ABF晶體制成的光學(xué)器件。(中國科學(xué)院新疆理化所供圖)一根肉眼看不見的超細(xì)“光針”，朝一個(gè)方向，能量高度集中。一束激光，能有多神奇?中國工程院院士、應(yīng)用光學(xué)專家姜會(huì)林說：“它是最快的刀、最亮的光、最準(zhǔn)的尺?！?/p>

　　生活中，它是輕輕一按，直達(dá)目標(biāo)物的激光筆;生產(chǎn)線上，它是切割的利器;通信領(lǐng)域，它是連接天地的光速橋梁;醫(yī)療領(lǐng)域，它可以精準(zhǔn)切除腫瘤;戰(zhàn)場上，它是“光之利刃”……

　　120Gbps(吉比特每秒)，中國星地激光通信傳輸速率刷新紀(jì)錄;35萬公里，首次實(shí)現(xiàn)地月空間衛(wèi)星激光測距;激光除草具身智能機(jī)器人亮相，要批量生產(chǎn)……不到一個(gè)月時(shí)間，就有這么多創(chuàng)新成果面世。

　　濟(jì)南，國內(nèi)最大的激光加工裝備產(chǎn)業(yè)基地，華北地區(qū)激光產(chǎn)業(yè)“核心增長極”，一座冉冉升起的激光產(chǎn)業(yè)新城，正著力打造“中國激光第三極”，底氣何在，路有多寬?

　　寬帶從“雙千兆”向“雙萬兆”升級

　　也許我們真的無法準(zhǔn)確預(yù)測，科技創(chuàng)新能給我們的生活帶來哪些改變。一如我們離開片刻便會(huì)坐立不安的手機(jī)，從4G到5G，上傳下載文件、視頻，似乎已不是什么大問題，這背后是新型信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的跨越式發(fā)展。

　　曾幾何時(shí)，百兆寬帶是各大通信運(yùn)營商的賣點(diǎn)，而今，全國千兆寬帶用戶已達(dá)2.4億戶，全國三分之二的地市達(dá)到千兆城市標(biāo)準(zhǔn);日前工信部又明確，啟動(dòng)實(shí)施“寬帶升級”專項(xiàng)，開展新一輪萬兆光網(wǎng)試點(diǎn)。

　　這標(biāo)志著我國寬帶網(wǎng)絡(luò)發(fā)展將從“雙千兆”，向“雙萬兆”(5G-A與萬兆光網(wǎng))全面演進(jìn)升級，這意味著，萬兆寬帶下行接近10Gbps，上行接近1Gbps，將用戶帶寬提升10倍，可輕松承載8K超高清視頻、云游戲、VR/AR等高帶寬場景需求。

　　也許有人還會(huì)發(fā)出從4G到5G時(shí)的靈魂拷問，就是上個(gè)網(wǎng)，我們需要那么快嗎?單純從個(gè)人的角度來講，也許不需要，但它對產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)新太重要了，可為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力、推進(jìn)新型工業(yè)化構(gòu)筑更為強(qiáng)大的數(shù)字底座。

　　已實(shí)現(xiàn)星地激光通信速率“超百G”

　　如此超前的通信基礎(chǔ)設(shè)施布局，我們的技術(shù)創(chuàng)新能夠支持嗎?如果單純從激光通信領(lǐng)域來看，綽綽有余。日前中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院宣布，他們成功開展了超百G星地激光通信業(yè)務(wù)化應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，通信速率達(dá)到120Gbps。

　　這是該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)繼2023年10Gbps、2025年60Gbps之后取得的又一突破，標(biāo)志著我國星地激光通信業(yè)務(wù)化應(yīng)用能力邁上一個(gè)新臺(tái)階。這種技術(shù)進(jìn)步速度，是不是很符合摩爾定律?該定律認(rèn)為，集成電路上可以容納的晶體管數(shù)目，大約每經(jīng)過18個(gè)月到24個(gè)月便會(huì)增加一倍。換言之，處理器的性能大約每兩年翻一倍，同時(shí)價(jià)格下降為之前的一半。

