激光有什么用?芯片制造、医疗检测、国防探测等领域发挥关键作用。
AI的蓬勃发展正倒逼芯片技术走向多维化。当前微纳加工技术已逼近二维极限,而基于飞秒脉冲激光的纳米打印技术,能够以“纳米画笔”在金属、硅等材料上“绘制”复杂三维结构,实现芯片从平面到立体的跨越。
激光纳米打印就像一支“神奇的笔”,不仅可以制造微纳光学器件与光纤传感器,还能打印出用于精准控制的微流控芯片。超快激光在学术层面取得巨大成功,在现实生活中的广泛应用方兴未艾。除了可利用激光制造AI需要的三维芯片,随着精密制造产业、光电产业的飞速发展,智能纳米打印也会迎来快速增长。
超快光学主要研究光在皮秒、飞秒乃至阿秒的时间尺度内行为、操控及应用,其技术基础正是超短脉冲激光。
人类探索微观世界的时间尺度,正以每20年提高3个数量级的速度推进。从20世纪80年代飞秒技术的成熟,到2001年阿秒脉冲的诞生,再到近年仄秒(10-21秒)研究的突破,超快光学不断拓展人类对电子与原子核运动的观测极限。未来,仄秒核子物理、重核碰撞电离等前沿技术将随脉冲宽度压缩而实现突破。
这一技术演进离不开基础理论的支撑。1985年,杰哈·穆鲁与唐娜·斯特里克兰发明的“啁啾脉冲放大技术”,将激光脉冲压缩至飞秒量级,也因此荣获2018年诺贝尔物理学奖。如今,超快激光已成为光子产业的核心驱动力,重塑精密制造、生物医疗与量子科技的竞争格局。
除了极短脉冲,太赫兹波段的开发也备受关注。太赫兹技术能捕捉大分子团的集体振动与转动,在癌症早期诊断中展现出独特优势。不同于元素检测的光谱技术,太赫兹穿透力强、成像精度高,在雷达探测与穿云透雾装备中同样具有战略价值。
超强激光:激光的相干性、单色性与方向性使其具备极高能量,而将“高强度”推向极致的超强激光,不仅在基础物理研究中不可或缺,在国家安全与高端制造中也具备不可替代的地位。