广东省激光行业协会

轻舟是否已过万重山？中国激光如何靠“卷”站稳，又该靠什么走得更远？

从“黄金十年”到“流血的市场”

作为新兴技术的代表，国内激光产业研究起步并不晚，几乎与国际同一时间开启。1960年世界首台激光器问世，几乎与之同时，1961年8月，中国第一台激光器在中科院长春光机所诞生。

在此之后，国际上大型激光装备企业陆续成立，激光史的第一个十年，百超、相干诞生，到70年代，II-VI、Prima先后成立，机床起家的龙头老大通快也于1977年访美考察带回一台CO₂激光器后，揭开了通快激光业务的序幕。

在产业化的赛道上，中国激光企业相对起步较晚。1993年大族激光成立，1999年华工科技成立，2004年创鑫激光成立，2006年杰普特成立，2007年锐科激光成立。这些年轻的激光企业没有先发优势，却有后发制人的冲劲。

图：激光产业发展历程

（数据来源：公开资料整理）

过去10年，中国激光经历了“黄金十年”，“国产替代”如火如荼。2012-2022年间，我国激光加工装备行业年复合增速超10%，至2022年产值规模达862亿元。

近五年，光纤激光器市场以肉眼可见的内卷速度快速推进国产替代。国产光纤激光器市占率5年间由不足40%提升至近70%，光纤激光器的头牌美国IPG在中国市占率从2017年的53%大幅下滑至2022年的28%。

图：2018-2022年中国光纤激光器市场竞争格局

（数据来源：中国激光产业发展报告）

暂且不提已基本实现国产替代的低功率市场，从高功率市场的“万瓦大赛”来看，国内厂商百舸争流，把“中国速度”展现得淋漓尽致。IPG从1996年发布全球首台10瓦工业级光纤激光器到发布首台万瓦光纤激光器耗时13年，而锐科激光从10瓦到万瓦仅用了5年。

万瓦竞赛中，国内厂商纷纷加入战局，国产化以惊人的速度推进。如今，万瓦已不再是新鲜名词，而是企业入局连续激光器圈子的入场券。三年前，创鑫激光在上海慕尼黑光博会展出2.5万瓦光纤激光器时，还一度引起交通堵塞，而今年的各类激光展会上，“万瓦”已成企业标配，甚至3万瓦、6万瓦的标签也显得稀松平常。今年9月初，奔腾联合创鑫推出全球首台8.5万瓦激光切割机，再破激光器瓦数记录。

至此，万瓦竞赛告一段落，激光切割机已经具备完全取代等离子、火焰切割等传统加工方式在中厚板领域的切割能力，再提高激光功率对切割效率贡献已不明显，反而增加成本和能耗。

图：2014-2022年激光企业净利率变化

（数据来源：Wind）

万瓦竞赛大获全胜的同时，惨烈的“价格战”也给了激光行业惨痛一击。光纤激光器国产份额突破仅用了5年，光纤激光器行业“从暴利到薄利”也仅用了5年。过去5年，降价策略是国内龙头企业提升市场占有率的重要手段，国产激光器“以价换量”，涌入市场与海外厂商争锋，“价格战”逐步升级。

一台1万瓦的光纤激光器，在2017年售价高达200万元，到2021年国内厂商已将其价格压到40万元。巨大的价格优势加持，2021年第三季度锐科激光的市占率首次追平IPG，实现国产替代历史性突破。

进入2022年，随着国内激光器企业数量不断增加，激光厂商进入互相竞争的“内卷”阶段。激光器价格战主战场从1-3千瓦低功率产品段转移至6-50千瓦高功率产品段，企业竞相研制更高功率的光纤激光器。价格卷，服务更卷，部分国内厂商甚至推出“零首付”方案，免费放置设备到下游厂商进行测试，竞争趋于白热化。

“卷”到最后，满头大汗的激光企业们却没等来一个丰收年。2022年中国市场光纤激光器价格同比下降40-80%，部分产品国产价格已经降低到进口价格的十分之一，企业主要靠加大出货量保持利润空间。国产光纤激光器巨头锐科在出货量同比大幅增长的情况下，营业收入同比下跌6.48%，净利润同比下跌超90%，大部分以激光器为主营业务的国产厂商2022年净利润均呈现大幅下跌状态。

