“除了直接作为武器，激光还有一些其他用途”

      鱼群是群居动物，聚集在一起行动。科学家用激光来跟踪和刺激某些鱼，以观察其中一些鱼的行为变化，以及他们如何导致整个群体行为的改变。科学家测量这些变化，并根据这种行为创建人工智能模型，训练无人机群更像一群活体动物一样移动。这使得它们能够仅利用较大群体的移动来导航新的或未知的区域，而不需要对该区域有充分的了解。

     这项研究仍处于早期阶段，那么今天的成群无人机如何自主导航呢？这个答案就是激光，3D测绘激光器。3D激光测绘最近已用于扫描整艘船舶。DARPA正在使用相同的技术来扫描大型建筑物和整个城市环境，以训练无人机群在机器学习的帮助下进行导航。，该程序被称为OFFSET。

     它首先绘制一个区域以创建该区域的数字版本。这些 3D LiDAR 扫描仪每秒拍摄多达 100 万张照片，创建非常精确的虚拟景观。然后，人类集群指挥官使用 VR 耳机查看环境并控制模拟无人机来制定任务计划。然后，无人机开始工作，结合使用人工智能驱动的群体战术和人类指挥。

     无人机的操作受到电池电量的限制。当然，无人机可以找到返回充电站的方式，在那里充电，然后返回地面再次飞行。但借助激光，无人机可以在飞行过程中很快充电，而无需返回充电站。

      功率发射技术将激光照射到光伏接收器上，该接收器被调谐到激光波长。与太阳光相比，使用激光时这些接收器的效率可提高1.5至2.5倍。美国海军研究实验室的工程师自2017年以来一直在测试这项技术。

     该项目最初是通过光缆向海底无人船输送能量，但很快就演变为露天电力传输。该系统能够在室内向1000英尺外的接收器提供超过400瓦的电力。虽然这看起来可能不多，但它证明了系统是安全的、可扩展的。最后，他们能够使用一个又小又轻、足以放置在无人机上的接收器进行外部测试。。

     这种无需移动质量即可传递能量的方法是革命性的。例如，它将减少建立前沿作战基地时所需的基础设施，因为传统的布线和能源传输机制将变得过时。电力传输是便携式的、无声的和隐形的，并且允许将电力传输到传统上无法到达的区域。这些元素使其成为军事应用的理想选择。

     空军研究实验室的一个名为“空间太阳能增量演示和研究项目”或“SSPIDER”的新项目可以在轨道上实现这一目标。该项目旨在利用卫星收集来自太阳的能量，并将该能量直接发射到地球上的接收器。这可以进一步消除对电力基础设施的需求。

飞秒激光平均功率的提升大多集中在对MOPA系统中多级放大器或多通放大器的增益提取。考虑到兼顾脉冲能量的提升，多级光纤放大器一般作为前端预放大级，当非线性积累到一定程度就需要采用大截面积的激光增益介质。传统的固体放大器在数十瓦甚至二百瓦左右平均功率水平依然保持其兼顾激光功率和能量提升的优势，但其中的多级固体放大光路的每一级增益随着平均功率的升高而趋于饱和，尤其是对百瓦高功率信号的放大增益较小，导致高功率块状晶体放大器泵浦利用率低，制约了激光系统整体平均功率的进一步升高。

此外，块状激光晶体在高泵浦强度下热效应严重，单纯依靠加大晶体外围热沉的热导率等方法依然不能有效消除热积累。增益介质自身结构的改良可有效改变其散热效果，如极大表面积的增益光纤就是以细长状几何形貌增大散热面积,这使其具有很好的散热功能,对产生的热量管理更为有效。同样的散热思路，薄板状结构增益介质的板条激光放大器，激光的放大在增益介质长度方向，而散热在增益介质厚度方向，由此可实现高功率、高能量连续或脉冲激光输出，且保持可控的光束质量。

