▲華日激光飛秒激光器切割玻璃面板。
光谷實驗室團隊與華日激光合作開展相干合束試驗。 （本文圖片均為湖北日報全媒記者 魏錸 攝）
手機屏幕玻璃蓋板切割后邊緣將更順滑，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“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。
脈沖寬度和輸出功率，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(fā)機構以及飛秒激光器生產廠商競逐的焦點。
日前，光谷企業(yè)華日激光宣布，其與光谷實驗室攜手研發(fā)的飛秒激光器非線性壓縮模塊已具備行業(yè)應用條件，即將走向市場。
“應用非線性壓縮模塊后，華日激光生產的飛秒激光器脈寬可壓縮至200飛秒以下、功率超過500瓦。這款產品填補了國內空白，具備沖擊國際先進水平的潛力?！比A日激光超快光纖實驗室主任陳少祥說。借智借力光谷實驗室，華日激光的拳頭產品實現(xiàn)了“能級躍升”，研企合作磨出了“更快的刀”。
為飛秒激光器加裝“渦輪增壓器”
華日激光在高端激光器研發(fā)生產和激光應用領域摸爬滾打多年，激光器產品線涵蓋皮秒、納秒、飛秒等多個領域。
梳理其飛秒激光器產品線不難發(fā)現(xiàn)，功率超過百瓦的產品僅有2款，且脈寬僅為500到800飛秒，脈寬達到300飛秒的產品，功率卻不超過100瓦。
“業(yè)界普遍認為，激光器的脈寬小于200飛秒，才是‘真’飛秒，而要吸引高端行業(yè)用戶，輸出功率至少要達到500瓦?！标惿傧樘寡?，脈寬和功率兩座大山橫亙在前，制約了華日激光沖擊高端的步伐。
轉機發(fā)生在2021年。當年2月13日召開的湖北省科技創(chuàng)新大會上，包括光谷實驗室在內的首批7個湖北實驗室集中揭牌。5月14日，光谷實驗室理事會第一次會議明確提出，重點推進千瓦飛秒光纖激光與EUV相干光源等4大項目聯(lián)合科研攻關。
飛秒激光器非線性壓縮模塊，脫胎于光谷實驗室與華日激光的聯(lián)合科研攻關。
陳少祥介紹，非線性壓縮模塊可被形象地理解為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輸出穩(wěn)定性與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沖輸出?！皩θA日激光飛秒激光器產品線來說，可謂顛覆性創(chuàng)新。”
據(jù)了解，當前全球范圍內可提供極窄超快脈沖輸出的鈦寶石飛秒激光器生產研發(fā)被歐美企業(yè)壟斷。然而其售價動輒超過百萬元，且對使用環(huán)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為10瓦，難以實現(xiàn)工業(yè)級應用。
業(yè)內人士指出，光谷實驗室與華日激光攜手推動非線性壓縮技術從實驗室走向生產線，無異于在飛秒激光器應用領域扔下一顆“重磅炸彈”。憑借這一產品，華日激光有望在高端飛秒激光器市場站穩(wěn)腳跟。
KPI從“寫論文”轉向“產業(yè)化”
“從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?！闭劶凹す夥蔷€性壓縮技術走向應用的過程，華中科技大學光電學院、光谷實驗室雙聘教授李政言很是感慨。
事實上，作為光谷知名激光企業(yè)，華日激光很早就與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業(yè)化，受科技成果轉化機制等因素影響，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、面板生產廠、電池制造廠等企業(yè)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?！崩钫哉f，華中科技大學在激光非線性壓縮領域深耕多年，具備深厚的技術儲備。但機制和平臺的缺失，讓科研成果難以從論文變成產品。他說，高校的核心工作是教書育人，對教師的考核，重點是上了多少課、發(fā)了多少論文。以非線性壓縮技術為例，相關科研成果是否應用到產業(yè)端，是否走向市場，對教師考核而言只是“錦上添花”，很難因此充分調動積極性。
“光谷實驗室成立之后，教師被‘解放’了。”華中科技大學物理學院、光谷實驗室雙聘教授張慶斌說。以光谷實驗室聘用教授身份與企業(yè)開展聯(lián)合科研攻關，科研成果有沒有支撐產業(yè)發(fā)展成為考核重點，寫論文反而成了“錦上添花”。
“能為之不斷奮斗的好科研項目，是要么‘上書架’，要么‘上貨架’，當然最好是兩者都能上?！崩钫哉f，用論文承載科研成果，體現(xiàn)了自己作為高校教師的價值。實現(xiàn)科研成果的轉化，同時解決了企業(yè)關切的問題，則體現(xiàn)了自己作為光谷實驗室成員的價值。這個過程實現(xiàn)了KPI的轉向，讓高校教師更有成就感?！拔覀儾粌H在實驗室里寫出了論文，更在生產線上轉化了成果。”
國產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，吸引不少潛在客戶關注。年內，該模塊有望開始接單，真正實現(xiàn)行業(yè)應用。
李政言說，從2021年下半年雙方正式開始接觸，到去年下半年生產出第一臺樣機，研企合作經歷了很長一段時間磨合期。
對標的是國際先進水平，研發(fā)難度不言而喻。脈寬降不下來、功率升不上來，怎么辦？為提升合作質效，光谷實驗室派人常駐華日激光，教授專家“隨叫隨到”，雙方緊密協(xié)同、攜手攻關。
“研企合作積極、深度，互相毫無保留?！标惿傧檎f，只有解開束縛創(chuàng)新的枷鎖，雙方才能真正“甩開膀子干”。
非線性壓縮模塊的成功研發(fā)固然值得欣喜，也應看到，國際先進水平已將脈寬壓縮至個位數(shù)，德國產的飛秒激光器，輸出功率高達千瓦甚至萬瓦。
對標光谷實驗室提出的“千瓦級”目標任務，新技術、新產品研發(fā)還有很長一段路要走。在張慶斌教授的帶領下，光谷實驗室團隊正與華日激光合作開展相干合束試驗。
“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?！崩钫哉f，相干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飛秒的國內領先水平。不久的將來，我們有望看到更多飛秒激光器的世界級創(chuàng)新成果從華日激光走下產線。
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