5月20日，深交所正式受理了深圳市大族数控科技股份有限公司（以下简称：大族数控）创业板上市申请。

资料显示，大族数控主营业务为 PCB 专用设备的研发、生产和销售，其产品覆盖钻孔、 曝光、成型、检测等PCB关键工序，是全球PCB专用设备企业中产品线最广泛的企业之一。

大族数控的产品广泛覆盖多层板、HDI板、IC封装基板、挠性板及刚挠结合板等多个PCB细分领域，客户臻鼎科技、欣兴电子、 东山精密、华通股份、健鼎科技、深南电路、瀚宇博德、建滔集团、沪电股份、MEIKO、景旺电子等国内外行业知名龙头 PCB 制造商。

经营业绩波动明显

近年来，随着电子信息产业的快速迭代，国内在高多层板、HDI板、IC封装基板等高附加值PCB领域的生产制造需求提升明显，境外PCB专用设备在产能、价格、服务响应等方面已不能很好匹配我国PCB行业快速发展的需求，我国在先进装备制造领域对外依赖的弊端持续凸显。

为推动我国PCB产业的进步，打破国外产品的市场垄断，大族数控以前瞻性思维布局PCB关键工序相关设备，通过自主研发及创新，打造了机械钻孔设备、激光钻孔设备，激光直接成像设备，机械及激光成型设备，通用、专用及专用高精测试设备等多款专用设备，不断满足下游龙头客户对PCB层数、孔径、线宽线距等方面日益提升的需求，加速了对进口产品的国产替代，减少了PCB制造商对境外专用设备的依赖，增强了我国PCB产业链的完整性与自主性，推动我国PCB生产制造向高端延伸。

随着PCB设备国产替代加速，大族数控的营业收入也实现较快的增长。2018-2020年，大族数控实现营业收入为17.23亿元、13.23亿元、22.10亿元，对于的净利润为3.74亿元、2.27亿元、3.04亿元。

关于营收变动的原因，大族数控表示，受中美贸易摩擦等因素影响，下游PCB制造商对资本性开支趋于谨慎，对公司设备产品的需求有所减弱。而2020年营收的增长主要是新兴应用市场迅速发展，带动 PCB 行业需求快速增长，下游PCB制造商积极增加资本性开支，拉动公司设备产品的需求增长。

整体来看，大族数控的营业收入呈现增长态势，而这也与PCB产业进入快速成长期以及国产替代和产品升级迭代有很大的关联。

近年来，随着5G通信网络升级和大数据的发展，通信设备、数据中心、汽车电子、消费电子等新兴应用迅速发展，带动PCB行业需求快速增长，将为PCB行业提供持续增长的动力；另一方面，随着下游终端应用产品对PCB层数、孔径、线宽间距等方面的要求不断提升，PCB 制造商持续加大PCB专用设备的投入，以提高生产效率和产品良率，拉动公司产品需求不断增长。

与此同时，随着PCB产业持续向中国转移，中国已逐渐成为全球最为重要的PCB生产基地，各大龙头PCB制造商相继在国内扩产，以承接未来日益增长的PCB产能。公司凭借研发技术、产品优势，为客户提供PCB专用设备一站式解决方案，持续提升PCB设备的国产化率，目前在多层板市场公司机械钻孔机和测试机已基本实现对进口产品的国产替代，不断增加收入来源。

募资17亿元投建PCB设备项目

招股书显示，大族数控此次IPO拟募资17.07亿元，投建于PCB专用设备生产改扩建项目以及PCB专用设备技术研发中心建设项目。

近年来，5G通讯设备、智能手机及个人电脑、VR/AR及可穿戴设备、高级辅助驾驶及无人驾驶汽车等电子信息产业的快速发展，全球HDI板、IC封装基板产值占比不断提升，高多层板产值增速将高于中低多层板，多层挠性板增速较快。上述高附加值PCB产品的增长，带动了对高端PCB专用设备的需求。

由于受到场地及产能的限制，大族数控目前高端 PCB 专用设备的产能已不能完全匹配市场快速发展的需求。通过实施PCB专用设备生产改扩建项目，大族数控进一步扩大高端产品的产能，有助于满足市场需求并提高公司产品国产替代能力，推动公司发展步入新的台阶。

与此同时，为适应未来 PCB 产品技术高密度、小孔径、轻薄化发展趋势，大族数控需要加大研发投入力度，提高技术研发能力，以不断引导和适应下游产业需求的变化，通过研发设计出符合市场需求的新产品，实现公司的可持续发展。

大族数控称，PCB专用设备技术研发中心建设项目对公司发展具有重大影响的技术课题进行重点攻关，尤其是在PCB专用设备关键材料、关键工艺、关键器件、结构、整机系统、智能感知、智能交互等方面展开研究和开发，将有利于科研人员对产品的发展趋势进行前瞻性研究，实现技术和产品的储备，从而保持公司产品技术的核心竞争优势。

关于发展战略规划，大族数控表示，公司自成立以来始终专注于PCB专用设备行业，不断拓展PCB制造过程中技术难度大、附加值高的关键工序，持续为客户提供一站式解决方案，致力于“成为世界范围内最受尊敬和信赖的 PCB 装备服务商”。依托国家政策的大力支持，公司将充分把握PCB产业不断转移及国产专用设备市场快速发展的历史性机遇以及信息化、智能化等技术革新的契机，通过PCB专用设备生产改扩建项目和 PCB 专用设备技术研发中心建设项目进一步提升公司的生产能力及研发实力。