图：激光器领域“价格战”趋势

（数据来源：公开资料整理）

而海外龙头企业虽然在中国市场“价格战”中受挫，凭借自身深厚的根基，它们的业绩不降反增。

通快集团因垄断荷兰技术公司ASML的EUV光刻机光源业务，2022财年订单量从去年同期的39亿欧元增加到56亿欧元，同比大幅增长42%；高意收购相干后2022财年销售收入同比增长7%，订单额高达43.2亿美元，同比增长29％，业绩实现连续四季度超预期增长。

折戟激光加工规模最大的中国市场后，海外企业业绩依旧能创新高，国际龙头企业的激光发展之路有何值得借鉴？

“垂直整合”vs“斜向整合”

实际上，在国内市场冲刺万瓦、发动“价格战”之前，海外龙头企业已提前完成一轮内卷，但它们“卷”的不是价格，而是产品布局，并且通过并购开启了产业链整合的扩张之路。

在激光加工领域，国际龙头企业走出了两条不一样的路径：在围绕单一产品产业链纵向一体化垂直整合的道路上，IPG快人一步；而以通快和相干为代表的企业则选择了“斜向整合”，即纵向整合和横向版图扩张“两手抓”。三家企业就此陆续开启了属于自己的时代，即以IPG为代表的光纤时代，以通快为代表的碟片时代，以及以相干为代表的气体（含准分子）时代。

IPG凭借光纤激光器独霸一方，2006年上市以来，除2008年金融危机，营业收入及利润均保持较高水平。自2008年起，IPG收购了Photonics Innovations、JPSA、Mobius Photonics、Menara Networks等一系列拥有光隔离器、光耦合透镜、光纤光栅、光模块等器件技术的厂商，向光纤激光器产业链上游进行纵向整合。

到2010年，IPG的向上垂直整合基本完成，公司取得了接近100%的核心零部件自产能力，大幅领先于竞争对手，加之在技术上先发制人，全球首创光纤放大器技术路线，IPG在光纤激光器领域稳坐全球霸主宝座。

图：IPG产业链整合进程

（数据来源：公开资料整理）

当下，深陷“价格战”泥淖的国内激光器企业已经走入“垂直整合”阶段。向上游纵向整合产业链，实现核心部件自产，从而增强产品在市场上的话语权。

2022年，随着“价格战”日趋严重，核心器件的国产化进程全面加速。多个激光器厂商突破大模场双包层（三包层）掺镱激光器技术；无源器件自制率大幅提升；隔离器、准直器、合束器、耦合器、光纤光栅等国产替代方案日趋成熟。锐科、创鑫等龙头企业采取垂直整合路线，深耕光纤激光器，逐步通过加大技术研发和收并购实现零部件自主可控。

当绵延多年的“战火”烧尽，头部企业产业链整合进程加速，同时中小企业实现定制化方案差异化竞争，到2023年激光行业价格战趋势减弱，激光企业盈利能力显著增强，锐科激光2023年上半年实现净利润1.12亿元，暴涨412.25%，终于走出了“价格战”的阴影。

而另一种“斜向整合”的发展路径，其典型代表是通快集团。通快集团最早是机床起家，刚开始的激光业务主要是二氧化碳激光器，后来又收购了HüTTINGER（1990）、HAAS 激光股份有限公司（1991）、萨克森机床和特种机床股份有限公司（1992），扩展固体激光器和水流切割机业务，1999年推出第一台试验性碟片式激光器，从此牢牢占据碟片市场的霸主地位。

2008年，通快以4890万美金收购曾能与IPG一较高下的SPI，将光纤激光器纳入商业版图。它在超快激光器领域也动作频频，先后收购超短脉冲激光器制造商Amphos（2018年）、Active Fiber Systems GmbH（2022年)，不断填补碟片、板条及光纤放大等超快激光器技术布局的“拼图”。

除了横向布局碟片式激光器、二氧化碳激光器、光纤激光器等各类激光器产品，通快集团在产业链纵向整合方面也表现出色，同时向下游提供整机装备产品，在机床领域亦占据竞争优势。

图：通快集团产业链整合进程

（数据来源：公开资料整理）

这一路径纵向实现从核心零部件到整机装备的全线自产，横向布局多技术路线激光器产品，持续拓宽产品边界。国产激光领域龙头企业大族激光、华工科技走的正是同一条路，营业收入常年占据国内厂商第一和第二的宝座。

