格雷森张珂:探索超快激光奥秘 未来超乎想象
激光的出现大大改变了人类对自然界的认知能力,由于它极高的能量密度可以改变物质的正常状态,为许多行业提供了崭新的技术发展与创新的机会。随着激光技术飞速发展,超快激光因具备独特的超短脉冲、超强特性,以及能以较低的脉冲能量获得极高的峰值光强的优异特质,成为了目前最为先进的激光技术。
武汉格雷森实业有限公司首席技术官张珂在高稳定性超快光纤激光器技术领域获得了极高的成就,她研发的超快光纤激光器达到皮秒甚至是飞秒级别,为工业加工、医院、信息、科研等多个领域的技术进步提供了先进的技术支持。近日,张珂接受了记者的专访,介绍了超快激光的先进之处,以及其在各领域中的应用情况。
记者:超快激光被认为是目前最先进的激光技术这一,请问它的先进之处体现在哪些方面呢?
张珂:可以说是目前最为前沿的激光技术,它具有超高的功率值和功率密度,激光脉冲持续时间可以缩短到皮秒甚至是飞秒量级,能够聚焦到微米尺度的空间区域进行作业,开创了材料超精细、低损伤的加工新领域。由于皮秒乃至飞秒量级的脉冲持续时间,远小于材料中受激电子通过转移、转化等形式的能量释放时间,能量来不及释放该脉冲已经结束,避免了热量转换及热扩散,加工过程中大大减少了被加工区域对周围材料的影响,实现了真正意义上的激光冷加工;超快激光具有快速和高分辨率特性,它在病变早期诊断、医学成象和生物活体检测、外科医疗手术方面都有其独特的优点和不可替代的作用;在科学研究方面,脉冲持续时间只有飞秒量级的超快激光为化学和生物动力学研究提供了极高的时间分辨率,也为快速反应学研究提供了便利。
记者:您在超快激光技术方面取得了卓越的成就,研发出一系列的技术产品,并应用于多个领域,请问这些产品的应用情况如何呢?
张珂:我与公司技术团队将光纤激光发生与超快激光技术相结合,研发出高稳定性的全波段超快光纤激光器,这种激光器在波长上可分为1微米、1.5微米和2微米,实现了近—中红外常用波段的全面覆盖。该系列产品在激光微加工中充分利用了超快激光的优异特质,适度的激光能量作用在材料表面,通过打断材料的化学键而实现材料去除目的,整个加工过程几乎不产生热量,材料也不会因热量过高而被损伤。利用超快光纤激光器,可使加工后的材料无热扩散、无微裂纹、无熔融区域,切面整齐、外形美观。此外,超快光纤激光器还能够实现在微纳米尺度内作业,对材料结构进行修饰、设计,满足了众多高精尖产品的加工需求。在医疗方面,我研发的2微米超快光纤激光器在一些外科手术中发挥着重要作用。该激光器对肝、胃、结肠等软组织的切割效果非常理想,强大的激光能量瞬间被水吸收后会产生强烈的汽化切割效应,激光切割能力大大提高,因此在实施去除软、硬、增生组织的手术中,是目前最好的切割方法。同时,2微米激光具有独特的凝血作用,在手术中可以实现良好的止血功能,可大大提高手术的安全性,缩短手术及术后恢复的时间,减少了患者的痛苦。
记者:以目前的技术来说,人类对超快激光只完成了一小部分的探索,请问未来超快激光技术将会如何发展呢?
张珂:超快激光在与物质的相互作用过程中,随着激光强度的不断提高,各种非线性效应不断增强,并且周期量级超短激光脉冲失去了波动现象所特有的周期性特征,从而导致一系列全新的物理现象与规律。这为我们的研究提供了多种新的新的思路和实验手段,可应用于相干控制、非线形光学以及新近兴起的亚周期电子波包的控制等领域。此外,超强超快激光与团簇、高温高密度等离子体、自由电子等特殊形态物质的相互作用也逐渐引起了科研人员的注意,成为了新的研究方向,这不仅将大大拓宽各学科领域的纵深发展,也将为相关重要高技术领域的创新发展提供新方案。未来,超快激光的发展将超乎人们的想象。
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