来源：集微网

激光头是激光切割机和激光焊接机的核心部件，6千瓦以上的大功率激光头选用的是非球面镜片。这种镜片以往被国外垄断，售价高、交货期长，长期以来国内没有企业能生产出高质量的非球面镜片。不过，上海嘉定工业区内新近成立的一个联盟却让科研院所和科创企业之间擦出合作“火花”，在大功率激光头研发方面已取得国产化成果。

嘉定工业区党工委书记、管委会常务副主任徐嵘告诉记者，为了构建科技创新共同体，此前由嘉定工业区党工委牵头，在园区智能传感器产业集群上成立了行业党建联盟，成员包括星地通、联影医疗、新傲科技、禾赛科技、大陆集团等12家知名企业，还有中科院技术物理研究所、声学所东海研究站、上海光学精密机械研究所等科研院所，以及上海智能传感器产业园。依托这个平台，园区搭建起政府、科研院所、企业等多方之间沟通联系的桥梁，打通了科创成果产业化的“最后一公里”。

行业党建联盟成立后，联盟每季度都会召开联席会议，园区党工委、企业、科研院所等相关人员齐聚一堂，分享科技创新过程中的心得和困惑，把创新链上下游各方联系起来。在最近的一次联席会议上，中科院光机所和上海宜山光电科技有限公司就达成了合作。光机所薄膜实验室经过此前多年技术积累，已经掌握了非球面高功率激光薄膜的研发核心技术，正准备将此技术系统集成、测试和验证；而宜山光电正好在高功率非球面光学薄膜元件集成及仪器设备工程化方面经验丰富。双方一拍即合，“甜蜜联姻”。目前，双方已经在激光加工领域用的光学镜组、光纤激光器关键部件石英锥镜上取得了国产化成果，不仅替代了国外产品，在成本和质量上也有明显优势。

产业园区往往聚集着大量非公企业，同时也是经济非常活跃的地方。以嘉定工业区为例，目前园区里外资、民营等非公企业占比达九成以上，非公企业党员数占工业区在册党员数的近一半。如何更好凝聚这个庞大的群体？嘉定工业区注重将党建工作深度嵌入产业链、创新链，以“红色杠杆”撬动园区经济发展。目前，除了智能传感器行业党建联盟外，嘉定工业区还在汽车产业、文化创意产业、在线新经济产业上建立了党建联盟。

以汽车产业为例，2012年10月，总部位于嘉定工业区的沃尔沃汽车集团中国区成立了党委。次年，嘉定工业区党工委牵头，联合区域内沃尔沃汽车、大陆泰密克、上汽变速器等13家汽车企业，打破党组织隶属关系和企业所有制性质的壁垒，成立嘉定工业区汽车行业党建联盟，由沃尔沃汽车集团中国区党委书记担任首次轮值主席。

“成立党建联盟，让企业间有了更多沟通联系，能实实在在帮企业找到上下游潜在合作方，对于联盟单位反映的一些共性问题，工业区党工委也可有的放矢地集中协调资源解决，更精准地帮助企业科技创新。”沃尔沃汽车中国区党委书记李香花说。

比如，通过汽车行业党建联盟成员之间“互通有无”，沃尔沃汽车集团中国区发现了一个绝佳的合作伙伴——英纳法汽车天窗系统（上海）有限公司。公司就在嘉定工业区，离沃尔沃汽车集团中国区很近，而且英纳法是全球名列前茅的汽车天窗制造商。于是，沃尔沃考虑了采购成本、运输成本、后期维保成本等因素，果断决定使用英纳法的天窗系统。如今，双方合作内容还在不断扩大，在汽车“新四化”领域也在洽谈合作。

“党建建在产业链上，能产生实实在在的生产力和竞争力，这也是推动园区经济高质量发展的重要手段。”徐嵘说。

来源：上观新闻

记者从东湖高新区武汉未来科技城获悉，5月18日，位于该园区的华工科技智能制造产业园二期主体结构全面封顶。该园区建成后，将为光谷打造国内一流、全球有影响力的“激光+智能制造”产业基地，增添新的发展平台。

华工科技智能制造产业园位于科技三路以北、未来二路以西，占地157亩，规划设计建设面积16.7万平方米。项目一期已于2019年11月投入使用。该项目以前沿精密激光微纳加工技术产业化为抓手，实现研发、制造、服务端到端的数字化集成，打造全新的“智能化”制造体系，强化对下游新型显示面板、新能源动力电池、印制电路板、半导体等战略性产业支撑，打造全球有影响力的“激光+智能制造”产业基地。

据介绍，超快激光微纳加工是一种特种超精细加工技术，具备精密微细、低损低热、三维选择等优势。如果将激光比喻成“最亮的光”“最快的刀”和“最准的尺”，那么这项技术还要加上一个特征，即“最特的光”，其“特”就表现在可以加工特种材料、可以实现特殊结构和特定的光、电、机械等性能。例如，将精密微纳加工用于全面屏、8k高分辨屏、弧面屏和折叠屏的切割方面，良率将极大提高，并且还可以在OLED柔性屏切割领域获得较广阔的市场空间。

