中國科技超過日本（16） 激光

　　中國的激光技術領先日本

激光器有20幾類，每類有幾十上百種應用，每種應用又有多方麵性能。所以不可能逐項比較。激光技術最關鍵的是兩點。一是功率大，功率大才能在核聚變、能量傳輸、機械加工、增材製造（3D打印）等方麵發揮更大作用。二是體積小，激光器體積小才便於廣泛應用，裝上飛機和衛星。全固態激光器最能滿足功率大且體積小的要求。

功率大

　　2012年7月，中國神光3號的實驗平台實現激光單束出光1.65萬焦耳，是繼美法之後第三個實現單束萬焦耳的國家。[1]

　　2013年4月23日，我國首台萬瓦連續光纖激光器在武漢光穀問世，成為繼美國後第二個掌握此技術的國家。[2]

全固態激光器

　　中國科學院院士陳創天的研究團隊經過10餘年努力，在國際上首先生長出大尺寸氟硼鈹酸鉀（KBBF）晶體。KBBF晶體是目前唯一可直接倍頻產生深紫外激光的非線性光學晶體，是中國繼硼酸鋇晶體、三硼酸鋰晶體後發明的第三個非線性光學晶體。

　　2006年，中國工程院許祖彥院士製成的了KBBF棱鏡耦合器件在國際上首次實現了1064nm激光的6倍頻輸出，將全固態激光波長縮短至177.3nm，首次將深紫外激光技術實用化、精密化，並已獲中、日、美專利。

　　國外深紫外波段（指波長短於200nm的光波）科研裝備目前主要使用同步輻射和氣體放電等非相幹光源。而配有KBBF晶體棱鏡耦合器件的全固態激光器體積很小；在能量分辨率方麵，比同步輻射提高5~10倍以上；在光子流密度方麵，提高了3~5個量級。

　　2013年，中科院應用深紫外全固態激光器製造出8台具有世界領先性能的裝備並通過驗收：
深紫外激光拉曼光譜儀、
深紫外激光光化學反應儀、
深紫外激光光發射電子顯微鏡、
深紫外激光光致發光光譜儀、
深紫外激光自旋分辨角分辨光電子能譜儀、
光子能量可調深紫外激光光電子能譜儀、
深紫外激光原位時空分辨隧道電子譜儀、
基於飛行時間能量分析器的深紫外激光角分辨光電子能譜儀

中國科學院已啟動項目二期工作，將再研製6台國際領先水平儀器設備。[3]

2014年9月，中國工程物理研究院應用電子學研究所研製成功平均功率達81瓦的當今世界最高水平、最大功率全固態鈉導星激光器，未來其可在大型望遠鏡、激光大氣傳輸等科研領域發揮重要作用。

　　通過激光器將589納米波長的黃激光射向天空，引起大氣層90千米至100千米高度鈉原子共振、散射產生高亮度“人造”鈉導星，一直是世界各國科學家們的研究熱點。目前，鈉導星激光器已成為TMT(30米望遠鏡計劃)等大型望遠鏡的核心關鍵設備之一。

　　新研製的高性能鈉導星激光器具備譜線高精度、高平均功率、高光束質量等特點。在光譜方麵，激光器波長與鈉原子吸收譜線穩定、精確對準，精度達到0.2皮米;在頻域方麵，激光譜線寬度達到亞GHz，可謂“不胖不瘦”。此外，由於其采用1064nm、1319nm固體激光和頻技術，科研人員還突破了高功率下兩台激光器時域與空域同步技術、激光線寬壓窄技術、高效率和頻技術等多項難點。未來，該研究成果將在天文觀測、大氣觀測、激光大氣傳輸等領域發揮重要作用。[4]

日本在激光方麵也有一些成果，如純綠色激光二極管、小動物用體內近紅外熒光成像設備、ArF 193nm準分子激光光源等等。但上麵列出的中國成果意義更重大。所以中國的激光技術領先日本。

順便說一句，中國在激光方麵的成果實在太多，無法一一列舉。偏重基礎理論的成果匯總可以參看[5]，偏重實用的成果還找不到全麵的匯總。另外，從下表可以大致估計中國激光產業在全球市場的位置。[6]

　　2014年上半年度營收(萬美元)
 

美國相幹 Coherent	39,574
深圳大族激光	36,971
美國 IPG Photonics	36,278
德國羅芬 Rofin-Sinar	26,288
華工科技	18,138

[1] 《中國首次實現“單束激光超萬焦耳” 僅晚於美法》　2012年07月22日　中國科技網
[2] 《國內外激光推進係統技術發展狀況分析》　2014-02-21 OFweek激光網
[3] 《深紫外全固態激光器通過驗收 中國成唯一能實用化製造國家》　2013-09-07 觀察者網
[4] 《中國造全球最先進激光器 創多項世界之最》　2014年09月16日 科技日報
[5] 《中國從事激光、光學領域研究院士匯總》　2014-09-12 OFweek激光網
[6] 《國內外激光企業2014年上半年經營狀況匯總》 2014-09-01 OFweek 激光網

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