奥创光子的高能高功率系列飞秒激光器已将CPA架构下的光纤+固体MOPA放大模式定型于标准产品中，其光纤预放大器综合了对种子脉冲的展宽和小信号放大，其后的固体功放系统借助于复杂的多级多通放大器模组，实现输出平均功率最高190W。随后的CPA压缩器以及光束时空管理器件引入可接受的损耗后，依然输出平均功率150W的飞秒激光。平均功率200W以上的飞秒激光，就需要更高的MOPA增益，为了规避复杂的热效应制约，我们优化MOPA结构为块状固体放大器与板条放大器结合的方式，即在固体放大器基础上，采用紧凑的两级板条放大器提升功率5~7倍。实现这样的高功率且具有可观增益的固体放大器，须综合考虑泵浦光整形形貌、信号光在增益介质中的交叠因子、激光晶体有效散热等，具体措施涉及耦合透镜组的设计、光束匀化器件的设计、信号光束多通光路的设计、激光晶体热沉封装、光束整形镜组的开发等等大量工程化细节工作。

图1. 双级双端泵浦的板条Yb:YAG激光放大器光路示意图

图1为奥创光子的400W飞秒激光器中板条主放大器的光路示意图，采用平面布局的整体光路架构，包括两级放大器，均采用15×10×1mm的Yb:YAG晶体作为增益介质。针对400W平均功率的飞秒激光器产品开发目标，作为主放大器的板条放大系统需要总功率不低于2200W的泵浦光，因此该放大器的开发重点工作集中于两台泵浦源输出泵浦光的整形、聚焦以及为保护泵浦源而设计的反向隔离措施。

为了简化板条激光放大器的装调难度，同时确保足够的增益倍率，采用以平面反射镜为腔镜的两级板条双端泵浦结构，第一级为7通光路结构，第二级为5通光路结构，初始信号光经透镜和柱透镜整形为椭圆状光强分布，在水平方向以较小的发散角进入板条放大器，两级板条放大器共用两个高功率微通道叠阵泵浦源，每个泵浦源的输出光经空间分光镜分束为两个相互垂直的传输光路，各自进入光束整形匀化光学系统，而后经过耦合镜头整形再分别进入两级Yb:YAG板条晶体。

随着泵浦电流的提升，两级板条放大器同时获得增益，输出放大光；然而第二级板条放大器的提取效率会受前级放大器输出的光功率和空间分布的影响，考虑到系统输出光束质量的要求，所以第二级板条放大器更侧重于维持良好的光束质量，即需要合理的设计一二级之间的光束整形系统，才能更有效的提取第二级增益介质中的储能。

图2. 双级共泵浦源Yb:YAG板条放大器的放大动力学曲线

图2为该板条放大器的输出放大功率与电流关系曲线，随着泵浦功率密度的升高，板条放大器的增益也逐渐提升；整体光光转化效率18.4%，相信在更优的泵浦条件下，放大效率还有上升空间。

图3. 板条放大器在最大输出功率下的光束质量测量

图3是放大输出的光束空间特性曲线，可见光斑圆度82%，光束质量M2~1.4。由于放大的啁啾脉冲激光功率高、能量高，脉冲压缩器须承受较大光强，为了适当降低投射到器件表面的光功率密度，进入压缩器的光束直径控制在2.7~3.0mm。衍射光栅对构成脉冲压缩器，由于Yb:YAG晶体在高功率放大过程的光谱增益窄化效应，全部光谱成分处于衍射光栅的有效通光面内；受到热致退偏效应的影响，脉冲压缩器整体效率84%，输出845fs脉宽的1mJ脉冲，平均功率达404W。

图4. 板条放大器输出放大脉冲经过色散补偿后的飞秒脉冲自相关曲线

图4是压缩后的飞秒脉冲自相关曲线。板条固体放大路线是强激光系统在一定程度克服热效应制约的有效路径之一，其高紧凑的放大模块结构，以及对增益介质储能的高效利用，使之成为升级传统块状激光晶体多级行波放大器的最具工程化潜力放大单元。但是基于Yb:YAG晶体的固体高增益放大器受激光增益介质发射谱宽的制约，输出放大激光光谱窄化明显，不利于飞秒脉冲的压缩，板条激光放大器亦无法避免此问题；后续奥创光子也将尝试光谱预整形等方法来补偿宽谱激光放大过程的光谱增益窄化现象。

