湖北日报全媒记者 李源 通讯员 严莎
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激光被誉为“最快的刀”。近年来，具备超快、超强和超宽频谱特点的飞秒激光技术日趋成熟，在特种加工、晶圆切割、近视手术、检验检测等领域广泛应用。
脉冲宽度和输出功率，是衡量飞秒激光器水平高低的核心指标。尽可能压缩脉宽的同时提升功率，是各大研发机构以及飞秒激光器生产厂商竞逐的焦点。
日前，光谷企业华日激光宣布，其与光谷实验室携手研发的飞秒激光器非线性压缩模块已具备行业应用条件，即将走向市场。
“应用非线性压缩模块后，华日激光生产的飞秒激光器脉宽可压缩至200飞秒以下、功率超过500瓦。这款产品填补了国内空白，具备冲击国际先进水平的潜力。”华日激光超快光纤实验室主任陈少祥说。借智借力光谷实验室，华日激光的拳头产品实现了“能级跃升”，研企合作磨出了“更快的刀”。
为飞秒激光器加装“涡轮增压器”
华日激光在高端激光器研发生产和激光应用领域摸爬滚打多年，激光器产品线涵盖皮秒、纳秒、飞秒等多个领域。
梳理其飞秒激光器产品线不难发现，功率超过百瓦的产品仅有2款，且脉宽仅为500到800飞秒，脉宽达到300飞秒的产品，功率却不超过100瓦。
“业界普遍认为，激光器的脉宽小于200飞秒，才是‘真’飞秒，而要吸引高端行业用户，输出功率至少要达到500瓦。”陈少祥坦言，脉宽和功率两座大山横亘在前，制约了华日激光冲击高端的步伐。
转机发生在2021年。当年2月13日召开的湖北省科技创新大会上，包括光谷实验室在内的首批7个湖北实验室集中揭牌。5月14日，光谷实验室理事会第一次会议明确提出，重点推进千瓦飞秒光纤激光与EUV相干光源等4大项目联合科研攻关。
飞秒激光器非线性压缩模块，脱胎于光谷实验室与华日激光的联合科研攻关。
陈少祥介绍，非线性压缩模块可被形象地理解为汽车上使用的涡轮增压器——通过应用该模块，可在不影响激光器主体输出稳定性与高光束质量的前提下，获得50飞秒、500瓦量级的高功率极窄超快脉冲输出。“对华日激光飞秒激光器产品线来说，可谓颠覆性创新。”
据了解，当前全球范围内可提供极窄超快脉冲输出的钛宝石飞秒激光器生产研发被欧美企业垄断。然而其售价动辄超过百万元，且对使用环境要求极其苛刻。更重要的是，钛宝石飞秒激光器的功率最高仅为10瓦，难以实现工业级应用。
业内人士指出，光谷实验室与华日激光携手推动非线性压缩技术从实验室走向生产线，无异于在飞秒激光器应用领域扔下一颗“重磅炸弹”。凭借这一产品，华日激光有望在高端飞秒激光器市场站稳脚跟。
KPI从“写论文”转向“产业化”
“从校企合作到研企合作，科技成果转化的质量和效率都有显著提升。”谈及激光非线性压缩技术走向应用的过程，华中科技大学光电学院、光谷实验室双聘教授李政言很是感慨。
事实上，作为光谷知名激光企业，华日激光很早就与华中科技大学等本地高校展开合作，推动科研成果转化。陈少祥回忆，2018年，华日激光就曾向华中科技大学科研团队提出合作推动激光非线性压缩技术走向产业化，受科技成果转化机制等因素影响，一直难以实质推进。
科研端，精密测量、精密探测、物质反应过程观测等领域迫切需要飞秒激光器脉宽“再窄一点”；应用端，晶圆加工厂、面板生产厂、电池制造厂等企业迫切需要飞秒激光器输出功率“再大一点”。
“技术和市场都有呼声。”李政言说，华中科技大学在激光非线性压缩领域深耕多年，具备深厚的技术储备。但机制和平台的缺失，让科研成果难以从论文变成产品。他说，高校的核心工作是教书育人，对教师的考核，重点是上了多少课、发了多少论文。以非线性压缩技术为例，相关科研成果是否应用到产业端，是否走向市场，对教师考核而言只是“锦上添花”，很难因此充分调动积极性。
“光谷实验室成立之后，教师被‘解放’了。”华中科技大学物理学院、光谷实验室双聘教授张庆斌说。以光谷实验室聘用教授身份与企业开展联合科研攻关，科研成果有没有支撑产业发展成为考核重点，写论文反而成了“锦上添花”。
“能为之不断奋斗的好科研项目，是要么‘上书架’，要么‘上货架’，当然最好是两者都能上。”李政言说，用论文承载科研成果，体现了自己作为高校教师的价值。实现科研成果的转化，同时解决了企业关切的问题，则体现了自己作为光谷实验室成员的价值。这个过程实现了KPI的转向，让高校教师更有成就感。“我们不仅在实验室里写出了论文，更在生产线上转化了成果。”
国产高功率飞秒激光器渐行渐近
上月，华日激光携非线性压缩模块公开亮相上海光博会，吸引不少潜在客户关注。年内，该模块有望开始接单，真正实现行业应用。
李政言说，从2021年下半年双方正式开始接触，到去年下半年生产出第一台样机，研企合作经历了很长一段时间磨合期。
对标的是国际先进水平，研发难度不言而喻。脉宽降不下来、功率升不上来，怎么办？为提升合作质效，光谷实验室派人常驻华日激光，教授专家“随叫随到”，双方紧密协同、携手攻关。
“研企合作积极、深度，互相毫无保留。”陈少祥说，只有解开束缚创新的枷锁，双方才能真正“甩开膀子干”。
非线性压缩模块的成功研发固然值得欣喜，也应看到，国际先进水平已将脉宽压缩至个位数，德国产的飞秒激光器，输出功率高达千瓦甚至万瓦。
对标光谷实验室提出的“千瓦级”目标任务，新技术、新产品研发还有很长一段路要走。在张庆斌教授的带领下，光谷实验室团队正与华日激光合作开展相干合束试验。
“一束激光功率和能量有限，把几束、十几束甚至几十束激光‘合’在一起，功率和能量就上去了。”李政言说，相干合束技术可在保持脉宽恒定的同时，有效提升激光器的功率和能量，目前已具备200瓦、230飞秒的国内领先水平。不久的将来，我们有望看到更多飞秒激光器的世界级创新成果从华日激光走下产线。
