對話中國科學(xué)院物理研究所 研究員 魏志義
個(gè)人簡介
1991年4月博士畢業(yè)于中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所，1993年4月中山大學(xué)博士后流動(dòng)站出站并留校工作，1997年5月調(diào)入中國科學(xué)院物理研究所，1999年晉升研究員，曾先后在英國、荷蘭及日本等地工作訪問。2001年獲得中科院青年科學(xué)家獎(jiǎng)，2002年獲得國家杰出青年基金，2011年獲得中國物理學(xué)會(huì)胡剛復(fù)物理獎(jiǎng)。長期從事超快激光的相關(guān)研究，現(xiàn)為中國科學(xué)院物理研究所光物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室L07組組長，計(jì)量測試高技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主任。曾任光物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任。
魏教授，非常感謝您接受《激光制造商情》的采訪。
1. 《激光制造商情》: 首先，請介紹一下您和您的團(tuán)隊(duì)目前從事的是哪方面的研究。
魏教授：我們研究組主要致力于超快光學(xué)領(lǐng)域的研究，重點(diǎn)方向?yàn)槌碳す饷}沖技術(shù)，包括皮秒、飛秒、阿秒激光脈沖。目前團(tuán)隊(duì)有8位成員，大部分具有在國外工作并取得過杰出成果的經(jīng)歷。我非常欣賞團(tuán)隊(duì)每個(gè)成員對超快激光研究的熱情及扎實(shí)的工作作風(fēng)與坦誠謙虛的個(gè)性，能有這樣一支融洽團(tuán)結(jié)的研究隊(duì)伍，我感到非常幸運(yùn)！近十年來我們在皮秒及飛秒激光的產(chǎn)生、放大、波長擴(kuò)展及相位鎖定等方面開展了系統(tǒng)的研究工作，開發(fā)出了系列穩(wěn)定的產(chǎn)品。也產(chǎn)生并測量得到XUV波段的阿秒激光脈沖，在國際上有了一定的影響。
2. 《激光制造商情》: 在激光研究歷程當(dāng)中，您本人也在外國學(xué)習(xí)進(jìn)修過嗎？目前我國超快激光領(lǐng)域，除了國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)里面的專家，一定程度就是依靠海歸人才帶動(dòng)起來的，比如清華大學(xué)鐘敏霖教授、吉林大學(xué)孫洪波教授與西安交通大學(xué)陳烽教授等，您如何看待這個(gè)現(xiàn)象？
魏教授：我本人曾在英國、荷蘭、日本等國家從事過超快激光的研究，實(shí)際上在出國之前也一直在從事這一領(lǐng)域的研究。你提到的三位老師我很熟悉，也是我學(xué)習(xí)的榜樣，他們及多位專家在超快激光加工領(lǐng)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(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。實(shí)際上超快激光由于技術(shù)的前沿性及應(yīng)用的廣泛性，目前已涵蓋了許多領(lǐng)域與行業(yè)，我國老一輩科學(xué)家早在上世紀(jì)80年代，就已經(jīng)系統(tǒng)地建立了國內(nèi)超快激光研究的良好基礎(chǔ)，并創(chuàng)造過國際領(lǐng)先的成果。在最近十多年的時(shí)間里，隨著國家科研經(jīng)費(fèi)投入的增加，我國的超快激光研究與應(yīng)用進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期，并吸引了許多優(yōu)秀的海外專家學(xué)者回國工作，進(jìn)一步促進(jìn)了國內(nèi)超快激光事業(yè)的發(fā)展。
3. 《激光制造商情》: 您參加5月在深圳大學(xué)的激光前瞻技術(shù)大會(huì)，講述了二極管泵浦鎖模固體超快激光器的話題。二極管泵浦出現(xiàn)的意義是什么？