上下游边界模糊是激光行业的典型特征，由于技术单元化、模块化，进入门槛并不高，凭借自身基础和资本的鼓动，有能力在不同赛道“开疆辟土”的国内厂商并不鲜见。近年来，国内其他厂商也逐步加强自身整合能力，逐渐模糊产业链边界，原本上下游供应链关系渐渐演变为竞争对手，任何一个环节都竞争激烈。

高压竞争快速催熟了中国激光产业，养成了一头不惧海外对手的“猛虎”，快速推进国产化进程，但也造就了过度“价格战”、同质化竞争的“卷生卷死”局面。中国激光企业靠“卷”站稳了脚跟，未来怎么办？

两味药方：布局新技术、开拓海外市场

靠技术创新，解决只能用低价流血换市场的问题；靠激光出海，解决国内市场白热化竞争的问题。

中国激光企业过去一直在努力追赶海外龙头的脚步。着重国产替代的背景下，每一轮大周期市场爆发都是由外企引领，本土品牌在1-2年时间内迅速跟进，在国产产品及应用成熟后实现替代。目前，依旧存在外企领先布局新兴下游产业应用，国产持续推进替代的现象。

“替代”不应止步于追求“平替”，在中国激光产业阵痛转型的当下，国内厂商的激光关键技术与国外差距逐渐缩小，正是前瞻布局新技术、寻求弯道超车，从而摆脱“以价换量”命运的好时机。

总体来看，布局新技术要找准下一个行业风口。激光加工已经经历了以钣金切割为主的切割时代、新能源热潮催化的焊接时代，下一个行业周期或将过渡到泛半导体等微加工领域，对应的激光器、激光设备将释放大规模需求，业内“赛点”也会从原来的高功率连续激光器“万瓦大赛”过渡到超短脉冲激光器“超快之争”。

具体到更为细分的领域，可关注新技术周期内新应用领域从“0到1”的突破。例如，钙钛矿电池预计将在2025年后渗透率达到31%，而原有激光设备无法满足钙钛矿电池的加工精度要求，激光企业需要提前布局新激光设备，以实现核心技术自主可控，提高设备毛利率，快速抢占未来市场。此外，储能、医疗、显示与半导体行业(激光剥离、激光退火、巨量转移)、“AI+激光制造”等前景较好的应用场景，同样值得重点关注。

随着国内激光技术、产品持续发展，激光有望成为中国企业出海的一张名片。2023年是激光“出海元年”，面对亟待突破的巨量海外市场，激光设备跟随下游终端应用厂商一同出海，尤其是中国“遥遥领先”的锂电池及新能源汽车产业，为激光设备出海带来历史性机遇。

目前，出海已成行业共识，重点企业已开始行动，积极拓展海外布局。近一年来，大族激光宣布拟出资6000万美元在美国设立子公司“绿色能源产业发展有限公司”，开拓美国市场；联赢在德国设立子公司，开拓欧洲市场，目前已与多家欧洲电池厂及主机厂进行技术交流；海目星也将重点围绕国内外电池厂及整车厂的海外扩建项目大力开拓海外市场。

价格优势是中国激光企业出海的“王牌”。国产激光设备价格优势明显，激光器和核心器件国产化后，激光设备成本大幅下降，激烈的竞争也推动价格降低。亚太、欧洲地区成激光出海主要目的地，出海之后，国内厂商将有条件以高于本土报价的价格实现交易，大大提高了利润。

不过，当前激光产品出口占中国激光行业产值的比例仍然较低，且出海将面临品牌效应不足、本土化服务能力较弱等问题，要想真正“卷”出头，依然道阻且长。

结语

中国激光的发展史是一段以丛林法则为纲的残酷搏斗史。

过去十年，激光企业经历了“万瓦大赛”和“价格战”的洗礼，打造出了一支能在国内市场与海外品牌一较高下的“排头兵”。下一个十年，是国产激光从“流血的市场”转向技术创新，也从国产替代走向国际市场的紧要关头，走好这段路，中国激光行业方能实现从“跟跑、并跑”到“领跑”的跨越。

来源：高新南七道作者：胡伟平博士发布时间 : 2023-10-17

中国科学家取得突破，国产激光技术超越全球第一梯队

中国科学家在激光技术领域最近取得了一项令全球瞩目的突破性成果，有望超越全球第一梯队。这一消息传出后，引起了全球科技界的广泛关注和热议。据悉，这项突破是由一支由中国最顶尖的科学家组成的团队在长期的研究和实验后取得的。他们成功改进了激光技术的关键元件，并融入了创新的技术理念，使得中国激光技术取得了重大突破。