武汉光谷激光企业达200余家，已形成完整产业链，是中国最大的激光设备制造基地之一。当前，光谷正围绕“打造激光产业集群”开展工作，而武汉未来科技城已聚集锐科激光、华工激光、帝尔激光等激光行业龙头企业，正着力推动研发机构和重点企业集聚，为加快打造世界一流的激光产业发展集群跑步前进。华工科技智能制造产业园二期建成后，或将大幅提升光谷区域激光精密微纳加工智能装备的自产能力，持续带动我国激光器制造能力，提升3C电子产品、电子元器件、汽车及零部件、军工、机械制造等下游行业的先进激光制造水平。

东湖高新区相关方面透露，今后该区将进一步整合激光产业链，实行“链长制”，由龙头企业担任“链长”，协同中小企业一起发展，并且高标准打造激光产业创新平台，进一步突破卡脖子技术，不断丰富技术应用场景，让光谷的激光产业链更强，更长。

来源：楚天都市报极目新闻

近期披露的激光行业财报引起众多关注，经历了2020年疫情影响，整体上，从2020年至今年一季度，激光领域基本实现可喜增长，国产激光厂家的发展势头强劲，国产激光器头部两家锐科与创鑫尤为引人注目，创鑫激光今年一季度营收超过5.2亿元（未经审计），从一季度数据显示两家差距正在进一步缩小。

去年创鑫市场份额从11.9%增长至16.6%，成为激光器领域增长最快的激光器厂家。创鑫激光依然延续了去年的增长势头，我们实地采访了创鑫激光市场与品牌负责人曾剑锋，对去年及今年一季度的市场表现、市场策略及未来发展进一步解读。

创鑫激光市场与品牌负责人曾剑锋

问：如何看待去年和今年一季度的光纤激光器市场发展势头，创鑫激光下一步怎么走？

2020年受疫情影响，全行业迎来一个发展的喘息期，大家第一次有了时间和精力去思考各自的发展定位和精进策略。全年除了国产替代自然价格降幅外，没有出现恶意的价格纷争，从年末的数据来看，激光器各梯队营收都较2019年有了一定增幅，这是全行业所期盼的发展环境。“创鑫激光去年利用产业向好的大环境，认真梳理了自己的3-5年发展战略，率先迈出国产万瓦破局的第一步，得到上下游行业伙伴积极响应和产业链联动，在上游元器件、配套切割头、下游设备尤其是终端客户开拓方面走出一条属于创鑫万瓦独有的营销模式，交出满意的答卷”。

数据来源：中国科学院武汉文献情报中心

而2021年开年，国内激光器厂商再次被迫拉上了价格纷争的战车。第一季度全球原材料大幅涨价，整个行业一片涨价之声，而激光器领域可能成为整个制造行业内唯一还在不断降价的板块。“这样的尴尬的局面其实是让整个制造业痛心的，某些头部企业不去思考怎么促进激光行业的健康和全面发展，反而利用价格屠刀达成业绩增长的目的，这种杀敌一千自伤八百的做法，创鑫是绝对不会苟同的！”曾剑锋阐明自己的观点：2021年的竞争虽然会继续延续份额之争的大逻辑，但头部三强谁能成为行业发展的楷模，谁能率领激光产业伙伴去挖掘新的行业潜力和增长红利，谁就最有可能成为未来整个激光产业的标杆！作为第一梯队的国产激光器企业，创鑫激光时刻以“科技普惠大众”为理念，我们虚心向通快、IPG等老牌激光企业学习他们思考产业的底层逻辑，创鑫激光依然坚持去年的发展策略，以我为主发挥民营机动灵活的优势，积极寻找市场先机，走出一条符合民营激光器企业的探索成长之路。

问：去年创鑫万瓦可谓异军突起，我们注意到今年万瓦已经成了市场主销产品，面对这种情况，创鑫激光会有什么举措？

去年下半年，创鑫激光引领万瓦激光设备进入爆发式增长期，万瓦级产品累计为公司实现销售订单近450台，带动公司连续产品线的全面爆发，全年贡献12.5亿元销售额。全行业都看到了万瓦的增长势头后也都在万瓦上厉兵秣马，但也一定程度上让大家拥堵在单一赛道上：一线品牌号称出货千台万瓦、二线小品牌也拼命在万瓦上堆积火力。“我们习惯了国内市场的这种快速复制能力。但对于创鑫而言，只有快速的前出市场去探索新的机会，才是是一个引领者该去做的事情”曾剑锋表示。

“去年的万瓦表面上热火朝天，但无一例外的被压缩在钣金切割下料环节。创鑫万瓦思考的问题是，除了一个我们能够可以一眼看到底的切割市场，在其他领域是不是依然有深耕的可能？”创鑫市场团队从去年下半年开始积极在万瓦焊接和万瓦熔覆上寻找新机会。

依托华中科技大学武汉光电国家研究中心、在激光焊接领域有深厚技术积累的飞能达激光正联合创鑫激光对万瓦激光焊接和万瓦激光-电弧复合焊接技术展开深入研究。与其他焊接工艺相比，万瓦激光焊在节能环保、人工成本、生产效率、质量效果等方面优势明显。