魏教授：我這次報(bào)告主要是希望與會(huì)議主題相結(jié)合，跟工業(yè)應(yīng)用相結(jié)合，這也是我們團(tuán)隊(duì)目前的主要研究工作之一。傳統(tǒng)上超快激光主要應(yīng)用于前沿科學(xué)研究，注意到在加工制造及醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢，我們研究組從2005年就開始了二極管激光直接泵浦超快激光的研究。相對于傳統(tǒng)的飛秒摻鈦藍(lán)寶石激光器，二極管直接泵浦的固體超快激光在實(shí)用性和低成本方面具有一定優(yōu)勢。隨著超快激光應(yīng)用越來越廣泛，需要有大家能夠接受的合理價(jià)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(chǎn)生很短的脈寬，但具有良好的實(shí)用性和可靠性，我認(rèn)為這是非常適合工業(yè)應(yīng)用的發(fā)展方向。
4. 《激光制造商情》: 國內(nèi)超快激光領(lǐng)域與國外（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(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域，就前沿屬性而言，如最短脈沖寬度、最高峰值功率等指標(biāo)而言，國內(nèi)還曾領(lǐng)先國際，如上世紀(jì)八、九十年代中科院西安光機(jī)所、中山大學(xué)在染料激光鎖模方面曾直接產(chǎn)生過當(dāng)時(shí)最短的激光脈沖。我們研究組自2000年以來，也在飛秒鈦寶石激光方面保持著與國際同行相當(dāng)?shù)淖疃堂}沖結(jié)果。在飛秒激光放大方面，我們團(tuán)隊(duì)于2011年得到了當(dāng)時(shí)峰值功率最高的PW輸出，在國際上產(chǎn)生了較為重要的影響，近一兩年來，中科院上海光機(jī)所、中物院八所分別實(shí)現(xiàn)了峰值功率5PW級(jí)的結(jié)果，進(jìn)一步擴(kuò)大了我國在飛秒超強(qiáng)激光方面的國際領(lǐng)先優(yōu)勢。如果說這一領(lǐng)域與國外有怎樣的差距的話，我認(rèn)為目前主要是在高平均功率超快激光技術(shù)與超快激光產(chǎn)業(yè)化方面，而二極管激光泵浦的鎖模固體超快激光正是目前發(fā)展高平均功率超快激光的主要技術(shù)途徑之一，德國馬普量子光學(xué)研究所所長Ferenc Krausz教授曾在報(bào)告中展望這類激光未來可輸出平均功率數(shù)kW、脈寬僅5fs量級(jí)的結(jié)果。我這次報(bào)告的主要內(nèi)容正是我們這方面的相關(guān)研究進(jìn)展，這些年來我們通過與中科院上海硅酸鹽研究所、上海光機(jī)所、江蘇師范大學(xué)、山東大學(xué)等單位合作，利用他們在激光晶體生長中的優(yōu)勢，采用二極管激光直接泵浦實(shí)現(xiàn)了系列固體飛秒及皮秒激光，其中一些是國外所沒有的。此外采用碟片激光增益介質(zhì)，我們得到了平均功率15W的克爾透鏡鎖模飛秒結(jié)果，盡管與飛秒鈦寶石激光振蕩器相比，平均功率高了近一個(gè)量級(jí)，但國際上，特別是德國已在固體碟片鎖模激光上輸出了近300W的平均功率，在這方面我們確實(shí)還存在著較大的差距。
5. 《激光制造商情》: 現(xiàn)在超快激光主要還是集中在科研和醫(yī)療領(lǐng)域，那在工業(yè)領(lǐng)域會(huì)有怎樣的發(fā)展趨勢？
魏教授：超快激光在工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展目前處于起步階段，但潛力非常大，多年前我就看好這個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。超快激光精密加工的實(shí)驗(yàn)室研究已經(jīng)證明了十分顯著的優(yōu)點(diǎn)，隨著工藝的成熟及加工速度的提高，無疑會(huì)走向規(guī)模化的工業(yè)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)其他手段所不能的功能。我們今天看到常規(guī)的激光在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)用得很廣泛了，由于超快激光相比其它激光顯而易見的一些優(yōu)勢，其應(yīng)用潛力是不言而喻的。目前超快激光確實(shí)還主要集中在科研領(lǐng)域，在激光醫(yī)療中也有成功的應(yīng)用，如近視眼治療、光學(xué)斷層掃描（OCT）等，而工業(yè)加工本身是一個(gè)遠(yuǎn)比科研領(lǐng)域大得多的行業(yè)，隨著高平均功率超快激光器件的發(fā)展成熟及成本造價(jià)的降低，超快激光在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。