01

国产激光技术的突破：

实现高功率输出

在过去，我国面临着激光技术领域的技术壁垒。当时，高功率激光器多依靠进口，价格昂贵且难以满足国内需求。然而，近年来，我国积极推动产业升级和科技创新，通过重大科技项目的支持，加大研发投入，不断突破技术难关，实现了高功率激光输出的国产化。

为了实现高功率输出，我国科研人员在激光介质、光学元件、激光谐振腔等关键技术方面进行了一系列的研究。首先，在激光介质方面，我国研发出了一系列具有高光导率、高密度能级和较长寿命的激光介质材料，使得激光器的效率得到了大幅提升。此外，在光学元件方面，我国研制出了高功率激光器专用的高反射率镜片和光纤耐高功率耦合器件，能够有效地降低光学元件的损伤率，提高激光器的输出功率。

另外，我国的科研人员还针对激光谐振腔的设计进行了深入的研究。通过优化谐振腔的结构、增加谐振腔的稳定性，使得激光器在高功率输出时能够保持较高的工作效率，并且具备较长的寿命。这些关键技术突破的实现，使得我国的激光器在高功率输出方面不再依赖进口，大大降低了成本，提升了国内市场的竞争力。

高功率激光器的实现，对推动我国制造业的发展起到了积极的促进作用。高功率激光器在材料加工、激光制造、激光通信和国防等领域都有广泛的应用。特别是在制造业中，高功率激光器能够实现高速切割、高精度焊接等工艺，提高产品质量和生产效率，为我国的制造业注入了新的活力。

02

国产激光技术的突破：

提升光束质量

国产激光技术在光束质量的提升方面加大了研发投入。通过引进国际先进的光束传输技术和设备，并结合自主创新，国内激光技术企业不断研发出高性能的光束质量控制技术，实现了激光光束的高质量传输和成型。这种资金和技术的投入为国产激光技术的发展提供了坚实的基础。

国产激光技术在光束质量方面注重了工程可行性和应用性。以工业激光加工为例，光束质量的提升直接关系到产品的质量和加工效率。国内激光技术企业在进行激光器设计和制造时，充分考虑了工业应用的特殊需求，通过优化光束传输系统、改进激光器结构等手段，不断提高激光器的光束质量，使其更适用于各类工业加工领域。

国产激光技术在光束质量的提升上也探索了新的途径。在传统的调制、放大、谐振等技术基础上，国内激光技术企业积极研究投入新兴技术，如自适应光学技术、相位调制技术等，通过引入先进的光学元件和自动控制系统，实现对光束质量的智能化控制和调整。这种探索为国产激光技术的创新发展提供了新的思路和方向。

国产激光技术在光束质量提升方面也加强了与国际交流与合作。通过与国外激光技术企业的合作，国内激光技术企业得以接触到先进的技术和管理经验，促进了激光技术的全球化发展。同时，国内激光技术企业也积极参与国际标准制定和行业论坛，推动光束质量的提升成为国际共识和标准。

03

国产激光技术的突破：

降低设备成本

国产激光技术在材料研发方面取得了重要进展。以前，我国激光设备的高成本主要源于激光器所使用的材料需要进口。然而，通过我国科研人员的不懈努力，我们成功地开发出了一系列具有自主知识产权的激光材料。这些材料具有良好的激光特性和稳定性，能够满足市场的需求，并且价格更加合理。

国产激光技术在制造工艺上取得了巨大的突破。制造激光设备所需要的环境条件非常苛刻，要求高精密度的工艺。以前，我国制造激光设备的流程繁琐，需要大量的人力和物力投入，导致设备成本居高不下。然而，通过技术创新和工艺改进，我们成功地实现了制造工艺的优化。现在，国产激光设备的生产效率大大提高，成本也得到了有效控制。

政府的支持和投资也为国产激光技术的突破提供了重要保障。我国政府高度重视激光技术的发展，对激光产业进行了大量的投入。政府资金的支持不仅为激光技术的创新提供了保障，还为我国激光设备制造业的发展提供了强大的动力。这种政策引导和资金支持为国产激光技术的突破提供了坚实的基础。