　　該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)技術(shù)負(fù)責(zé)人李亞林解釋說：“若將星地激光通信比作在湍急的河流上架橋，10Gbps傳輸相當(dāng)于鋪設(shè)單車道橋梁，結(jié)構(gòu)相對簡單;而120Gbps傳輸則相當(dāng)于建設(shè)多車道高速大橋，不僅要求架設(shè)速度快以實(shí)現(xiàn)快速連接，更要在多車道并行下保障極高的通行效率，其工程實(shí)現(xiàn)難度呈幾何級增長?！?/p>

　　“激光炮”遠(yuǎn)程清障和手術(shù)切割

　　“普通通信傳電影如果需要半小時(shí)，激光通信3分鐘就完成!”姜會(huì)林用如此鮮明的數(shù)據(jù)對比來說明激光通信的優(yōu)勢，以及會(huì)給百姓生活帶來的改變，在他眼里，這項(xiàng)技術(shù)就是“信息高速公路”，不僅傳輸速率是傳統(tǒng)方式的10倍，更有著保密性極強(qiáng)、抗干擾能力突出這兩大“硬核優(yōu)勢”。

　　而事實(shí)上，激光給當(dāng)今生產(chǎn)生活帶來的改變，遠(yuǎn)不止通信領(lǐng)域。激光，一種通過受激輻射過程產(chǎn)生的高強(qiáng)度、高方向性、高單色性和高相干性的光束，因具有高效率、無污染、高精度、熱影響區(qū)小等優(yōu)點(diǎn)，正加速向各行業(yè)滲透。

　　在鋼鐵、化工、汽車、航空、航天、海洋工程、微電子、新能源、新材料、生物醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、國防科技等領(lǐng)域，激光已成為現(xiàn)代高端制造最先進(jìn)的基礎(chǔ)性技術(shù)之一。在工業(yè)領(lǐng)域，如材料切割、焊接、打孔、表面處理、快速成型等過程中，激光技術(shù)通過軟件來控制軌跡，屬于非接觸加工，穩(wěn)定性和壽命比較好。

　　在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中，光學(xué)成像、激光切割技術(shù)成為診斷和治療的重要工具，用激光手術(shù)切割腫瘤，用內(nèi)窺鏡深入人體內(nèi)部，為醫(yī)生提供了前所未有的視角和精準(zhǔn)度。在生產(chǎn)生活中，激光技術(shù)應(yīng)用在智能激光除草、激光育種等方面，成了田間的“黑科技”?！凹す馀凇边h(yuǎn)程清障，一鍵遠(yuǎn)程砍樹，還能輕松處理電網(wǎng)上的風(fēng)箏、防塵網(wǎng)、塑料薄膜等飄掛物隱患，保護(hù)電網(wǎng)安全。

　　“宇宙手電筒”激光測距和精準(zhǔn)除草

　　也許正是因?yàn)榧す饧夹g(shù)應(yīng)用廣泛，相關(guān)創(chuàng)新才層出不窮，一日千里。日前，一款全新的激光除草具身智能機(jī)器人，在上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院莊行綜合試驗(yàn)站首發(fā)亮相，該創(chuàng)新產(chǎn)品結(jié)合AI視覺與激光技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)零農(nóng)殘、高精度、全天候地非接觸式除草，助力現(xiàn)代農(nóng)業(yè)降本增效和綠色轉(zhuǎn)型。

　　中國科學(xué)院云南天文臺(tái)則利用1.2米望遠(yuǎn)鏡新升級的近紅外月球激光測距系統(tǒng)，成功探測到距地約35萬公里的DRO-A衛(wèi)星激光回波信號(hào)，標(biāo)志著我國首次實(shí)現(xiàn)地月距離尺度的衛(wèi)星激光測距。這相當(dāng)于科學(xué)家們用一個(gè)精準(zhǔn)的“宇宙手電筒”照向35萬公里外的衛(wèi)星，通過計(jì)算激光反射回來的時(shí)間，像用尺子量距離一樣測出了衛(wèi)星距地面站的距離。