飞能达目前使用创鑫激光6kW激光-电弧复合焊接8mm厚的铝合金型材，与MIG弧焊相比，效率提高将近10倍。万瓦激光-电弧复合焊接项目具备高稳定性、高效率、高质量等优势，若使用万瓦激光-电弧复合焊，20mm以下的钢板不需要开坡口即可完成焊接，20mm以上钢板只需要开传统坡口角度的四分之一即可，大大压缩坡口间隙，所需焊料成本更小，且效率可提高6-10倍，实现生产效率和制造精度的双重提升，牢固性也更强，有望取代传统的焊接技术与装备。

飞能达激光董事长曾晓雁透露说：“目前，使用创鑫激光15kW光纤激光器，运用激光-电弧复合焊工艺，能够实现20mm板材单面焊接双面成形，经过2道焊接可以实现30-40mm材料的焊接。万瓦激光-电弧复合焊主要用于船舶行业甲板、石油管道、压力容器、核电等领域，铝合金材料还可用在航空航天、高铁、LNG液化气船等，有着广阔的应用前景。”

激光熔覆技术已经成功实现再制造产业化并取得了巨大成效，被广泛应用于大型矿山机电、工程机械关键零部件的修复再制造，并获得不低于新品的使用性能，未来激光熔覆将持续向高功率、高效率、高稳定性的方向不断提升。

目前国内激光熔覆大多采用3000W-6000W的激光器，其技术稳定性已经得到市场的广泛认可，但这部分功率段激光器的光斑可选择性有一定的局限，珠峰光电总经理葛伟伟说：“3000W、4000W用的是圆光斑，圆光斑的能量密度会高一点，但它的吸收率也会高一点。如果用万瓦的激光器，光斑就会比原来大很多倍，在修复的过程中，把光变成了矩形的光斑，整个能量密度就会很均匀，这样的话吸收率相对于圆光斑就会低很多。再加上光斑越大，能量越大，加工效率也会成倍地增加。”

据悉，珠峰光电搭载创鑫万瓦激光器的首台万瓦激光熔覆设备近日成功交付终端。

问：焊接和熔覆确实是发展速度很快的市场，但对于市场蛋糕最大但已然杀成一片红海切割领域，我们创鑫激光的下一步举措是怎样的？

“创鑫激光两年时间实现12kw到40kw的批量出货，我们也注意到同行不断在抛出50kw甚至10kw的概念。我们不会盲目参与这种数字游戏，而会集中力量实现“万瓦产品”到“万瓦品类”的转变，躬身入局做实事，去好好深耕万瓦细分领域。” 曾剑锋介绍：“随着20kw、30kw的推出，把切割效率这个故事给讲透了，对旧有切割设备和工艺的替代依然会有1-3年的生意可以去做。在切割领域的拓展在2021年一定还会精彩纷呈。”

首先机械制造方向一直是创鑫激光万瓦重点关注的领域，万瓦激光的精度和效率对于行业升级必会起到关键作用。创鑫激光也率先开创了农机行业万瓦激光的先例。山东某农机重工客户，钣金厚度集中在8-60mm，已陆续引进创鑫10台万瓦产品，是行业首批密集综合使用万瓦产品的客户，8-20mm中厚板材的切割有了更优的选择，后期30kW、40kW将成为替代等离子加工的主力切割功率段。

另外积极响应一线客户需求向来是创鑫万瓦的核心竞争力。比如联合邦德激光推出了22kw激光器，这款激光器与30kw激光器同属新一代技术平台，使用265W高亮度泵浦源，合束器效率≥99% ，从而使每个模块功率提升10%。据工艺验证，邦德22kw新设备综合性能最高提升20%，不锈钢加工10mm以下薄板效率提升10%以上，在12mm以上中厚板材效率可提升20%以上，碳钢加工20mm以上厚板加工效率可5%以上，满足终端用户提效的需求。

最后曾剑锋认为：“从近两年光纤激光器在华市场销售份额看，头部三家市场份额将继续突破80%，国内光纤激光器市场百舸争流的趋势越发明显，任何试图通过简单的价格因素阻碍对手成长的行径终将失败。”

十四五规划重度加持了激光行业增长力，数据显示2010-2020年激光行业GAGR高达21.71%。对未来创鑫激光的发展，曾剑锋表示：“随着激光加工（激光切割、激光焊接、激光熔覆等）渗透率提升、传统工艺替代、新应用场景不断拓展，激光器厂商之间的竞争会更加多元化，而最终谁能胸怀天下成为行业发展楷模，谁才能引领激光器领域的长久发展红利。也是我们为之奋斗的目标。”

中国研制第一台激光器的背景

激光的发明借鉴了微波激射器的思想。20世纪50年代美国物理学家汤斯开始了激光的研究工作，1955年他制造了一台氨分子微波量子放大器。1958年他和肖洛在《物理评论》上发表的《红外和光量子放大器》一文提出了研制以受激发射为主的光源(即激光器)的设想，并就研制激光器的可能性和所需条件进行了阐述。1960年8月梅曼采用掺铬的红宝石作发光材料，应用发光强度很高的脉冲氙灯作抽运光源研制出了世界上第一台红宝石激光器，开创了激光技术研究和应用的时代。

世界上第一台红宝石激光器

1958年前后中国科学院电子学研究所的黄武汉通过阅读国外学术刊物，了解到国外微波量子放大器的研究信息，率先在国内开始了红宝石微波量子放大器的研制工作，并在1959年底做出了液氮温度下的10cm波段和3cm波段的量子放大器。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的研究人员受黄武汉工作的启发，开始构想做光量子放大器，这时梅曼的第一台红宝石激光器还没有诞生。

中国第一台激光器的情况

01为什么要选择红宝石作为激光介质?