国产激光技术的突破对我国激光产业发展带来了积极影响。首先，降低设备成本使得更多的企业能够购买和使用激光设备，推动了激光技术在各领域的广泛应用。其次，降低设备成本增加了我国激光设备的出口竞争力，有助于扩大激光产业的国际市场份额。此外，国产激光设备的成本下降还能够为科研机构和制造企业节约开支，加快技术创新和产业升级。

然而，我们也要清醒地认识到，国产激光技术在降低设备成本方面还存在一些问题。首先，国内激光材料的质量和稳定性仍然需要进一步提高，以满足复杂和高精密度应用的需求。其次，制造工艺的优化仍需要不断探索和创新，以进一步降低设备成本并提高生产效率。最后，政府的支持和资金投入也需要进一步加大力度，以推动国产激光技术的突破和发展。

来源：元生数字财通岛发布时间 : 2023-10-09

激光焊锡工艺在电子焊接技术发展的重要性

现如今电子焊接技术已经从传统的手工焊接方式向自动化、智能化和信息化发展。集成电路芯片封装形式也层出不穷，封装密度越来越高，极大的推动着电子产品向多功能，高性能，高可靠和低成本等方向发展。目前为止，通孔技术(THT)和表面贴装技术(SMT)在电子组装制造业中很普遍。它们已经在PCBA工艺中得到广泛应用，具有自己的优势或技术领域。

随着电子组装件越来越密集，部分通孔插装件已无法用传统波峰焊实现焊接。而选择性激光锡焊技术的出现，恰似是为了满足通孔元器件焊接发展要求而发展起来的一种特殊形式的选择性钎焊技术，其工艺可作为波峰焊的一种取代，能够对逐个焊点的工艺参数进行优化以达到最佳的焊接质量。

通孔元器件焊接工艺的演变

在现代电子焊接技术的发展历程中，经历了两次历史性的变革：

1.从通孔焊接技术向表面贴装焊接技术的转变

表面贴装焊接技术是一种更为先进的焊接技术，它主要通过在电子设备的表面进行焊接，具有占用空间小、可靠性高、效率高等优点。相比之下，通孔焊接技术主要是在电子设备的内部进行焊接，操作复杂、工作量大、可靠性低、效率低。因此，表面贴装焊接技术的出现，使得线路板上所需焊接的通孔元器件越来越少。

2.从有铅焊接技术向无铅焊接技术的转变

无铅焊接技术是一种更为环保的焊接技术，它主要是指使用无铅材料进行焊接，如锡、铜等。相比之下，有铅焊接技术主要使用含有铅的材料进行焊接，这些材料对环境和人体健康都有一定的危害。无铅焊接技术的出现，使得通孔元器件的焊接难度越来越大，特别是对无铅和高可靠性要求的产品。这是因为无铅焊接材料熔点高、流动性差，需要更高的焊接温度和更严格的焊接条件，更容易受到热冲击和机械应力的影响，对产品的耐高温性能和机械性能提出了更高的要求。

焊接技术的演变直接带来了两个结果：

一是线路板上所需焊接的通孔元器件越来越少;二是通孔元器件(尤其是大热容量或细间距元器件)的焊接难度越来越大，特别是对无铅和高可靠性要求的产品。

再来看看全球电子组装行业所面临的新挑战：

全球竞争迫使生产厂商必须在更短时间里将产品推向市场，以满足客户不断变化的要求;产品需求的季节性变化，要求灵活的生产制造理念;全球竞争迫使生产厂商在提升品质的前提下降低运行成本;无铅生产已是大势所趋。上述挑战都自然地反映在生产方式和设备的选择上，这也是为什么选择性激光锡焊在近年来比其他焊接方式发展得都要快的主要原因;当然，无铅时代的到来也是推动其发展的另一个重要因素。

激光锡焊是制造各种电子组件时使用的工艺设备之一，该工艺包括将特定电子元件焊接到印刷电路板上，同时不影响电路板的其他区域，通常涉及电路板。它一般通过润湿、扩散和冶金三个过程完成，焊料逐渐向电路板上的焊盘金属扩散，在焊料与焊盘金属金属的接触表面形成合金层，使两者牢固结合。通过设备编程装置，对每个焊点依次完成选择性焊接。