　　中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所日前宣布，成功創(chuàng)制出一種名為氟化硼酸銨(ABF)的新型晶體，并利用它獲得了波長為158.9納米的真空紫外激光。這一突破為開發(fā)緊湊、高效的全固態(tài)真空紫外激光器提供了關(guān)鍵材料，未來有望在精密制造、前沿科研等領(lǐng)域大顯身手。

　　華北地區(qū)激光產(chǎn)業(yè)“核心增長極”

　　在激光領(lǐng)域，濟(jì)南也在全面發(fā)力。2025年底，濟(jì)南舉辦了一場高級別的激光產(chǎn)業(yè)頭腦風(fēng)暴會(huì)——先進(jìn)固態(tài)激光、功能材料及高端應(yīng)用研討會(huì)，九位兩院院士參加!還有全國29家研究所、38所高校的百余位國內(nèi)外知名學(xué)者，以及3所醫(yī)療機(jī)構(gòu)、29家企業(yè)代表，產(chǎn)學(xué)研用，都齊了。

　　中國科學(xué)院院士祝世寧在會(huì)上說：“先進(jìn)激光技術(shù)是國家戰(zhàn)略科技力量的重要組成部分，而固態(tài)激光技術(shù)更是全球科技競爭的制高點(diǎn)之一?！睗?jì)南正憑借深厚的產(chǎn)業(yè)積淀與完善的生態(tài)布局，在全國激光產(chǎn)業(yè)版圖中占據(jù)重要地位。

　　中國光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長程慧云介紹，濟(jì)南正在成為華北地區(qū)激光產(chǎn)業(yè)的“核心增長極”，填補(bǔ)我國北方高端激光裝備制造與國際合作的空白，這是濟(jì)南在全國布局中的獨(dú)特定位;濟(jì)南加速打造“中國激光第三極”，能夠深切感受到濟(jì)南在全國激光產(chǎn)業(yè)布局中的分量持續(xù)提升。

　　從1985年濟(jì)南鑄鍛所研制出中國第一臺(tái)激光切割機(jī)，到如今成長為全國重要的激光加工裝備產(chǎn)業(yè)基地，濟(jì)南激光產(chǎn)業(yè)已實(shí)現(xiàn)從單點(diǎn)突破到集群發(fā)展的轉(zhuǎn)型。濟(jì)南市科技局黨組書記、局長黃波介紹，濟(jì)南已構(gòu)建起覆蓋激光外延材料、元器件、激光器等全鏈條的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，300余家激光相關(guān)企業(yè)中，核心企業(yè)50家，規(guī)上企業(yè)98家，形成了獨(dú)具競爭力的產(chǎn)業(yè)集群。在大功率激光加工設(shè)備、中小功率泵源等領(lǐng)域，濟(jì)南技術(shù)水平位居全球前列，出口規(guī)模穩(wěn)居全國第一。(濟(jì)南日報(bào)·愛濟(jì)南記者　劉彪)

　　◎全國激光五大產(chǎn)業(yè)帶

　　華中

　　以武漢為代表，聚焦光電子全生態(tài)

　　華南

　　以珠三角為代表，主打消費(fèi)電子激光應(yīng)用

　　華東以長三角為代表，側(cè)重精密激光器件西部

　　以西安為代表，發(fā)力光子傳感華北

　　以環(huán)渤海為代表，濟(jì)南填補(bǔ)我國北方高端激光裝備制造與國際合作的空白

　　信息來源：中國光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會(huì)

　　◎濟(jì)南激光產(chǎn)業(yè)概覽

　　●產(chǎn)業(yè)鏈條覆蓋：激光外延材料、元器件、激光器、激光加工裝備制造、激光通信、激光探測與監(jiān)測及輔助類晶體材料、應(yīng)用服務(wù)等全產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

　　●行業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模：約200億元，是國內(nèi)最大的激光加工裝備產(chǎn)業(yè)基地，相關(guān)企業(yè)約300家，其中規(guī)模以上企業(yè)98家，億元以上企業(yè)28家。