在看到梅曼采用掺铬的红宝石作为激光介质的实验报告之后，我们也选用红宝石作为第一台激光器的激光介质。原因主要有两个第一，红宝石的能级结构在当时已经研究得比较清楚了。红宝石有U和Y两个吸收带可以以很高的量子效率把能量转移到B线的上能级，所以红宝石是合适的激活介质第二，由于当时工业基础薄弱，国内能够提供的现成材料很少，而红宝石晶体材料相对容易获得。

02脉冲氙灯的设计制作

梅曼最初选择螺旋状氙灯作为抽运源，其他研究小组在他取得成功后纷纷仿效。在设计脉冲氙灯时，我们没有采用当时国外流行的螺旋状，而是把氙灯设计成直管状。使用螺旋状氙灯的目的是保证光射到宝石中去。但实际上，光源发出的光只有很少能照射到宝石中去，灯的有用尺寸不会超过宝石棒。假如不懂这个基本的光学规律，我们可能使用螺旋状氙灯，但我们懂得这个道理，所以就制作了直管状的脉冲氙灯。

03照明系统：球形照明器

光源照明的亮度是实现粒子数反转的重要条件，采取何种照明系统对实验能否成功有着举足轻重的影响。在照明方式上，梅曼采用的是椭圆漫射照明器。在他之后，这种照明方式在国外非常流行。我们认为成像照明系统的效率比漫射照明方式更高。对于不太长的宝石和灯而言，球形照明系统比椭圆照明系统更有效率。对于当时国外还流行多灯多椭圆柱的照明方式，我们认为，当激活介质和灯的直径一样大时，采用多次光学成像方法提高光源亮度比采用光源重叠的方法更有效，多灯照明并不比单灯照明有任何好处。因此，中国在世界上首先采用了球形照明器，实验证实了这种设计的激发效率比梅曼采取的方式要高。

04谐振腔的设计：内有聚焦装置

由于国产红宝石在均匀性、透射率和散射颗粒等方面与国外宝石的质量相差较大，不能满足光学要求。国产红宝石晶体缺陷的存在，使得光子损耗率的数值按照平行平板谐振腔理论来估计时有较大差异，谐振腔中的波形数估计值因此误差很大。在这种情况下，我们从几何光学的原理出发，设计了内有聚焦装置的谐振腔，达到了控制波形数的目的。我们将宝石端面加工成不平行的不规则形状，以补偿内部相应的不均匀性，满足谐振腔内部等光程的需要。

05运转、出光

1961年9月，这台激光器真正输出了激光。研究人员最初是依据输出光的衍射图样来判断激光是否已经输出。输出激光在远处形成的衍射图样表现出光谱变窄，其方向性、单色性已经充分表现出来。继而，研究人员在实验中发现，当光源功率逐渐增大时，晶体发光由一般荧光加强至饱和，这标志着红宝石由自发辐射过渡到了受激辐射，光能量也由分散于各方向转变为集中于较为单一的方向。通过示波器观察发光衰减过程，发光弛豫机构由指数形式转变为雪崩式的衰减后再有一段指数衰减，表明已经输出了激光。

我国第一台红宝石激光器

研制第一台激光器的经验

01.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的早期发展奠定了研制第一台红宝石激光器所需的技术基础。

20世纪50年代末，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所在光学材料、光学设计与检验、光学薄膜技术、电子学技术、光学与精密机械设计与工艺等方面技术已经相当成熟，奠定了第一台激光器诞生所需的技术基础。所以，在研制第一台红宝石激光器的过程中，研究人员能够比较熟练地运用一些技术和工艺，比如球形光学成像系统的设计、红宝石质量的刀口阴影法或星点法的光学检验、利用光学冷加工工艺整修红宝石表面、冷阴极溅射法涂镀宝石两端的银膜、氙灯的制作，这些技术和工艺的运用保证了第一台红宝石激光器的顺利进行。没有中国科学院长春光学精密机械与物理研究所早年打下的技术基础，中国第一台红宝石激光器是不可能那么快研制成功的。

02.年轻科技人才学术水平的迅速提高奠定了研制第一台红宝石激光器所需的人才基础。

高水平的学术队伍是一项科研活动取得成功的关键因素。在中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，通过应用光学实践活动的锻炼，一批科技精英的学术水平迅速提高，形成了一支在应用光学领域有相当水平的年轻科技队伍，奠定了第一台激光器诞生所需的人才基础。这支年轻的学术队伍，学术思想非常活跃。在1958年底肖洛和汤斯发表制造激光器原理的论文之前，他们已经从应用光学的实践研究中看到了经典光学的局限，产生了改革光源的想法。在看到肖洛和汤斯发表的论文后，研究人员更加坚定了改革光源的信念，并很快提出了一些大量提高光源亮度、单色性、相干性的设想和实验方案，他们的研究内容和当时国际学术界积极进行的激光研究是合拍的。因此他们开始研制第一台激光器的时间比较早，早于梅曼宣布世界上第一台激光器研制成功的时间，与国际学术界开始激光器的研究基本同步，这应该是中国第一台红宝石激光器那么快诞生的直接原因。

