对话中国科学院物理研究所研究员魏志义

个人简介

1991年4月博士毕业于中国科学院西安光学精密机械研究所，1993年4月中山大学博士后流动站出站并留校工作，1997年5月调入中国科学院物理研究所，1999年晋升研究员，曾先后在英国、荷兰及日本等地工作访问。2001年获得中科院青年科学家奖，2002年获得国家杰出青年基金，2011年获得中国物理学会胡刚复物理奖。长期从事超快激光的相关研究，现为中国科学院物理研究所光物理重点实验室L07组组长，计量测试高技术联合实验室主任。曾任光物理重点实验室常务副主任。

魏教授，非常感谢您接受《激光制造商情》的采访。

1.《激光制造商情》:首先，请介绍一下您和您的团队目前从事的是哪方面的研究。

魏教授：我们研究组主要致力于超快光学领域的研究，重点方向为超短激光脉冲技术，包括皮秒、飞秒、阿秒激光脉冲。目前团队有8位成员，大部分具有在国外工作并取得过杰出成果的经历。我非常欣赏团队每个成员对超快激光研究的热情及扎实的工作作风与坦诚谦虚的个性，能有这样一支融洽团结的研究队伍，我感到非常幸运！近十年来我们在皮秒及飞秒激光的产生、放大、波长扩展及相位锁定等方面开展了系统的研究工作，开发出了系列稳定的产品。也产生并测量得到XUV波段的阿秒激光脉冲，在国际上有了一定的影响。

2.《激光制造商情》:在激光研究历程当中，您本人也在外国学习进修过吗？目前我国超快激光领域，除了国内科研机构里面的专家，一定程度就是依靠海归人才带动起来的，比如清华大学钟敏霖教授、吉林大学孙洪波教授与西安交通大学陈烽教授等，您如何看待这个现象？

魏教授：我本人曾在英国、荷兰、日本等国家从事过超快激光的研究，实际上在出国之前也一直在从事这一领域的研究。你提到的三位老师我很熟悉，也是我学习的榜样，他们及多位专家在超快激光加工领域做出过非常出色的成绩，一些甚至是开拓性的，对我国超快激光精密加工的发展做出了重要贡献。实际上超快激光由于技术的前沿性及应用的广泛性，目前已涵盖了许多领域与行业，我国老一辈科学家早在上世纪80年代，就已经系统地建立了国内超快激光研究的良好基础，并创造过国际领先的成果。在最近十多年的时间里，随着国家科研经费投入的增加，我国的超快激光研究与应用进入了快速发展时期，并吸引了许多优秀的海外专家学者回国工作，进一步促进了国内超快激光事业的发展。

3.《激光制造商情》:您参加5月在深圳大学的激光前瞻技术大会，讲述了二极管泵浦锁模固体超快激光器的话题。二极管泵浦出现的意义是什么？

魏教授：我这次报告主要是希望与会议主题相结合，跟工业应用相结合，这也是我们团队目前的主要研究工作之一。传统上超快激光主要应用于前沿科学研究，注意到在加工制造及医疗等领域的应用趋势，我们研究组从2005年就开始了二极管激光直接泵浦超快激光的研究。相对于传统的飞秒掺钛蓝宝石激光器，二极管直接泵浦的固体超快激光在实用性和低成本方面具有一定优势。随着超快HTH登陆入口网页 越来越广泛，需要有大家能够接受的合理价格及简单易行的操作方法。二极管直接泵浦的超快激光虽然不一定能产生很短的脉宽，但具有良好的实用性和可靠性，我认为这是非常适合工业应用的发展方向。

4.《激光制造商情》:国内超快激光领域与国外（如德国、美国）相比，有怎样的差距？

魏教授：超快激光有许多不同的特性参数与应用领域，就前沿属性而言，如最短脉冲宽度、最高峰值功率等指标而言，国内还曾领先国际，如上世纪八、九十年代中科院西安光机所、中山大学在染料激光锁模方面曾直接产生过当时最短的激光脉冲。我们研究组自2000年以来，也在飞秒钛宝石激光方面保持着与国际同行相当的最短脉冲结果。在飞秒激光放大方面，我们团队于2011年得到了当时峰值功率最高的PW输出，在国际上产生了较为重要的影响，近一两年来，中科院上海光机所、中物院八所分别实现了峰值功率5PW级的结果，进一步扩大了我国在飞秒超强激光方面的国际领先优势。如果说这一领域与国外有怎样的差距的话，我认为目前主要是在高平均功率超快激光技术与超快激光产业化方面，而二极管激光泵浦的锁模固体超快激光正是目前发展高平均功率超快激光的主要技术途径之一，德国马普量子光学研究所所长Ferenc Krausz教授曾在报告中展望这类激光未来可输出平均功率数kW、脉宽仅5fs量级的结果。我这次报告的主要内容正是我们这方面的相关研究进展，这些年来我们通过与中科院上海硅酸盐研究所、上海光机所、江苏师范大学、山东大学等单位合作，利用他们在激光晶体生长中的优势，采用二极管激光直接泵浦实现了系列固体飞秒及皮秒激光，其中一些是国外所没有的。此外采用碟片激光增益介质，我们得到了平均功率15W的克尔透镜锁模飞秒结果，尽管与飞秒钛宝石激光振荡器相比，平均功率高了近一个量级，但国际上，特别是德国已在固体碟片锁模激光上输出了近300W的平均功率，在这方面我们确实还存在着较大的差距。

