工业利器：超快激光

　　【摘要】 自20世纪60年代问世以来，激光已经成为人们生产生活中的“常规武器”：在工业领域，激光可轻松胜任打孔、切割和焊接等工作；在医学上，利用激光的高能量可治疗视网膜剥离等外科手术
自从激光诞生以来，激光技术逐渐开始渗透在社会的各大领域，但是随着社会的不断进步，以及市场需求的扩大，激光技术以及渐渐无法满足生产需求，这也催生了超快激光的应用需求的出现。
自20世纪60年代问世以来，激光已经成为人们生产生活中的“常规武器”：在工业领域，激光可轻松胜任打孔、切割和焊接等工作；在医学上，利用激光的高能量可治疗视网膜剥离等外科手术；在军事上，提高激光能量可制成威力无穷的光武器。

根据激光器的工作方式，激光可分为连续激光和脉冲激光。拿手电筒做个比方，始终合上按钮就是连续工作，迅速一开一关就相当于发出一个“光脉冲”。连续激光的输出功率一般比较低，适合于激光通信、激光手术等场合；脉冲激光则具有较大输出功率，适合于切割和测距等。
近年来，超短脉冲激光成为激光领域的先端发展趋势。脉冲越短，激光的精度越高、释放的能量越大。在实验室里，激光脉冲已达到飞秒级别（１飞秒等于千万亿分之一秒）。我们知道，光一秒钟可穿越30万千米，但它在100飞秒的时间内，只能通过人的头发直径那么短的距离。不久前，德国耶拿大学、罗伯特•博世有限公司和通快激光公司联合研发的超短脉冲激光精加工技术，被授予德国总统未来奖，博世也成为个将超短脉冲激光投入大规模应用的工业企业。
超快激光精密加工有两大特点。一是“冷加工”。传统的激光加工术（包括纳米激光）往往会使金属、玻璃等加工原材料受热熔化。皮秒（一皮秒等于1000飞秒）和飞秒激光产生的局部高温可达6000摄氏度，比太阳表面温度还高，受作用材料表面来不及产生热扩散就被直接汽化。二是“超精细”。超快激光能够聚焦到超细微空间区域，同时具有极高峰值功率和极短的激光脉冲，加工时切面整齐、无微裂纹、无材料损伤、无熔融区域。博世公司使用皮秒激光给柴油发动机的喷嘴精细钻孔，让发动机燃油效率提高了20%。据悉，到2013年底，博世将交付约3000万个用超快激光加工的汽车零部件。
超快激光的应用前景广阔。智能手机的触摸屏薄只有0.7毫米，使用传统金刚石切割玻璃基板易产生裂纹和毛刺，用超快激光非接触冷加工模式能克服这些弊端。超快激光用于太阳能电池的钻孔、刻线、划槽以及表面纹理化，可提高电池的光电转换效率，降低生产成本。为治疗血栓而植入人体动脉的支架，有时会生长疤痕组织，导致血管再次堵塞，而超快激光器加工制成的支架表面则非常光滑，大大减少了疤痕组织生长的机会……在节能环保、信息、生物、高端装备制造业和新材料等领域，超短脉冲激光都有用武之地。
21世纪将成为“光的世纪”。美国全球行业分析公司预测，2015年全球以激光为主的光电子产业总产值将接近1万亿美元。德国通快激光公司副总裁彼得•莱宾格指出，历史上重要的技术革命都发生在生产工具领域，它们在改变技术发展历程方面的作用比具体产品大得多。“超短脉冲激光就是这样一种工具。”
超快激光有着超短的激光脉冲，在原子能级研究，激光选键化学等方面都具有重要的应用，因此使得超快超强激光脉冲与物质的相互作用是是当前活跃的研究课题之一，代表着当今激光前沿技术的发展方向。