松盛光电迎合市场需求推出了第三代激光恒温锡焊系统：包含了直接半导体激光器，红外在线式测温仪，恒温单聚焦焊接头，单聚焦环行照明光源，自动送丝系统，恒温激光焊接软件。该类模组可预先在焊接软件中设置多段温度区间，焊接时激光闭环温控系统对焊点进行实时测温，当焊点温度达到设置温度上限时，自动调整激光功率下降，防止焊点温度过高而产生热伤害。其拥有以下特点优势：

1.采用非接触式焊接，无机械应力损伤，热效应影响较小。

2.多轴智能工作平台(可选配)，可应接各种复杂精密焊接工艺。

3.同轴CCD摄像定位及加工监视系统，可清晰呈现焊点并及时校正对位，保证加工精度和自动化生产。

4.独创的温度反馈系统，可直接控制焊点的温度，并能实时呈现焊接温度曲线，保证焊接的良率。

5.激光，CCD，测温，指示光四点同轴,完美的解决了行业内多光路重合难题并避免复杂调试。

6.保证优良率99%的情况下，焊接的焊点直径最小达0.2mm，单个焊点的焊接时间更短。

7.X轴、Y轴、Z轴适应更多器件的焊接，应用更广泛。

来源：松盛光电发布时间 : 2023-10-09

阿秒激光：为“狂飙”的电子摄影 | 解读2023年诺贝尔物理学奖

当地时间10月3日，瑞典皇家科学院宣布，2023年诺贝尔物理学奖由美国俄亥俄州立大学的皮埃尔·阿戈斯蒂尼、德国马克斯·普朗克量子光学研究所的费伦茨·克劳斯以及瑞典隆德大学的安妮·吕利耶共同获得。

皮埃尔·阿戈斯蒂尼（左）、费伦茨·克劳斯（中）和安妮·吕利耶（右）因“用实验方法产生了可用于研究物质中的电子动力学的阿秒量级光脉冲”而获得2023年诺贝尔物理学奖。图片来源：诺贝尔奖官网

瑞典皇家科学院指出，他们“证明了一种制造极短光脉冲——阿秒脉冲的方法，这种方法可用于测量原子和分子内部的电子运动或改变能量的快速过程，为人类探索电子世界提供了新工具”。其中，吕利耶从激光与气体中原子的相互作用中发现了谐波效应；阿戈斯蒂尼和克劳斯则证明用这种效应可以产生比飞秒脉冲更短的阿秒光脉冲。

诺贝尔物理学委员会主席伊娃·奥尔森指出：“我们现在可以打开电子世界的大门。阿秒物理学让我们有机会了解控制电子的机制，下一步将是更好地利用它们。”

从飞秒到阿秒

就像我们用光来观察周围的宏观世界一样，我们也可以用光来探测亚原子世界。但有一个原则必须遵守：任何测量都必须快于被研究系统发生明显变化所需的时间，否则只能得到模糊的结果。

在一个分子中，原子在飞秒（千万亿分之一秒，10的负15次方秒）时间尺度内移动和转动。因此，科学家们可以借助此前最短的光脉冲——飞秒脉冲来对其开展研究。1999年，美国加州理工学院教授艾哈迈德·泽维尔因为利用飞秒激光观察反应过程中化学分子的过渡态，独享当年的诺贝尔化学奖。

而电子在原子或分子内部“狂飙”时，其位置和能量在一到几百阿秒内发生变化，要对其运动开展测量，飞秒技术“爱莫能助”。

阿秒有多短暂呢？1阿秒是10的负18次方秒，也就是十亿分之一秒的十亿分之一。1阿秒之于1秒，相当于1秒之于宇宙的年龄（138亿年）。一束光从房间的一边到达对面墙上就需要100亿阿秒。

阿秒脉冲“现形记”

如何让光脉冲达到阿秒量级？科学家通过理论计算认为，可以通过组合多个波长的短波长激光脉冲来产生更短的光脉冲。

用最短光脉冲探索电子世界。图片来源：诺贝尔奖官网

中国科学院物理研究所研究员魏志义对科技日报记者解释说：“要产生新的波长不仅需要飞秒激光驱动，还需要聚焦到气体，通过光与气体原子的相互作用产生所谓的高次谐波，高次谐波是在驱动激光的一个周期中，产生两个周期的波。”