5.《激光制造商情》:现在超快激光主要还是集中在科研和医疗领域，那在工业领域会有怎样的发展趋势？

魏教授：超快激光在工业领域的发展目前处于起步阶段，但潜力非常大，多年前我就看好这个应用领域。超快激光精密加工的实验室研究已经证明了十分显著的优点，随着工艺的成熟及加工速度的提高，无疑会走向规模化的工业应用，实现其他手段所不能的功能。我们今天看到常规的激光在工业领域已经用得很广泛了，由于超快激光相比其它激光显而易见的一些优势，其应用潜力是不言而喻的。目前超快激光确实还主要集中在科研领域，在激光医疗中也有成功的应用，如近视眼治疗、光学断层扫描（OCT）等，而工业加工本身是一个远比科研领域大得多的行业，随着高平均功率超快激光器件的发展成熟及成本造价的降低，超快激光在工业领域的应用会越来越广泛。

6.《激光制造商情》:我们国家较少有成熟的国产的、可靠的工业皮秒/飞秒激光器，基本上要靠进口，您怎么看待这个问题？

魏教授：这确实是一个比较遗憾的事实，传统上超快激光与其他许多学科一样，国内存在着重科研、轻转化的问题，在过去二十多年的时间里，随着我国超快科学及应用研究的快速发展，确实从国外进口了大量的超快激光产品，中国也成为一些西方超快激光公司的最大市场，近年来国内推出的超快激光加工系统及其他设备，其核心的超快激光光源也多从国外进口。当然我也高兴地看到，这些年来随着国内激光整体产业的发展及中央政策的支持，国内已经开始重视这个现状了，并出现了从事超快激光产业的企业。我们团队也曾存在着重科研、轻转化的问题，2012年在科技部重大科学仪器设备专项项目的支持下，联合西安电子科技大学、北京物科光电技术有限公司，系统开展了超快激光产品转化与开发的工作，并在中科院及物理所的参与支持下，注册成立了专门致力于超快激光器的公司，目前已开发成功多类产品并销售用户。我相信随着国内超快激光从业者的团结、协作及用户的支持与产品性能的不断提高，国产的皮秒及飞秒激光器就像国产彩电、手机一样，逐渐会取代进口成为用户的主要选择，特别是国内超快激光产品在服务、维护方面具有进口产品无法比拟的优势。

7.《激光制造商情》:人知道超快HTH登陆入口网页 潜力很大，但没有大量被应用，一个原因是它的价格很高，您怎么看？

魏教授：我很高兴你们也能关注到这些问题，我本人非常希望通过我们团队及国内同行的工作，让国产超快激光的比例能得到提高，从而使超快激光能从高高在上的价格上降下来。要做到这一点，离不开国内超快激光用户的支持与超快激光从业者的共同努力。随着价格的平民化，而不仅仅是“有钱人”的游戏，超快激光的应用无疑会得到进一步的推广和普及，从而促进科技创新及社会经济的发展。

8.《激光制造商情》:目前国内的产业结构，超快激光以后可以用在国内的哪些工业加工产业？

魏教授：据我个人有限的了解，可以用于航空发动机中的特殊加工、3D打印、珠宝首饰切割打孔、手机屏幕处理、纳米器件制作、光栅刻写等等，特别是一些其他方法无法完成的特殊加工。超快激光的工业应用可以说非常广泛，新的应用层出不穷。发现新应用，往往需要激光专家和应用专家的互相沟通，实际上每挖掘一个新的应用，本身就是一个创新的过程，有很多HTH登陆入口网页 ，特别是超快HTH登陆入口网页 ，往往需要激光专家与应用专家的合作，许多重要的应用创新也是在合作中发现的。就这一点而言，像你们这样的媒体作用也非常重要，你们通过提供最直接的激光产品与应用需求信息，创造双方或多方合作的机会，使用户与激光制造得以紧密结合。只要合作机会多了，国内超快激光工业加工产业无疑会越来越宽广。

采访/整理：Johnny