奥创光子自2018年创立以来，公司已申请140余项专利，已掌握了高能高功率飞秒脉冲放大技术、啁啾体布拉格光栅色散补偿技术、波长转换等关键核心技术，结合自主设计制造的超快种子源、温度调谐式啁啾光   纤光栅等核心器件已成功推出系列化飞秒激光器产品，并在国内率先实现工业领域批量出货，打破了该领域被国外产品长期垄断的局面。目前奥创光子不断迎合当前市场对于航天航空，新能源锂电，电子消费等高端精密行业的发展节奏壮大自身，不断为先进制造产业转型升级夯实基础，促进发展。

12月2日，光谷激光产业链式发展与创新大会、湖北省光电子信息激光人才发展论坛在武汉光谷召开。

武汉·中国光谷激光行业协会名誉会长朱晓称，新材料的不断涌现、新装备的不断升级以及人工智能的突飞猛进，正给激光加工技术与装备带来了新的挑战和机遇。

朱晓说：“希望通过此次产业链调研梳理，识别产业发展风险和短板，形成产业高质量发展重点工作举措，以用为导向、以企业为主体，交通运输、光伏、新能源电池等七大激光应用产业链链主发挥带动引领作用，通过发展，3至5年产值达到500亿。”

武汉·中国光谷激光行业协会名誉会长朱晓做相关主题汇报。长江日报记者陈洁   摄

12月1日，在全国机电行业最高奖项的“2023中国创新设计大会暨好设计颁奖大会”上，武汉锐科光纤激光技术股份有限公司（以下简称“锐科激光”）副董事长闫大鹏带领“圆形改性大模场双包层高功率工业光纤激光器”项目荣获2023年度“好设计”金奖。业内专业人士表示，因为原创性创新，该项目从几千个参赛项目的四次筛选中脱颖而出，“此次获奖也说明了光谷在激光产业中从无到有、从跟跑到领跑，完全形成了中国体系的光纤激光器”。

“从猴子到激光。”朱晓介绍，人类进化的重要标志就是使用工具，激光作为一种能量密度极高且精度可控的“工具”，在小到“芯片”，大到航母，深到万米油井，高到火箭、卫星、飞船的制造中，发挥着不可或缺的作用。

“一批世界第一和国内第一的激光加工设备在光谷诞生。”近两年，锐科激光、武汉华日精密激光股份有限公司（以下简称“华日激光”）等企业为代表先后取得了国内首台10万瓦连续光纤激光器、千瓦光纤飞秒激光器等重大创新成果。

“中国是激光制造的主战场，占比会越来越大。”朱晓介绍，全球激光装备2000亿元，中国就占了1000亿元。2022年，湖北激光设备市场销售收入约200亿元，产品品种占全国激光设备品种的70%以上，光谷占据大半市场份额。

武汉华工激光工程有限公司副总经理杨立昆介绍：“比如手机包括材料层、零件层、部件层、组合层，工业领域的任何一个产业，其实都有一个基本结构。”

华日激光董事长何立东称：“当前，中国的工业已经进入了自定义阶段。”坚持技术产业化，为适应精密微纳加工的需求，公司正在加大投入，重点发展千瓦超快激光产业化。

活动现场签约。长江日报记者陈洁   摄

据东湖高新区有关负责人介绍，该区作为中国激光产业的发源地，目前，已形成了完整的激光产业链，汇聚了激光企业300多家，年产值近300亿元，拥有华工科技、锐科激光、帝尔激光等多家龙头企业，是激光产业领域上市企业最密集的区域，是全国最大的激光设备制造基地，也是世界激光产业的重要一极。“但光谷的激光产业还存在企业规模偏小、多而不强，转型升级压力大，技术研发供需不匹配，人才和企业外流以及面临全国其他城市的激烈竞争。”

据悉，近期东湖高新区将结合“以用为导向”的科创和供应链建设，制定专项资助政策，加强对相关项目的支持和保障，助力激光等重点产业的技术开发和成果转化，努力打造具有全球影响力的激光产业集群。

