激光器的發(fā)明是二十世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的一項(xiàng)重大成就，它使人們有能力終于能駕馭尺度極小、數(shù)字極大，運(yùn)動(dòng)極其混亂的分子和原子的發(fā)光過程，從而獲得生產(chǎn)、放大的紅外線，可見光線和紫外線（以致K線和r射線）的能力。激光科學(xué)技術(shù)的興起，使人們對(duì)光的認(rèn)識(shí)和利用達(dá)到了一個(gè)前史未有的新階段。

激光器作為所有激光(laser)應(yīng)用產(chǎn)品的核心部件，是所有激光應(yīng)用產(chǎn)品的重中之重；而且激光器的種類很多。如：遠(yuǎn)紅外激光器、中紅外激光器、近紅外激光器、可見激光器、近紫外激光器、真空紫外激光器、X射線激光器、紫外激光器、超快激光器等。下面，就紫外激光器、超快激光器相關(guān)應(yīng)用與特點(diǎn)與大家共同探討一下。

超快激光代表著當(dāng)今激光前沿技術(shù)的發(fā)展方向

隨著激光技術(shù)飛速發(fā)展，超快激光出現(xiàn)了人們的視線之中，它具備獨(dú)特的超短脈沖、超強(qiáng)特性，能以較低的脈沖能量獲得極高的峰值光強(qiáng)。與傳統(tǒng)長脈沖激光及連續(xù)激光不同，超快激光有著超短的激光脈沖，這使得激光脈沖的頻譜寬度相當(dāng)大。這樣寬的頻譜在進(jìn)行諸如原子能級(jí)研究，激光選鍵化學(xué)等方面都具有重要的應(yīng)用。超快超強(qiáng)激光脈沖與物質(zhì)的相互作用，是當(dāng)前最活躍的研究課題之一，代表著當(dāng)今激光前沿技術(shù)的發(fā)展方向...超快激光能解決許多常規(guī)方法難以達(dá)到的高、精、尖、硬、難等加工問題，實(shí)現(xiàn)令人驚奇的加工能力、加工質(zhì)量和加工效率。專家預(yù)測，到2020年超快激光器市場總額將超過15億美元，超快激光器正成為全球激光加工的“新寵”。

超快激光主要用于精密加工

近年來新型小型化超強(qiáng)超快激光技術(shù)的迅猛發(fā)展，為人類提供了全新的實(shí)驗(yàn)手段與極端的物理?xiàng)l件。超快激光主要用于精密加工。超快脈沖能夠干凈地實(shí)現(xiàn)切割加工，并且不破壞周圍區(qū)域或形成粗糙的邊緣，被稱為是“冷加工”，在玻璃、藍(lán)寶石、熱敏材料、聚合物等應(yīng)用有較大的優(yōu)勢，另外，它對(duì)加工醫(yī)學(xué)植入物和實(shí)施精細(xì)手術(shù)至關(guān)重要。

技術(shù)的不斷改進(jìn)已經(jīng)使超快激光器走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入工業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)執(zhí)行精準(zhǔn)細(xì)致的加工任務(wù)。超快激光器的成功之處在于其能將光能集中到皮秒至飛秒的時(shí)間間隔內(nèi)，并將光聚焦到小空間上。這種聚焦為"在不破壞底層區(qū)域的情況下，從材料表面快速、清潔地?zé)g材料"提供了所需要的高光強(qiáng)。

在工業(yè)領(lǐng)域，超快激光冷燒蝕加工適用于一系列材料，包括金屬、半導(dǎo)體、玻璃、晶體和陶瓷等。對(duì)加工像玻璃或陶瓷這樣的易碎材料，或者是在渦輪葉片這樣的硬質(zhì)金屬上清潔地鉆孔這樣的應(yīng)用來說，這種精確性和精細(xì)性的結(jié)合至關(guān)重要。超快激光的特性為其在醫(yī)療領(lǐng)域贏得了一席之地，其不但可用于制作精細(xì)的生物醫(yī)學(xué)設(shè)備，如用于冠狀動(dòng)脈搭橋手術(shù)中的支架；還能執(zhí)行精細(xì)的醫(yī)療手術(shù)，如角膜手術(shù)。

紫外激光器非常適合于科研、工業(yè)、OEM系統(tǒng)集成開發(fā)

紫外激光器(UV laser)，主要應(yīng)用于先進(jìn)研究、開發(fā)和工業(yè)制造裝備，同時(shí)廣泛用于生物技術(shù)和醫(yī)療設(shè)備、需要紫外光線輻射的消毒設(shè)備?；贜d:YAG/Nd:YVO4晶體開發(fā)的DPSS紫外激光器是微加工系統(tǒng)的絕佳選擇，并且廣泛用于印刷電路板和消費(fèi)電子產(chǎn)品。

