本 文 摘 要
以下是关于中国科学院上海光学精密机械研究所（简称“上海光机所”）在飞秒激光领域的研究进展和核心成果的总结，涵盖技术突破、应用场景及未来发展方向：一、核心技术突破,1.高重频飞秒激光技术,GHz级光频梳：通过腔内谐振滤波技术，将掺铒光纤光频梳的重频倍增至GHz级别（传统重频,波长灵活性：开发新型飞秒拉曼脉冲技术...
以下是关于中国科学院上海光学精密机械研究所（简称“上海光机所”）在飞秒激光领域的研究进展和核心成果的总结，涵盖技术突破、应用场景及未来发展方向：
一、核心技术突破
1. 高重频飞秒激光技术
GHz级光频梳：通过腔内谐振滤波技术，将掺铒光纤光频梳的重频倍增至GHz级别（传统重频<250MHz），显著提升光学频率梳在精密光谱学、激光雷达等领域的应用性能。波长灵活性：开发新型飞秒拉曼脉冲技术，实现重复频率（1 MHz~150 MHz）和波长（1121 nm、1178 nm）的大范围连续调节，单脉冲能量>100 nJ，脉宽压缩至525 fs，转换效率达80.2。2. 高功率飞秒激光
非线性压缩技术：结合多通池（MPC）技术，将Nd:YVO₄皮秒激光（9.13 ps）压缩至477 fs，输出功率达56.5 W，总效率73.4，解决了掺镱激光器放大效率低的问题。3. 飞秒激光精密测量与操控
FASI脉冲测量装置：融合FROG与SRSI方法，实现对紫外至中红外波段飞秒激光的单发、快速测量，支持高啁啾脉冲的复杂测量。石墨烯光电流操控：通过调节载波包络相位（CEP）和线性啁啾率，精准控制石墨烯中的残余电流，推动拍赫兹超快光电器件发展。⚙️ 二、创新应用研究
1. 精密材料加工
碳化硅陶瓷基复合材料（SiC CMC）加工：利用飞秒激光成丝技术进行高精度凹槽加工，实时监测等离子体荧光（如硅原子390.55 nm谱线），优化加工参数并减少热损伤。太赫兹超表面制造：通过空间整形飞秒激光打印胶囊型太赫兹超表面，实现偏振复用全息成像，为太赫兹通信和加密技术提供新方案。2. 大气与空间应用
高重频飞秒激光成丝机制：发现高重频脉冲在空气中自聚焦阈值更低、更易成丝，推动人工引雷、穿云透雾等大气干预技术的发展。空间耐辐照光纤：研发铒镱共掺光纤，提升空间激光系统的抗辐射性能。 三、技术优势与挑战
| 研究方向 | 优势 | 挑战 |
||-|-|
| 高重频激光器 | GHz重频、波长灵活，适合生物成像 | 需抑制超模噪声，提升稳定性 |
| 高功率压缩技术 | 率（73.4）、高光束质量 | 钛宝石泵浦效率低，成本高 |
| 超快测量技术 | 宽波段覆盖、单发测量能力 | 复杂脉冲的实时算法优化 |
| 工业/医疗应用 | 热影响区小、精度达±5μm（如电池加工） | 国产高端设备市场份额不足（2025年仅8） |
四、未来发展方向
1. 国产化与高端替代：政策目标2030年医疗与工业领域国产化率超60，重点突破高功率光纤激光器（万瓦级）和AI辅助手术系统。
2. 多学科融合：结合人工智能（如AI优化手术路径）、量子技术（如量子频标），拓展光通信、神经调控等新场景。
3. 全球布局：通过海外研发中心（如东南亚）规避贸易壁垒，提升竞争力（参考大族激光海外营收占比35）。
结论
上海光机所在飞秒激光领域以 “高重频、高功率、高精度” 为核心，技术覆盖光源、测量、加工及前沿应用。其成果不仅推动国产替代（如打破Coherent、Trumpf垄断），更引领全球超快激光技术在精密制造、医疗、空间科学中的创新应用。未来需持续聚焦核心器件自主化（如光学芯片）和产学研协同，以实现2030年全球市场53.8亿目标。