6. 《激光制造商情》: 我們國家較少有成熟的國產(chǎn)的、可靠的工業(yè)皮秒/飛秒激光器，基本上要靠進(jìn)口，您怎么看待這個(gè)問題？
魏教授：這確實(shí)是一個(gè)比較遺憾的事實(shí)，傳統(tǒng)上超快激光與其他許多學(xué)科一樣，國內(nèi)存在著重科研、輕轉(zhuǎn)化的問題，在過去二十多年的時(shí)間里，隨著我國超快科學(xué)及應(yīng)用研究的快速發(fā)展，確實(shí)從國外進(jìn)口了大量的超快激光產(chǎn)品，中國也成為一些西方超快激光公司的最大市場，近年來國內(nèi)推出的超快激光加工系統(tǒng)及其他設(shè)備，其核心的超快激光光源也多從國外進(jìn)口。當(dāng)然我也高興地看到，這些年來隨著國內(nèi)激光整體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及中央政策的支持，國內(nèi)已經(jīng)開始重視這個(gè)現(xiàn)狀了，并出現(xiàn)了從事超快激光產(chǎn)業(yè)的企業(yè)。我們團(tuán)隊(duì)也曾存在著重科研、輕轉(zhuǎn)化的問題，2012年在科技部重大科學(xué)儀器設(shè)備專項(xiàng)項(xiàng)目的支持下，聯(lián)合西安電子科技大學(xué)、北京物科光電技術(shù)有限公司，系統(tǒng)開展了超快激光產(chǎn)品轉(zhuǎn)化與開發(fā)的工作，并在中科院及物理所的參與支持下，注冊成立了專門致力于超快激光器的公司，目前已開發(fā)成功多類產(chǎn)品并銷售用戶。我相信隨著國內(nèi)超快激光從業(yè)者的團(tuán)結(jié)、協(xié)作及用戶的支持與產(chǎn)品性能的不斷提高，國產(chǎn)的皮秒及飛秒激光器就像國產(chǎn)彩電、手機(jī)一樣，逐漸會(huì)取代進(jìn)口成為用戶的主要選擇，特別是國內(nèi)超快激光產(chǎn)品在服務(wù)、維護(hù)方面具有進(jìn)口產(chǎn)品無法比擬的優(yōu)勢。
7. 《激光制造商情》: 人知道超快激光應(yīng)用潛力很大，但沒有大量被應(yīng)用，一個(gè)原因是它的價(jià)格很高，您怎么看？
魏教授：我很高興你們也能關(guān)注到這些問題，我本人非常希望通過我們團(tuán)隊(duì)及國內(nèi)同行的工作，讓國產(chǎn)超快激光的比例能得到提高，從而使超快激光能從高高在上的價(jià)格上降下來。要做到這一點(diǎn)，離不開國內(nèi)超快激光用戶的支持與超快激光從業(yè)者的共同努力。隨著價(jià)格的平民化，而不僅僅是“有錢人”的游戲，超快激光的應(yīng)用無疑會(huì)得到進(jìn)一步的推廣和普及，從而促進(jìn)科技創(chuàng)新及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
8. 《激光制造商情》: 目前國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，超快激光以后可以用在國內(nèi)的哪些工業(yè)加工產(chǎn)業(yè)？
魏教授：據(jù)我個(gè)人有限的了解，可以用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的特殊加工、3D打印、珠寶首飾切割打孔、手機(jī)屏幕處理、納米器件制作、光柵刻寫等等，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(yè)應(yīng)用可以說非常廣泛，新的應(yīng)用層出不窮。發(fā)現(xiàn)新應(yīng)用，往往需要激光專家和應(yīng)用專家的互相溝通，實(shí)際上每挖掘一個(gè)新的應(yīng)用，本身就是一個(gè)創(chuàng)新的過程，有很多激光應(yīng)用，特別是超快激光應(yīng)用，往往需要激光專家與應(yīng)用專家的合作，許多重要的應(yīng)用創(chuàng)新也是在合作中發(fā)現(xiàn)的。就這一點(diǎn)而言，像你們這樣的媒體作用也非常重要，你們通過提供最直接的激光產(chǎn)品與應(yīng)用需求信息，創(chuàng)造雙方或多方合作的機(jī)會(huì)，使用戶與激光制造得以緊密結(jié)合。只要合作機(jī)會(huì)多了，國內(nèi)超快激光工業(yè)加工產(chǎn)業(yè)無疑會(huì)越來越寬廣。
采訪/整理：Johnny
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