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----對話吉林大學(xué) 陳岐岱教授

1. 陳教授您好，感謝您接受我們的采訪， 您從事的是微納光子、飛秒激光制備技術(shù)方面的研究，請簡單介紹一下飛秒激光制備技術(shù)可用來做什么？

陳岐岱教授:飛秒激光微納制備技術(shù)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代中期，當(dāng)時(shí)只能做一些簡單打點(diǎn)、劃線工藝。其精度只可以實(shí)現(xiàn)數(shù)百納米的范圍，后來比較關(guān)鍵的事件是2001年孫洪波教授發(fā)表了“納米牛”的工作，它其實(shí)也是涉及到飛秒激光微納加工，是采用飛秒激光在聚合物材料制作的。這項(xiàng)工作引起了國內(nèi)外廣泛關(guān)注，自此后許多科研人員在飛秒激光雙光子聚合方面做了大量工作，例如利用飛秒激光做各種各樣的3D晶片、3D造型，納米尺度的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，還包括我們做的各種仿生結(jié)構(gòu)、生物光子學(xué)器件、微流控芯片、三維金屬部件等。

目前看來，采用飛秒激光的增材制造進(jìn)展略顯緩慢，主要原因是飛秒激光制備的器件，精度非常高，而實(shí)際加工點(diǎn)尺寸小，因此較長的制作時(shí)間是不能被接受的。因此飛秒激光的增材制造在過去幾年基本上是平緩發(fā)展的。

另外一個(gè)重要發(fā)展是2010年開始出現(xiàn)的1μm波長的飛秒激光器，特別是大300皮秒的產(chǎn)品出現(xiàn)，在工業(yè)上，尤其是金屬、玻璃這類材料的加工出現(xiàn)，導(dǎo)致其工業(yè)應(yīng)用市場爆發(fā)式增長。近年也看到了非常多的飛秒激光工業(yè)應(yīng)用研究，它在易脆材料的精密切割、打孔等都可以發(fā)揮重要作用。

最后我需要提及的是，飛秒激光用來做光子器件，這一方向是從2005年左右開始展開。其特點(diǎn)是利用飛秒激光的高精度加工，能夠?qū)崿F(xiàn)納米尺度加工、三維加工，制備各種各樣的光學(xué)三維元件，包括微透鏡、量子芯片、集成光路等。目前這項(xiàng)工作主要還處在前沿科研領(lǐng)域，還未實(shí)現(xiàn)充分的市場應(yīng)用。

2. 飛秒甚至阿秒等光子技術(shù)仍然是世界科研熱點(diǎn)，國內(nèi)有哪些機(jī)構(gòu)在做，另外我國的發(fā)展水平如何？

陳岐岱教授:目前國內(nèi)有許多科研機(jī)構(gòu)在做這方面科研工作，包括位于北京的中科院物理所、天津大學(xué)、清華大學(xué)、西安交大等多個(gè)單位很早就已經(jīng)進(jìn)入飛秒激光科研。在這個(gè)層面說，國內(nèi)飛秒激光科研一直跟隨國外領(lǐng)先水平發(fā)展，差距并不是很大；而在工業(yè)應(yīng)用層面上，我國與國外的發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀還存在較大的差距，如果要具體說明，我認(rèn)為可能有近10年的差距。

再談到商用產(chǎn)品，能夠提供科研用的高功率飛秒激光器，國內(nèi)中科院物理所是做得比較成熟的，不過與外國的相干公司、光譜物理公司相比仍然有差距。而工業(yè)用的飛秒激光器，以通用的波長1μm的產(chǎn)品為例，國內(nèi)使用的產(chǎn)品仍然以進(jìn)口飛秒激光器為主，但是越來越多國內(nèi)公司取得了突破性成果，包括武漢華日激光、安揚(yáng)激光等多家企業(yè)推出了50W以上的激光器。目前我認(rèn)為國產(chǎn)飛秒激光器與國外產(chǎn)品相比，可能會在功率水平、工業(yè)化應(yīng)用、穩(wěn)定性還有一定的差距。

3. 目前飛秒激光在醫(yī)療上有成熟應(yīng)用，但是工業(yè)應(yīng)用還比較少，皮秒加工還未普及，飛秒激光加工是否會更加長遠(yuǎn)？

陳岐岱教授:過去幾年，我一直從事超快激光應(yīng)用開發(fā)，在過去較長時(shí)間里，皮秒激光的發(fā)展確實(shí)比飛秒激光快，但是我認(rèn)為隨著激光應(yīng)用的開發(fā)與發(fā)展，在一些特殊的領(lǐng)域上，飛秒激光會部分取代皮秒激光，目前從成本上來說，它們之間的差距并不是很大。另外一點(diǎn)，此前很多人之所以選擇皮秒加工而不是飛秒，一個(gè)重要原因是皮秒激光更能夠適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，而飛秒激光對加工環(huán)境還是比較敏感，要求較高?，F(xiàn)在多家公司推出了全光纖飛秒激光器，讓飛秒激光器能夠走向更多工業(yè)應(yīng)用，但這個(gè)過程還是很漫長，并且要真正推廣飛秒激光器，還要探索到飛秒激光的獨(dú)特應(yīng)用，就是皮秒做不到的。目前看來還沒有一項(xiàng)飛秒激光專屬應(yīng)用出現(xiàn)，還需要一些時(shí)間。

4. 有人說一般的精密加工采用皮秒激光已經(jīng)夠用，那么飛秒激光微加工的應(yīng)用具有哪些優(yōu)勢或特點(diǎn)？

陳岐岱教授:確實(shí)如此，對于目前已知的大部分工業(yè)激光精密加工，皮秒激光已經(jīng)可以解決問題。對于一般性的加工聚焦尺度在10微米以上的，采用皮秒激光和飛秒激光沒有本質(zhì)的差別。然而在一些情況下飛秒激光仍然比皮秒激光擁有優(yōu)勢，第一個(gè)是飛秒激光可以非常好地成絲，這樣的聚焦比較長，能夠在材料的內(nèi)部進(jìn)行隱形切割或隱形制造。第二個(gè)是飛秒激光脈沖更短，它可以顯現(xiàn)更好的非線性效應(yīng)，它的二倍頻、三倍頻至紫外光，效率可能更高，因此在飛秒的紫外光可能會比皮秒級的耐用性、可靠性更高一些。再一個(gè)是在一些科研領(lǐng)域，比如加工要求是500納米以下，并且是在內(nèi)部進(jìn)行精密加工，那么飛秒激光一定是一個(gè)優(yōu)先考慮的選擇。

采訪/文字整理：cici