11月16日，2023年光电创智应用大会在成都新华宾馆开幕。此次会议由西南技术物理研究所与中国兵工学会联合主办，姑苏半导体激光创新中心联办。会议采用国内会议和国际会议交替举办形式，旨在搭建光电技术的高端学术交流平台，深入研讨国内外先进激光与光电技术领域的发展现状、趋势及关键科学技术问题，展示国内外光电技术领域科研院所、高校和龙头企业的新技术、新产品、新工艺、新应用等，以推动先进激光与光电技术的不断发展，助力实施科技强国战略。

中国工程院院士周寿恒、邱志明、王向明出席大会。大会主席、西南技术物理研究所党委书记龚赤坤致辞并宣布大会开幕，四川省委军民融合办常务副主任、四川省国防科工办主任雷开平，中国光学光电子行业协会理事长应明炯，中国兵工学会副理事长兼秘书长赵刚出席开幕式并致辞，大会名誉主席、中国工程院院士姜会林以视频形式作了专题致辞。

龚赤坤在开幕式上致辞,向出席大会的各位院士、领导、专家表示最热烈的欢迎和诚挚的问候。他介绍了西南技术物理研究所的历史沿革、发展现状以及《激光技术》的创办历程，并表示，今年恰逢西南技术物理研究所建所65周年，研究所将继续在各级领导的指导及各同仁专家的帮助支持下，立足“两个大局”，提高对新形势的适应能力，保持对第二个百年目标的深刻认识，坚定对新发展的信心决心，真正拿出“千磨万击还坚劲，任尔东南西北风”的坚定信念，发扬“为有牺牲多壮志，敢教日月换新天”的奋斗精神，淬炼“积土而为山，积水而为海”的实干作风，将党的二十大描绘的宏伟蓝图绘到底，加快构建中国式现代化兵器激光新格局。紧紧围绕自身核心使命和发展定位，践行新时代强军首责。坚决贯彻落实中国兵器工业集团公司"1+5"战略，做到"四个坚持、四个聚焦"，着力形成"四个能力"，奋力成为集团公司光电领域科技创新排头兵，力争建设成为世界一流研发机构，为兵器工业集团加快建设具有全球竞争力的世界一流集团公司贡献兵器激光力量。

雷开平代表省委军民融合办、省国防科工办对西物所65年来为国防工业建设、地方经济发展做出的卓越贡献致以崇高敬意。他指出，四川是军工大省、驻军大省和经济大省，西物所是四川省军工核心能力的重要组成部分，希望西物所以成立65周年为契机，充分发挥在科技创新和产业发展方面的比较优势，更大力度服务国防科技工业建设，更深程度融入地方经济发展，共同为国防军队建设和全面建设社会主义现代化四川做出新的更大贡献。

应明炯代表协会，对西南技术物理研究所建所65周年表示衷心的祝贺和崇高的敬意。他指出，激光技术在全球发展迅猛，激光技术已成为先进制造的重要手段，具有广泛的应用前景和巨大的发展潜力。希望通过这次活动，搭建光电技术的高端学术交流平台，进一步加强行业内的交流与合作，促进激光技术的繁荣与发展。相信通过这次大会，与会专家代表能够在交流中收获满满。

赵刚代表中国兵工学会对出席本次大会的各位专家、学者表示诚挚的敬意和热烈的欢迎。他指出，激光技术专业委员会是兵工学会58个专业委员会中较为年轻的一个，成立5年来一直保持着活跃的良好工作氛围，在打造学术交流平台、产学研融合、人才举荐等学会工作中发挥着重要作用，是学会支撑兵器行业光电技术领域开展学术支撑的重要领地。本次会议结合新时代光电技术发展需求和专业技术特点，围绕学术、产业、应用进行深入研讨，希望可以为专家和代表提供分享观点、交流思想、增进友谊、共促合作的平台，共同开展光电技术领域的研发与攻关，推动实现时代前沿技术快速发展，助力实施科技强国战略，为推动光电信息技术的创新发展、助力国家高水平科技自立自强贡献力量。