用波長和脈沖寬度更短以及低的M²（光束質(zhì)量）的激光器能創(chuàng)造一個(gè)聚焦更集中的光斑，并能保持最小的熱影響區(qū)（HAZ），從而實(shí)現(xiàn)更精密的微加工。高的能量吸收，尤其是在紫外（UV）波長和短脈沖范圍，材料將被迅速汽化，從而減少熱影響區(qū)和炭化。較小的聚焦光斑可以實(shí)現(xiàn)精度較高、尺寸較小的加工。

紫外激光器的輸出波長在0．4μm以下，這是處理聚合物材料的主要優(yōu)點(diǎn)。與紅外加工不同，紫外微處理從本質(zhì)上來說不是熱處理，而且大多數(shù)材料吸收紫外光比吸收紅外光更容易。紫外短波長本身的特性對(duì)金屬和聚合物的機(jī)械微處理具有優(yōu)越性．它可以被聚焦到亞微米數(shù)量級(jí)的點(diǎn)上，因此可以進(jìn)行細(xì)微部件的加工，即使在不高的脈沖能量水平下，也能得到很高的能量密度，有效地進(jìn)行材料加工，微細(xì)孔在工業(yè)界中的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛。

國產(chǎn)紫外激光器迎來發(fā)展機(jī)遇

2016年國內(nèi)紫外激光器市場快速增長，總銷售數(shù)量超過6000臺(tái)，同比增長超過70%。除了光譜物理、相干、通快、英諾等外國公司占有高端市場，國內(nèi)品牌也得到長足發(fā)展，華日、英谷、瑞豐恒、道中道等企業(yè)都得到了良好的增長。2009年，華日激光開始發(fā)展納秒級(jí)的紫外激光器，經(jīng)過8年發(fā)展，華日月產(chǎn)納秒級(jí)紫外激光器可達(dá)到600臺(tái)。2015年，華日成功收購加拿大超快激光器公司Attodyne，同時(shí)在多倫多建立了全球領(lǐng)先的超快激光器研發(fā)中心。去年，不到百人的華日更是創(chuàng)造了一億元的生產(chǎn)總值。武漢華日精密激光股份有限公司總經(jīng)理何立東把這一切都?xì)w功于緊跟國家的發(fā)展戰(zhàn)略：“這是因?yàn)槲覀冞^去一直按照中國制造2025這么一個(gè)想法去做，我們引進(jìn)千人計(jì)劃專家去做紫外激光器，同時(shí)我們又在做飛秒激光器這樣的技術(shù)，很自然，國家把這樣的課題交給華日來承擔(dān)，實(shí)際上本身就是一種所得。”

中國加快超快激光技術(shù)攻關(guān)

以皮秒與飛秒激光器為代表的超快激光自2003年后開始了技術(shù)應(yīng)用，工業(yè)應(yīng)用的歷史還沒到10年，歐美等發(fā)達(dá)國家正在致力于開拓更多的應(yīng)用。目前，超快激光器市場基本上是外國公司占據(jù)主導(dǎo)，以相干、光譜物理、通快、NKT、EKSPLA、Light Conversion、Lumentum、EdgeWave、Amplitude等公司為代表，占有全球近90%的市場份額。目前中國科研院校實(shí)驗(yàn)室、企業(yè)的超快激光加工設(shè)備所用的超快激光器，基本上也是外國進(jìn)口產(chǎn)品。

盡管歐美在這方面占據(jù)先機(jī)，但是中國政府、科研機(jī)構(gòu)以及企業(yè)對(duì)超快激光非常重視，正在大力加大投入，攻關(guān)難點(diǎn)技術(shù)，追趕國際先進(jìn)水平。吉林大學(xué)、清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、中科院物理所/光機(jī)所等都在大力推進(jìn)超快激光科研；安揚(yáng)、虹拓、卓鐳、華日等國內(nèi)企業(yè)也在大力推進(jìn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。

去年9月，“十三五國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)”—— “工業(yè)級(jí)皮秒及飛秒共性關(guān)鍵技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化”確定由華日激光牽頭負(fù)責(zé)，任務(wù)是開發(fā)出高光束質(zhì)量、高可靠性的超快激光器，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；開發(fā)的超快激光器達(dá)到國際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平；形成超快激光器關(guān)鍵材料與核心器件的專利池，從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用；通過提供國產(chǎn)化、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超快激光器，打破以歐美為首的西方國家在超快激光技術(shù)領(lǐng)域?qū)θA的技術(shù)壟斷和限制，國產(chǎn)化后價(jià)格降低40％以上，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值5億以上，有效帶動(dòng)3C、醫(yī)療、光伏、新能源等相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

星之球產(chǎn)業(yè)研究院：老牛