　　●技術(shù)實(shí)力：大功率激光加工設(shè)備領(lǐng)域處于全球領(lǐng)先水平，萬瓦級光纖激光切割設(shè)備出口規(guī)模居全國前列。

　　●科研實(shí)力：國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1家(山東大學(xué)晶體材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)、省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4家(華光光電子山東省半導(dǎo)體激光器技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、齊魯中科光物院山東省固體激光重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、山東省科學(xué)院激光所光纖傳感技術(shù)省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、山東師范大學(xué)光學(xué)與光子器件技術(shù)省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)、國家企業(yè)技術(shù)中心1家(華光光電子技術(shù)中心)

　　●招商引資：近年來吸引大族激光、宏石激光、華工科技等國內(nèi)知名激光企業(yè)在濟(jì)南設(shè)立生產(chǎn)基地。

　　◎濟(jì)南激光產(chǎn)業(yè)龍虎榜

　　●濟(jì)南邦德：激光切割機(jī)銷售量連續(xù)6年全球第一

　　●濟(jì)南金威刻：美國市場占比最大的中國激光機(jī)品牌

　　●濟(jì)南森峰：穩(wěn)居長江以北最大數(shù)控激光設(shè)備制造企業(yè)行列

　　●鼎點(diǎn)激光：自主研發(fā)的大功率激光管材坡口切割技術(shù)打破國外壟斷

　　真空紫外激光是什么“光”?

　　激光技術(shù)被譽(yù)為20世紀(jì)“四大科技發(fā)明”之一。中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所研制出氟化硼酸銨(ABF)晶體，首次實(shí)現(xiàn)直接倍頻真空紫外激光158.9納米輸出，創(chuàng)造了該領(lǐng)域世界最短輸出波長紀(jì)錄。那么，真空紫外激光是什么“光”?

　　想象一下手電筒的光：柔和而四散，照亮著前方。激光，就像一束訓(xùn)練有素的光——所有光粒子步調(diào)一致，朝著同一個(gè)方向前進(jìn)，能量高度集中。這種特性讓激光能完成普通光做不到的“精細(xì)活”，從超市掃碼器到醫(yī)院手術(shù)刀，從光纖通信到舞臺(tái)燈光秀，背后都有它的身影。

　　那么，真空紫外激光又是什么?如果把光比作一個(gè)大家族，那么不同顏色的光就對應(yīng)著不同的波長。我們熟悉的可見光，波長從長到短分別是紅橙黃綠青藍(lán)紫，但這只是其中一小部分——在紫色光之外，還有波長更短的紫外光，而真空紫外激光則是紫外光中波長最短的，其波長不足200納米。

　　為什么真空紫外激光如此特別?一是能量超高：波長越短，光子能量越強(qiáng)。真空紫外激光如同光的手術(shù)刀，能進(jìn)行原子級別的精密操作。二是“怕空氣”：這種激光在空氣中極易被吸收，通常需要在真空環(huán)境中工作，因而得名。三是制造極難：要產(chǎn)生如此短波長的激光，需要特殊的光頻率轉(zhuǎn)換器——非線性光學(xué)晶體。

　　中國的突破在哪里?過去30多年，只有一種晶體(KBBF)能通過非線性光學(xué)晶體的直接倍頻技術(shù)產(chǎn)生200納米以下的激光。近日，我國科學(xué)家成功研制出氟化硼酸銨(ABF)晶體，首次實(shí)現(xiàn)158.9納米的激光倍頻輸出，創(chuàng)造了該技術(shù)手段的世界最短波長紀(jì)錄。

　　它會(huì)改變什么?在前沿科研領(lǐng)域，助力超導(dǎo)機(jī)理、化學(xué)反應(yīng)機(jī)理研究等尖端領(lǐng)域;在精密制造領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)納米級超高精度加工;在空間通信領(lǐng)域，為未來衛(wèi)星通信提供新可能?？傊@項(xiàng)突破，讓我們在探索微觀世界和尖端技術(shù)的道路上擁有了更強(qiáng)的中國制造“利器”。(崔興毅)