工業利器：超快激光

　　【摘要】 自20世紀60年代問世以來，激光已經成為人們生產生活中的“常規武器”：在工業領域，激光可輕松勝任打孔、切割和焊接等工作；在醫學上，利用激光的高能量可治療視網膜剝離等外科手術
自從激光誕生以來，激光技術逐漸開始滲透在社會的各大領域，但是隨著社會的不斷進步，以及市場需求的擴大，激光技術以及漸漸無法滿足生產需求，這也催生了超快激光的應用需求的出現。
自20世紀60年代問世以來，激光已經成為人們生產生活中的“常規武器”：在工業領域，激光可輕松勝任打孔、切割和焊接等工作；在醫學上，利用激光的高能量可治療視網膜剝離等外科手術；在軍事上，提高激光能量可制成威力無窮的光武器。

根據激光器的工作方式，激光可分為連續激光和脈沖激光。拿手電筒做個比方，始終合上按鈕就是連續工作，迅速一開一關就相當于發出一個“光脈沖”。連續激光的輸出功率一般比較低，適合于激光通信、激光手術等場合；脈沖激光則具有較大輸出功率，適合于切割和測距等。
近年來，超短脈沖激光成為激光領域的先端發展趨勢。脈沖越短，激光的精度越高、釋放的能量越大。在實驗室里，激光脈沖已達到飛秒級別（１飛秒等于千萬億分之一秒）。我們知道，光一秒鐘可穿越30萬千米，但它在100飛秒的時間內，只能通過人的頭發直徑那么短的距離。不久前，德國耶拿大學、羅伯特?博世有限公司和通快激光公司聯合研發的超短脈沖激光精加工技術，被授予德國總統未來獎，博世也成為個將超短脈沖激光投入大規模應用的工業企業。
超快激光精密加工有兩大特點。一是“冷加工”。傳統的激光加工術（包括納米激光）往往會使金屬、玻璃等加工原材料受熱熔化。皮秒（一皮秒等于1000飛秒）和飛秒激光產生的局部高溫可達6000攝氏度，比太陽表面溫度還高，受作用材料表面來不及產生熱擴散就被直接汽化。二是“超精細”。超快激光能夠聚焦到超細微空間區域，同時具有極高峰值功率和極短的激光脈沖，加工時切面整齊、無微裂紋、無材料損傷、無熔融區域。博世公司使用皮秒激光給柴油發動機的噴嘴精細鉆孔，讓發動機燃油效率提高了20%。據悉，到2013年底，博世將交付約3000萬個用超快激光加工的汽車零部件。
超快激光的應用前景廣闊。智能手機的觸摸屏薄只有0.7毫米，使用傳統金剛石切割玻璃基板易產生裂紋和毛刺，用超快激光非接觸冷加工模式能克服這些弊端。超快激光用于太陽能電池的鉆孔、刻線、劃槽以及表面紋理化，可提高電池的光電轉換效率，降低生產成本。為治療血栓而植入人體動脈的支架，有時會生長疤痕組織，導致血管再次堵塞，而超快激光器加工制成的支架表面則非常光滑，大大減少了疤痕組織生長的機會……在節能環保、信息、生物、高端裝備制造業和新材料等領域，超短脈沖激光都有用武之地。
21世紀將成為“光的世紀”。美國全球行業分析公司預測，2015年全球以激光為主的光電子產業總產值將接近1萬億美元。德國通快激光公司副總裁彼得?萊賓格指出，歷史上重要的技術革命都發生在生產工具領域，它們在改變技術發展歷程方面的作用比具體產品大得多。“超短脈沖激光就是這樣一種工具。”
超快激光有著超短的激光脈沖，在原子能級研究，激光選鍵化學等方面都具有重要的應用，因此使得超快超強激光脈沖與物質的相互作用是是當前活躍的研究課題之一，代表著當今激光前沿技術的發展方向。