03.国外研究的启发和中国学者创新精神的融合加快了第一台激光器的研究进程。

在研制第一台红宝石激光器的过程中，中国的研究人员虽然仅通过阅读一些国外的学术期刊来了解国外的研究动态，但汤斯等美国学者的学术研究还是对中国的激光器研制产生了积极的影响。比如，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的研究人员在1958年前产生了改革光源的想法，肖洛和汤斯的论文则使他们明确了研究方向，直接把他们引向了激光的相关研究领域。在设计激光器的结构时他们则借鉴了梅曼的激光器结构形式。虽然受到美国学者的启发，但年轻的中国学者不迷信国外权威，充分发挥了自己的创造性。

总之，中国第一台红宝石激光器的诞生，应该是国际国内诸多因素孕育、促进而成的，但从上面的分析可以看出，坚实的技术基础和人才基础无疑是最为关键的因素。

作者简介

王之江(1930—)，男，1952年毕业于大连大学工学院物理系。中国科学院上海光学精密机械研究所研究员。1991年当选为中国科学院院士(学部委员)。发展了像差理论和像质评价理论，形成了新的理论体系，完成了大批光学系统设计(如照相物镜系统、平面光栅单色仪、长工作距反射显微镜、非球面特大视场目镜、105#大型电影经纬仪物镜等)。领导研制成中国第一台激光器，并在技术和原理上有所创新。70年代领导完成了高能量、高亮度钕玻璃激光系统。在这项工作中解决了一系列理论、技术及工艺问题。关于某些激光重大应用对亮度要求的判断，使工作避免了盲目性，对于中国激光科学技术起了积极作用。倡议和具体领导了中国“七五”攻关中激光浓缩铀项目。对中国光信息处理和光计算起了倡导作用。

说明:本文内容部分节选自:陈崇斌, 孙洪庆.历尽艰辛 锐意创新——中国第一台红宝石激光器的研制, 中国科技史杂志, 2009, 30( 3) :315 ～ 325

来源： 爱光学

5月14日凌晨，我国首台X射线自由电子激光用户装置——上海软X射线自由电子激光装置（简称SXFEL）在2.0纳米波长实现自由电子激光放大出光。这一进展表明我国在软X射线自由电子激光研制方面已步入国际先进行列。

近日，上海软X射线自由电子激光装置调试工作连续取得突破性进展，先后在5.6 纳米、3.5纳米、2.4纳米、2.0纳米波长实现自由电子激光放大出光，实现了“水窗”波段全覆盖，并在3.5纳米实现饱和，输出峰值功率超过500兆瓦，X射线贯通光束线到达实验站。

中国科学院上海高等研究院党委书记、上海光源科学中心主任、软X射线自由电子激光用户装置首席科学家、中国工程院院士赵振堂提到，在上海张江，正在建设光子科学大装置集群。软X射线自由电子激光装置出光，标志着它作为装置集群中的一个活跃成员即将开始工作，有望在年底提供给用户进行科学研究。届时集群的能力将得到显著提升，为科学研究提供更多的手段。

上海光源科学中心副主任、软X射线自由电子激光用户装置项目常务副经理刘波介绍，软X射线自由电子激光可以在物理、化学、生物、物质、材料等领域进行非常前沿的科学研究和实验。

刘波表示， X射线自由电子激光足够“快”，可用于活体生物细胞的显微成像等，具有重要的科学应用价值。他表示，原来我们没办法去探知活细胞的真正结构，“以前可以‘辐射’活细胞，但一下子就‘打’死了，看到的是死细胞状态，而‘水窗’波段的X射线自由电子激光，虽然也会把细胞‘打’死，但捕捉到的是细胞没死时的状态，因为它足够‘快’足够强。”

5.6纳米（左图）和2.0纳米（右图）自由电子激光光斑

3.5纳米自由电子激光饱和增益曲线、光斑和主要参数

“水窗”是指波长在2.3纳米到4.4纳米范围的软X射线波段，在此波段内，水对X射线是透明的，但其他构成生命的重要元素，例如碳仍会与X射线相互作用，因而水窗波段的X射线可用于活体生物细胞显微成像等，具有极其重要的科学应用价值。在水窗波段，自由电子激光的峰值亮度比同步辐射高十亿倍以上，且同时具备横向和纵向相干性，能够为物理、生物、化学等学科提供革命性的研究工具。

SXFEL装置是我国第一台X射线相干光源，将与上海同步辐射光源、硬X射线自由电子激光装置和超强超短激光装置等一起，在浦东张江构建具有全球影响力的光子科学设施集群和光子科学研究中心。整个装置的研制分为试验装置和用户装置两个阶段进行，其最终目标是建成波长覆盖水窗波段的高亮度软X射线自由电子激光光源，并为首批5个实验站供光。