在为期两天的会议上，中国工程院院士邱志明，南京理工大学教授、中北大学校长、长江学者特聘教授陈钱，上海光学精密机械研究所所长陈卫标，山东师范大学副校长蔡阳健，长江学者特聘教授、北京大学副院长王兴军，长江学者特聘教授、清华大学系主任柳强等专家学者，将先后围绕激光与光电领域应用发展作主旨报告，畅谈激光与光电发展前景。

会议也邀请到国内光电和激光技术行业的一批优秀企业家和首席技术官，共同举行中国光学光电子行业协会激光分会论坛，目的是针对目前国内光电子和激光行业的发展状况，找到未来3-5年市场的发展趋势和行业方向，争取为目前国内西部依然处于碎片化的光电产业和激光产业规划出一条较为可行的整合方案，争取建立起与长江三角洲、珠江三角洲、华中地区相媲美的中国西部光电产业群。

第二十五届中国国际高新技术成果交易会于昨日拉开帷幕，各行业领域的创新技术应用成果纷纷亮相。深圳技术大学一大批高精尖“黑科技”产品也悉数展出，充分展现了学校师生聚焦人工智能、新材料技术、智慧医疗健康、物联网、储能电池等产业重点领域，加强产学研合作，推动科技创新的累累硕果。

11月16日，深圳技术大学校长阮双琛来到学校展位，逐一观摩学校参展项目成果，仔细询问项目研究现状、技术创新亮点及应用情况，他鼓励科研人员再接再厉，加快科研成果产业化，对学校高新技术成果转化与应用提出了更高的要求。

2023年11月11日，由中国光学光电子行业协会激光应用分会与深圳北京大学香港科技大学医学中心联合举办的“2023首届激光医学医研企协同创新论坛”在深圳坪山大湾区国际疫苗创新中心成功举办。

中国光学光电子行业协会秘书长姚大虎、副秘书长程慧云，激光应用分会理事长高云鹏、秘书长张建敏、执行秘书长邵火等，与深圳北京大学香港科技大学医学中心主任助理肖平、坪山区科技创新局副局长袁帅、北京清华长庚医院教授李建兴及来自全国70多家单位100余人参加了活动，包括医院使用科室、高校、科研院所、社会组织、检验机构、上市公司、医疗器械企业等，涵盖了激光医疗器械核心零部件及整机研发、生产、检验、临床等环节，大家一起围绕创新激光医疗器械的研发和应用进行深入交流。

据《科学》杂志新发表的一篇封面文章介绍，美国纽约市立大学研究人员展示了一种在纳米光子芯片上创建高性能超快激光器的新方法。这种小型化锁模激光器，能以飞秒（万亿分之一秒）间隔发射一系列超短相干光脉冲。

超快锁模激光器可有助解开自然界最快时间尺度的秘密，例如化学反应过程中分子键的形成或断裂，或者湍流介质中的光传播。锁模激光器的高速、脉冲峰值强度和广谱覆盖范围也使得许多光子技术成为可能，包括光学原子钟、生物成像以及利用光计算和处理数据的计算机。

但目前最先进的锁模激光器仍然属于极为昂贵的、功率要求高的桌面系统，仅限于实验室使用。新研究的目标就是将其转变为可批量生产和现场部署的芯片大小的系统。

基于纳米光子铌酸锂的芯片级超快锁模激光器。图片来源：阿里雷扎·马兰迪

此次研究人员利用了一种薄膜铌酸锂（TFLN）新兴材料平台，对其施加外部射频电信号就可有效地整形和精确控制激光脉冲。团队将III-V族半导体的高激光增益和TFLN纳米级光子波导的高效脉冲整形能力结合起来，研制出一种发射0.5瓦高输出峰值功率的激光器。

除了像指尖般大小的紧凑尺寸之外，新展示的锁模激光器还表现出许多传统激光器无法达到的特性，例如只要调节泵浦电流，其就能在200兆赫兹的宽范围内精确调谐输出脉冲的重复频率。团队希望通过激光器的强大可重构性，实现芯片级、频率稳定的梳状源，这对于精密传感至关重要。

这一成果的实用性包括可使用手机诊断眼部疾病，或分析食物和环境中的大肠杆菌以及危险病毒，并可在GPS受损或不可用时实现导航。