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“与时间赛跑”:超快光学现实应用方兴未艾
2025-10-27 10:37:10
来源:尊龙凯时技术产业导报  作者: 张伟

“AI的蓬勃发展,让人类对于数据处理能力的需求急剧增长。当下由于微纳加工技术的限制,二维芯片难以大幅增容。基于飞秒脉冲激光的纳米打印技术制造的三维芯片,将极大提高芯片的信息处理能力。”10月24日,在厦门举行的“好望角科学沙龙”超快光学专场活动上,多位专家分享其研究成果,认为超快光学在产业发展中将有更多应用空间、发挥更大作用。

澳大利亚皇家墨尔本理工大学教授、澳大利亚技术科学与工程院院士贾宝华关注的领域是“激光纳米打印”。她表示,激光纳米打印技术就像一支“神奇的笔”,可以从纳米的尺度在金属、硅等其他材料上加工任何所需的复杂三维结构,包括生产微纳光学器件,比如光纤内的传感器和光学芯片,还可以打印出微流控器件,实现微量、精准控制。

“超快激光在学术取得巨大成功,在现实生活中的广泛应用方兴未艾。”除了认为可利用激光制造AI需要的三维芯片外,她还表示:“随着精密制造产业、光电产业的飞速发展,智能纳米打印也会迎来快速增长。”

超快光学是一项“与时间赛跑”的技术,研究光在皮秒、飞秒乃至阿秒的时间尺度内行为、操控及应用。现场专家介绍说,作为光学领域的重要分支,超快光学在精密测量、强场物理、生物成像、信息处理等领域具有不可替代的作用。

超短脉冲激是超快光学的技术基础。1985年杰哈·穆鲁(G.Mourou)和唐娜·斯特里克兰(D.Strickland)发明了啁啾脉冲放大技术,将激光脉冲宽度压缩到了飞秒量级,大幅度提高了激光的峰值功率。两人也因此获得2018年的诺贝尔物理学奖。随着技术的不断突破,脉冲宽度更小、功率更高的超快激光逐渐成为光子产业的核心驱动力,正在重塑精密制造、生物医疗、量子信息等战略领域的发展格局。

“阿秒是人类能掌握的最短的时间尺度。而光脉冲的时间尺度缩短,也提高了人类探索自然的能力,使科学家得以研究原子核和电子的运动。”华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室研究员、博士生导师倪宏程在题为《阿秒光脉冲:探秘微观世界的时间之窗》的分享中,提出了一个“时域摩尔定律”。他认为,从20世纪80年代科学家探索飞秒技术,到21世纪初发现阿秒,再到2020年前后进军仄秒(10的负21次方秒),人类探索时间尺度的速度正以每20年3个量级的速度提高。未来,仄秒核子物理、仄秒重核碰撞电离等技术也将在技术的快速发展中实现突破。

除了脉冲,太赫兹相关技术与产业发展情况也引起大家关注。

“太赫兹与光谱不同,光谱主要检测元素的种类,而太赫兹则能够检测大分子团有机分子的集体振动和转动,因此在癌症等疾病的检测方面具有独特的优势。此外,在探测领域,太赫兹凭借其高成像精度、良好的穿透性以及能够穿云透雾的特性,在雷达探测等高端装备领域也发挥着重要作用。”上海理工大学光电信息与计算机工程学院教授、博士生导师,上海市现代光学系统重点实验室常务副主任朱亦鸣表示。

张江国家实验室研究员李朝阳提到,激光具有相干性、单色性和方向性,这三大特性赋予了激光高强度的特点,而把激光的“高强度”特点做到极致的超强激光,具有重要的科研和战略价值。

据中国光学学会、中国激光杂志社等机构今年4月联合发布的《2025中国激光产业发展报告》显示,2024年国内超快激光器市场规模达到45.5亿元,同比增长13.2%。其中,目前中国销售的超快激光器中85%是皮秒激光器,而飞秒激光器仍有较大增长空间。在沙龙活动的自由讨论环节,发言嘉宾与到场的学者、创业者、投资人等共同讨论了超快光学技术的产学研融合现状,参会人士纷纷表示看好相关领域的技术和商业化前景。

“好望角科学沙龙”是由中科创星发起并与东壁科技数据、上海市研发公共服务平台管理中心共同主办的科创融合与跨界交流平台。“好望角科学沙龙”汇聚来自科技界、产业界、投资界等专业人士,以跨界交流为特色,持续聚焦人工智能、光子科学、量子计算、核能、生命科学、合成生物学等前沿领域,探讨关于技术趋势、国际合作、人才需求、生态构建和产学研协同等话题,促进硬科技成果的转化与应用,并为科技创新发展贡献力量。

主办方供图

编辑:韩梦晨
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