SXFEL试验装置已于2020年11月通过国家验收；随后基于试验装置进行了升级改造和总体集成，形成了全新的SXFEL装置，包括：1台光阴极注入器驱动的高性能C波段电子直线加速器、2台束团压缩器、2条50米长的波荡器线、2条光束线以及5个实验站。电子束最大能量为1.5吉电子伏特，发射度为1.5微米弧度，峰值流强超过800安培，束团电荷量超过500皮库。SXFEL团队于2021年3月底完成了直线加速器的调试，之后以国际少有的速度相继实现了5.6纳米、3.5纳米、2.4纳米和2.0纳米自由电子激光的出光放大，输出性能优异。

同时，经过昼夜不停的紧张调试，自由电子激光已贯通整个光束线并到达实验站。在目前调试工作的基础上，SXFEL团队正在进一步优化装置参数和性能，将在年内全面实现装置性能达标，为我国光子科学研究和应用提供前所未有的利器。

来源：澎湃新闻

超强超短激光是目前人类已知的“最亮光源”，能为人类提供前所未有的实验手段与极端物理条件，在材料科学、激光聚变、核物理与核医学、实验室天体物理等领域具有重大应用价值，是目前国际竞争的热点领域。

近日，共青团中央、全国青联共同颁授第25届“中国青年五四奖章”。其中，中科院上海光机所超强超短激光攻关青年团队获得“中国青年五四奖章集体”。

这个年轻的团队承担了重大科技基础设施项目“上海超强超短激光实验装置”（又称“羲和激光装置”）的研制任务，“羲和”是中国古代传说中“十个太阳的母亲”，该激光实验装置得名于此。输出功率高达10拍瓦（1拍瓦=1千万亿瓦），即每平方厘米10的22次方瓦。脉冲压缩后宽度达到飞秒量级，相当于10个太阳辐射到地球的总功率汇聚到一根头发丝上。

如此“高能”的功率，为人类科研提供了犹如在恒星内部或是黑洞边缘才能产生的极端物理条件。同时，它也能为癌症治疗、生物成像、精密加工等民生领域的新技术提供支撑。

身为党员，使命在身

团队由中国科学院院士李儒新担任项目负责人，85后青年科研骨干担任党支部书记，总人数52人，其中35岁以下青年比例超六成。他们秉承“激光在我手上，家国在我心中”的羲和激光精神，奋战在科技攻关前沿。

於亮红是超强超短激光运维组的负责人，同时还身兼强场激光物理国家重点实验室第二党支部书记。於亮红经常和团队成员说，身为党员，使命在身。这让团队里的每一个成员都有更强的使命感和责任心，投身科研工作。

“这是一种前所未有的实验工具和实验手段，有了它，我们就可以在实验室里创造极端物理条件，开展许多常规情况下无法进行的研究。”欧盟等国的10拍瓦激光装置的研制计划部署都比中国早，因此他们不得不快，团队的每一个人都十分清楚这一点，“科研就是要做到第一”。多年科技攻关经验，让於亮红深刻地体会到：“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的，只能靠我们自己的努力奋斗得来。”

於亮红的老家在湖北黄冈，2020年的新冠肺炎疫情令他十分揪心，但他始终将集体主义精神放在首位。春节假期期间，於亮红报名参加光机所党委“我是党员、我先上”的志愿者活动，协助完成外地返沪职工的隔离工作。在保证安全的情况下，2月11日他就开始驾车往返嘉定与浦东，率先开展复工复产……

100拍瓦超强超短激光已获立项

正是凭着夜以继日地奋斗在科研一线，和对科技真理充满朴素的信仰，2017年10月这个团队在国际上首次实现10拍瓦（1亿亿瓦）激光放大输出，被《科学》文章评价为第一台激光器发明以来在激光脉冲功率提升方面的第五大里程碑（前四项均来自美国）。这项成就获得时，团队成立仅14个月。

2019年12月7日，装置获得激光中心波长为800纳米，输出能量404焦耳，重复频率3分钟/发次（较原项目指标提升40倍），压缩后脉冲宽度达24.6fs，平均峰值功率11.7拍瓦（最高峰值功率12.9拍瓦）的结果，再次刷新世界纪录。

◆ 激光实验装置调试中

2020年12月，该装置通过项目总体验收，建成世界首台10拍瓦超强超短激光实验装置，并逐步向国内外高校、科研机构和企业等用户开放，成为光子科学研究的国之重器。

2019年设施年运行发次达1089发（成功率97.2%），首次成为国际上少数几个年运行千发次以上的设施之一。2020年设施运行总发次再创新高，达到1447发，大幅提升了装置的科学效益，为我国激光聚变研究在新的竞争时期率先取得突破提供保障。

记者了解到，当前在硬X射线自由电子激光装置上建设以100拍瓦超强超短激光为核心的极端光物理线站的建议，已经获得立项并开始建设，被《科学》杂志评价为“中国团队正切实引领通往100拍瓦激光的道路”“这会是一个全新的物理学”。

本文来源：东方网

1960年的5月16日，美国物理学家梅曼发明了世界首台激光器。人类第一次有了如此单色性好、高准直、高能量密度的神奇光源。为纪念梅曼的伟大发明，2015年开始，联合国教科文组织将每年的5月16日定为国际“光”日。