据诺贝尔奖委员会官网介绍，1987年，吕利耶及其同事将一束红外激光聚焦到惰性气体，结果发现产生的谐波比之前用较短波长激光驱动所产生的谐波更多、更强，并且观测到的许多谐波具有相似的光强。

科学家们进一步研究发现，一旦这些谐波存在，它们会相互作用。当这些谐波的峰值相互重合时，光会变得更强烈；但当一个谐波的波峰与另一个谐波的波谷重合时，光会变得不那么强烈。在适当的情况下，谐波重合后会出现一系列紫外波段的激光脉冲，其中每个脉冲时长仅几百阿秒。物理学家在上世纪90年代就明白了这背后的理论，但直到2001年才真正揭示其“庐山真面目”。

2001年，阿戈斯蒂尼及其在法国的同事，在实验上成功产生了一系列仅持续250阿秒的脉冲串。费伦茨·克劳斯和其在奥地利的伙伴们则另辟蹊径，成功隔离出持续时长650阿秒的单个孤立光脉冲，而且用其跟踪和研究了将电子从原子中“拉”出来的过程。

“正是以这三位科学家为代表的研究人员历时十几年的工作，通过聪明才智和不懈努力，使超快科学迈入了阿秒时代！”魏志义强调说。

阿秒脉冲有望在多个领域“大显身手”

一只小小的蜂鸟每秒可以拍打翅膀80次，用人眼是无法看清的，但采用高速摄影相机就可将其动作定格成一帧帧清晰的画面。

魏志义形象地指出：“阿秒光脉冲正是研究微观物质世界的‘高速摄影相机’，可将‘狂飙’的电子定格下来进行观察。”

魏志义满怀希望地表示：“在（阿秒）如此短的时间尺度上研究和理解电子，有望促进超高速电子学的快速发展，有朝一日可能催生更强大的计算机芯片。它还使我们能够根据分子的电子特性来区分分子，并用于疾病的快速准确的诊断。”

据诺贝尔奖委员会官网介绍，克劳斯团队通过结合宽带光学、超快激光光源和精确的飞秒-阿秒泵浦探测技术，开发出了电场分子指纹技术，可以探测生物流体内分子成分的变化。这有望成为一种新的体外诊断分析技术，检测血液样本中疾病的特征分子，这一技术的优点在于可以同时监测许多分子，且不会对人体造成伤害。

据魏志义介绍，目前国际上除上述研究组外，美国、加拿大、意大利、瑞士、日本、韩国等国家的多个研究组也一直开展有阿秒脉冲的产生及在物理、化学、生物等诸多领域的应用研究。

“如美国中佛罗里达大学常增虎教授的团队先后于2012年及2017年两次创造了最短阿秒脉冲的世界纪录，瑞士联邦技术大学于2017年报道的43阿秒结果迄今仍保持着目前最短的世界纪录。特别是欧盟在匈牙利建设了以阿秒激光为主体内容的极端光设施（ELI-ALPS），用以提供不同领域的科学家开展阿秒科学研究”，对于阿秒领域的成果，魏志义如数家珍。

阿秒光脉冲的研究也得到中国科学家的广泛重视。中国科学院物理研究所、上海光机所、西安光机所、北京大学、华东师范大学、国防科技大学、华中科技大学等单位都开展有阿秒科学的研究。2013年，魏志义课题组首次在国内产生并测量得了160阿秒的孤立阿秒脉冲，目前正在进一步朝着更短脉宽、更高能量及更高重复频率的方向发展，结合终端设备，为阿秒激光在凝聚态物理、原子分子物理、化学、生物医学、信息、能源等领域的研究提供国际领先的平台与设施。

凡是过往，皆为序章！随着技术的不断发展，未来有望产生比阿秒更短的时间单位，如仄秒（10的负21次方秒）、幺秒（10负24次方秒）等。在科学探索和技术发展的征程中，人类前进的脚步永不停歇。

来源：科技日报作者：刘霞发布时间 : 2023-10-08

新型电驱动有机半导体激光器，可用于光谱学、计量学和传感领域

据麦姆斯咨询报道，近日，英国圣安德鲁斯大学（University of St. Andrews）的科学家表示，他们在开发紧凑型有机半导体激光器技术的数十年挑战中取得了“重大突破（significant breakthrough）”。首先制造了一种光输出创世界纪录的OLED，然后将其与聚合物激光器结构集成。这种新型激光器发射由短光脉冲组成的绿色激光束。