----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90年代中期,當時只能做一些簡單打點、劃線工藝。其精度只可以實現(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?!钡墓ぷ?,它其實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,而實際加工點尺寸小,因此較長的制作時間是不能被接受的。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。目前這項工作主要還處在前沿科研領(lǐng)域,還未實現(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,國內(nèi)有哪些機構(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)、西安交大等多個單位很早就已經(jīng)進入飛秒激光科研。在這個層面說,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、安揚激光等多家企業(yè)推出了50W以上的激光器。目前我認為國產(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?
陳岐岱教授:過去幾年,我一直從事超快激光應(yīng)用開發(fā),在過去較長時間里,皮秒激光的發(fā)展確實比飛秒激光快,但是我認為隨著激光應(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,此前很多人之所以選擇皮秒加工而不是飛秒,一個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。現(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特應(yīng)用,就是皮秒做不到的。目前看來還沒有一項飛秒激光專屬應(yīng)用出現(xiàn),還需要一些時間。
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?
陳岐岱教授:確實如此,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)部進行隱形切割或隱形制造。第二個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)部進行精密加工,那么飛秒激光一定是一個優(yōu)先考慮的選擇。
采訪/文字整理:cici
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