一款全新的激光除草具身智能機器人,在上海市農(nong) 業(ye) 科學院莊行綜合試驗站首發亮相,該創新產(chan) 品結合AI視覺與(yu) 激光技術,可實現零農(nong) 殘、高精度、全天候地非接觸式除草,助力現代農(nong) 業(ye) 降本增效和綠色轉型。
中國科學院雲(yun) 南天文台則利用1.2米望遠鏡新升級的近紅外月球激光測距係統,成功探測到距地約35萬(wan) 公裏的DRO-A衛星激光回波信號,標誌著我國首次實現地月距離尺度的衛星激光測距。這相當於(yu) 科學家們(men) 用一個(ge) 精準的“宇宙手電筒”照向35萬(wan) 公裏外的衛星,通過計算激光反射回來的時間,像用尺子量距離一樣測出了衛星距地麵站的距離。
中國科學院新疆理化技術研究所日前宣布,成功創製出一種名為(wei) 氟化硼酸銨(ABF)的新型晶體(ti) ,並利用它獲得了波長為(wei) 158.9納米的真空紫外激光。這一突破為(wei) 開發緊湊、高效的全固態真空紫外激光器提供了關(guan) 鍵材料,未來有望在精密製造、前沿科研等領域大顯身手。
華北地區激光產(chan) 業(ye) “核心增長極”
在激光領域,濟南也在全麵發力。2025年底,濟南舉(ju) 辦了一場高級別的激光產(chan) 業(ye) 頭腦風暴會(hui) ——先進固態激光、功能材料及高端應用研討會(hui) ,九位兩(liang) 院院士參加!還有全國29家研究所、38所高校的百餘(yu) 位國內(nei) 外知名學者,以及3所醫療機構、29家企業(ye) 代表,產(chan) 學研用,都齊了。
中國科學院院士祝世寧在會(hui) 上說:“先進激光技術是國家戰略科技力量的重要組成部分,而固態激光技術更是全球科技競爭(zheng) 的製高點之一。”濟南正憑借深厚的產(chan) 業(ye) 積澱與(yu) 完善的生態布局,在全國激光產(chan) 業(ye) 版圖中占據重要地位。
中國光學光電子行業(ye) 協會(hui) 副秘書(shu) 長程慧雲(yun) 介紹,濟南正在成為(wei) 華北地區激光產(chan) 業(ye) 的“核心增長極”,填補我國北方高端激光裝備製造與(yu) 國際合作的空白,這是濟南在全國布局中的獨特定位;濟南加速打造“fun88官网平台第三極”,能夠深切感受到濟南在全國激光產(chan) 業(ye) 布局中的分量持續提升。
從(cong) 1985年濟南鑄鍛所研製出中國第一台激光切割機,到如今成長為(wei) 全國重要的激光加工裝備產(chan) 業(ye) 基地,濟南激光產(chan) 業(ye) 已實現從(cong) 單點突破到集群發展的轉型。濟南市科技局黨(dang) 組書(shu) 記、局長黃波介紹,濟南已構建起覆蓋激光外延材料、元器件、激光器等全鏈條的產(chan) 業(ye) 生態,300餘(yu) 家激光相關(guan) 企業(ye) 中,核心企業(ye) 50家,規上企業(ye) 98家,形成了獨具競爭(zheng) 力的產(chan) 業(ye) 集群。在大功率激光加工設備、中小功率泵源等領域,濟南技術水平位居全球前列,出口規模穩居全國第一。(濟南日報·愛濟南記者 劉彪)


◎全國激光五大產(chan) 業(ye) 帶
華中
以武漢為(wei) 代表,聚焦光電子全生態
華南
以珠三角為(wei) 代表,主打消費電子激光應用
華東(dong) 以長三角為(wei) 代表,側(ce) 重精密激光器件西部
以西安為(wei) 代表,發力光子傳(chuan) 感華北
以環渤海為(wei) 代表,濟南填補我國北方高端激光裝備製造與(yu) 國際合作的空白
信息來源:中國光學光電子行業(ye) 協會(hui)
◎濟南激光產(chan) 業(ye) 概覽