国际光日

激光，作为20世纪最重要的发明之一，已经融入了生活的方方面面。自1960年第一台激光器发明以来，激光已经在通信、医疗、工业生产、军事武器等领域有着广泛应用，成为了一种跨学科的通用技术，对诸多领域的研究产生了巨大作用，也促进了社会生产效率的提高。2018年诺贝尔物理学奖授予了在激光物理领域有突破性贡献的3位科学家，足以彰显激光在当今社会的重要作用。

什么是激光？

激光（英文名：laser）是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的缩写，即“通过受激辐射产生的光放大”，指通过刺激原子导致电子跃迁释放辐射而产生具有同调性的增强光子束。

早在1917年，爱因斯坦首先提出了原子的受激辐射。在原子体系中，根据电子的不同状态，可以分为若干能级。在能量恰好合适的光子的“刺激”下，处于高能级的电子会跃迁到低能级并辐射出一个同样频率的光子。

受激辐射所产生的光子与入射光子具有完全相同的状态，当它与其他处于高能级的电子相作用时，同样会产生更多光子，于是光的强度愈发变大，或者说光被“放大了”。

受激辐射

但由于通常情况下低能级电子数目远比高能级的要多，这就意味着光子更容易被低能级的电子吸收而跃迁至高能级。若要实现光放大，就要增加高能级电子的数目，那么就需要“泵浦源”来激励更多低能级的电子向高能级跃迁，使高能级的电子多于低能级，即“粒子数反转”。

从激光到激光器：43年的长跑

激光器可分为气体激光器、液体激光器、固体激光器、半导体激光器、自由电子激光器等。

激光器

一台激光器一般都有以下几个要素：

激励抽运系统：即“泵浦源”，将能量提供给低能级的电子，使其激发为高能级的电子，常见的有光学激励、气体放电激励、化学激励、核能激励等等

激光工作物质：用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系、工作媒介。

光学共振腔：通常是由具有一定几何形状和光学反射特性的两块反射镜按特定的方式组合而成，使受激发的光在腔内多次往返以形成相干的持续振荡得到放大，并限制光束的频率和方向。

激光器主要部件：1.活跃激光介质 2.光泵浦能量 3.高反射率反射镜 4.输出功率耦合器5.激光光束

自1917年爱因斯坦提出受激辐射以来，科学家们历经了43年的不懈探索，终于在1960年，由美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼成功设计并制造了一台红宝石激光器，获得了波长为0.6943微米的激光，这是人类有史以来获得的第一束激光。激光器的问世可以说是光学领域乃至整个人类科学发展史上的一个里程碑。联合国教科文组织也将5月16日设立为国际光日，以纪念第一台激光器的诞生。

梅曼和红宝石激光器

激光的应用：用一束光，照亮未来

激光由于其发散度小、功率高、单色性好、相干性好等条件，在光纤通信、工业生产、医疗卫生、测量技术、成像技术等领域都有广泛应用。

激光切割

光碟

光缆

激光在医学领域的应用

经过数十年的发展，激光医学已初步发展成为一门体系较为完整的交叉学科，在医学领域发挥着重要作用。

激光诊断：利用激光的性质，激光诊断技术可以通过测量生物组织的微观结构、生理作用、生化分子浓度等指标，来获取组织结构和功能信息，剖析疾病的发生过程。主要的激光成像新技术包括光学相干层析成像（OCT）、光声成像、多光子显微成像、拉曼成像等。激光成像凭借其高灵敏度和高分辨率的优势，渐渐成为了现代医学诊疗的重要组成部分。

激光治疗：激光治疗技术包括强激光治疗、光动力治疗、弱激光治疗。我们常见的激光手术也是其中一种。激光手术因其出血少、操作准确、非接触、无菌、损伤小的优势，已广泛用于眼科、皮肤科、泌尿外科、口腔科、耳鼻喉科等方面的治疗。

PDT（photodynamic therapy）光动力疗法

激光监测：基于LED光源的医学监测技术因其能够监测血糖、血氧等重要生理指标而逐步兴起。相比LED光源，激光光源具有更好的光学特性，能够提供全新的无损、精准监测手段：实现微创或无创监测，兼具高灵敏度、高选择性和长期稳定性。激光健康监测将开发出便携式、可穿戴及内窥式的监测设备，不断向微型化、智能化方向发展。

激光在军事领域的应用

在电影作品中，我们不乏看到许多与激光武器有关的艺术构想。由于其性能的特殊性，激光技术自诞生之日就收到武器研究领域的广泛关注。早在上世纪八十年代，美国里根总统提出的“星球大战计划”中，就有在太空部署激光武器以拦截洲际导弹的构想。但囿于技术水平的限制，这类战略激光武器未能实现。

电影中的激光武器

除了激光武器，激光在激光雷达、激光测距、激光制导、激光侦查方面有着更充分的应用。例如，激光制导通过将激光信号进行编码获得制导信息，或向导弹传输制导指令的方法，能显著提高制导的精确度。在海湾战争中，美军便大量装备了激光制导技术的相关部件，有效提升了打击效率。

利用激光测高仪绘制出的火星奥林匹斯山

激光的应用领域远不止上述几个方面，事实上，激光技术已经渗透到了我们社会运转的各个环节，改善着我们的生活，推动着社会的发展。在新的一个世纪中，激光技术也必将为社会发展带来更多可能性，照亮人类的未来。

来源：光小电的卖萌世界