中国科技超过日本（16） 激光

　　中国的激光技术领先日本

激光器有20几类，每类有几十上百种应用，每种应用又有多方面性能。所以不可能逐项比较。激光技术最关键的是两点。一是功率大，功率大才能在核聚变、能量传输、机械加工、增材制造（3D打印）等方面发挥更大作用。二是体积小，激光器体积小才便于广泛应用，装上飞机和卫星。全固态激光器最能满足功率大且体积小的要求。

功率大

　　2012年7月，中国神光3号的实验平台实现激光单束出光1.65万焦耳，是继美法之后第三个实现单束万焦耳的国家。[1]

　　2013年4月23日，我国首台万瓦连续光纤激光器在武汉光谷问世，成为继美国后第二个掌握此技术的国家。[2]

全固态激光器

　　中国科学院院士陈创天的研究团队经过10余年努力，在国际上首先生长出大尺寸氟硼铍酸钾（KBBF）晶体。KBBF晶体是目前唯一可直接倍频产生深紫外激光的非线性光学晶体，是中国继硼酸钡晶体、三硼酸锂晶体后发明的第三个非线性光学晶体。

　　2006年，中国工程院许祖彦院士制成的了KBBF棱镜耦合器件在国际上首次实现了1064nm激光的6倍频输出，将全固态激光波长缩短至177.3nm，首次将深紫外激光技术实用化、精密化，并已获中、日、美专利。

　　国外深紫外波段（指波长短于200nm的光波）科研装备目前主要使用同步辐射和气体放电等非相干光源。而配有KBBF晶体棱镜耦合器件的全固态激光器体积很小；在能量分辨率方面，比同步辐射提高5~10倍以上；在光子流密度方面，提高了3~5个量级。

　　2013年，中科院应用深紫外全固态激光器制造出8台具有世界领先性能的装备并通过验收：
深紫外激光拉曼光谱仪、
深紫外激光光化学反应仪、
深紫外激光光发射电子显微镜、
深紫外激光光致发光光谱仪、
深紫外激光自旋分辨角分辨光电子能谱仪、
光子能量可调深紫外激光光电子能谱仪、
深紫外激光原位时空分辨隧道电子谱仪、
基于飞行时间能量分析器的深紫外激光角分辨光电子能谱仪

中国科学院已启动项目二期工作，将再研制6台国际领先水平仪器设备。[3]

2014年9月，中国工程物理研究院应用电子学研究所研制成功平均功率达81瓦的当今世界最高水平、最大功率全固态钠导星激光器，未来其可在大型望远镜、激光大气传输等科研领域发挥重要作用。

　　通过激光器将589纳米波长的黄激光射向天空，引起大气层90千米至100千米高度钠原子共振、散射产生高亮度“人造”钠导星，一直是世界各国科学家们的研究热点。目前，钠导星激光器已成为TMT(30米望远镜计划)等大型望远镜的核心关键设备之一。

　　新研制的高性能钠导星激光器具备谱线高精度、高平均功率、高光束质量等特点。在光谱方面，激光器波长与钠原子吸收谱线稳定、精确对准，精度达到0.2皮米;在频域方面，激光谱线宽度达到亚GHz，可谓“不胖不瘦”。此外，由于其采用1064nm、1319nm固体激光和频技术，科研人员还突破了高功率下两台激光器时域与空域同步技术、激光线宽压窄技术、高效率和频技术等多项难点。未来，该研究成果将在天文观测、大气观测、激光大气传输等领域发挥重要作用。[4]

日本在激光方面也有一些成果，如纯绿色激光二极管、小动物用体内近红外荧光成像设备、ArF 193nm准分子激光光源等等。但上面列出的中国成果意义更重大。所以中国的激光技术领先日本。

顺便说一句，中国在激光方面的成果实在太多，无法一一列举。偏重基础理论的成果汇总可以参看[5]，偏重实用的成果还找不到全面的汇总。另外，从下表可以大致估计中国激光产业在全球市场的位置。[6]

　　2014年上半年度营收(万美元)
 

美国相干 Coherent	39,574
深圳大族激光	36,971
美国 IPG Photonics	36,278
德国罗芬 Rofin-Sinar	26,288
华工科技	18,138

[1] 《中国首次实现“单束激光超万焦耳” 仅晚于美法》　2012年07月22日　中国科技网
[2] 《国内外激光推进系统技术发展状况分析》　2014-02-21 OFweek激光网
[3] 《深紫外全固态激光器通过验收 中国成唯一能实用化制造国家》　2013-09-07 观察者网
[4] 《中国造全球最先进激光器 创多项世界之最》　2014年09月16日 科技日报
[5] 《中国从事激光、光学领域研究院士汇总》　2014-09-12 OFweek激光网
[6] 《国内外激光企业2014年上半年经营状况汇总》 2014-09-01 OFweek 激光网

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