●產(chan) 業(ye) 鏈條覆蓋:激光外延材料、元器件、激光器、激光加工裝備製造、激光通信、激光探測與(yu) 監測及輔助類晶體(ti) 材料、應用服務等全產(chan) 業(ye) 領域。
●行業(ye) 產(chan) 業(ye) 規模:約200億(yi) 元,是國內(nei) 最大的激光加工裝備產(chan) 業(ye) 基地,相關(guan) 企業(ye) 約300家,其中規模以上企業(ye) 98家,億(yi) 元以上企業(ye) 28家。
●技術實力:大功率激光加工設備領域處於(yu) 全球領先水平,萬(wan) 瓦級光纖激光切割設備出口規模居全國前列。
●科研實力:國家重點實驗室1家(山東(dong) 大學晶體(ti) 材料國家重點實驗室)、省重點實驗室4家(華光光電子山東(dong) 省半導體(ti) 激光器技術重點實驗室、齊魯中科光物院山東(dong) 省固體(ti) 激光重點實驗室、山東(dong) 省科學院激光所光纖傳(chuan) 感技術省重點實驗室、山東(dong) 師範大學光學與(yu) 光子器件技術省重點實驗室)、國家企業(ye) 技術中心1家(華光光電子技術中心)
●招商引資:近年來吸引大族激光、宏石激光、華工科技等國內(nei) 知名激光企業(ye) 在濟南設立生產(chan) 基地。
◎濟南激光產(chan) 業(ye) 龍虎榜
●濟南邦德:激光切割機銷售量連續6年全球第一
●濟南金威刻:美國市場占比最大的fun88官网平台機品牌
●濟南森峰:穩居長江以北最大數控激光設備製造企業(ye) 行列
●鼎點激光:自主研發的大功率激光管材坡口切割技術打破國外壟斷
真空紫外激光是什麽(me) “光”?
激光技術被譽為(wei) 20世紀“四大科技發明”之一。中國科學院新疆理化技術研究所研製出氟化硼酸銨(ABF)晶體(ti) ,首次實現直接倍頻真空紫外激光158.9納米輸出,創造了該領域世界最短輸出波長紀錄。那麽(me) ,真空紫外激光是什麽(me) “光”?
想象一下手電筒的光:柔和而四散,照亮著前方。激光,就像一束訓練有素的光——所有光粒子步調一致,朝著同一個(ge) 方向前進,能量高度集中。這種特性讓激光能完成普通光做不到的“精細活”,從(cong) 超市掃碼器到醫院手術刀,從(cong) 光纖通信到舞台燈光秀,背後都有它的身影。
那麽(me) ,真空紫外激光又是什麽(me) ?如果把光比作一個(ge) 大家族,那麽(me) 不同顏色的光就對應著不同的波長。我們(men) 熟悉的可見光,波長從(cong) 長到短分別是紅橙黃綠青藍紫,但這隻是其中一小部分——在紫色光之外,還有波長更短的紫外光,而真空紫外激光則是紫外光中波長最短的,其波長不足200納米。
為(wei) 什麽(me) 真空紫外激光如此特別?一是能量超高:波長越短,光子能量越強。真空紫外激光如同光的手術刀,能進行原子級別的精密操作。二是“怕空氣”:這種激光在空氣中極易被吸收,通常需要在真空環境中工作,因而得名。三是製造極難:要產(chan) 生如此短波長的激光,需要特殊的光頻率轉換器——非線性光學晶體(ti) 。
中國的突破在哪裏?過去30多年,隻有一種晶體(ti) (KBBF)能通過非線性光學晶體(ti) 的直接倍頻技術產(chan) 生200納米以下的激光。近日,我國科學家成功研製出氟化硼酸銨(ABF)晶體(ti) ,首次實現158.9納米的激光倍頻輸出,創造了該技術手段的世界最短波長紀錄。
它會(hui) 改變什麽(me) ?在前沿科研領域,助力超導機理、化學反應機理研究等尖端領域;在精密製造領域,實現納米級超高精度加工;在空間通信領域,為(wei) 未來衛星通信提供新可能。總之,這項突破,讓我們(men) 在探索微觀世界和尖端技術的道路上擁有了更強的中國製造“利器”。(崔興(xing) 毅)
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