盘点2017年激光领域十大技术进展

七、科学家突破光学显微成像分辨率极限

美国科罗拉多州立大学科学家演示了一种空间分辨率达2η（η是非线性光强反应单位最高级）的多光子—空间频率调制成像（MP-SPIFI）技术，突破了光学显微成像分辨率极限。

研究人员在发表于美国《国家科学院学报》的论文中首次证明，多光子荧光和二次同步谐波都能实现超分辨率，二者结合使用时，两个光子被猝灭，发出一个两倍频率的光子。他们还开发了专门的多光子—空间频率调制成像显微镜，以HeLa细胞和碲化镉太阳能电池为样本，通过荧光和二次谐波同时收集图像信息，产生了纳米级图像，空间分辨率达到2η，超过传统的多光子显微镜。

八、我国超强超短激光实验装置研制获重大突破

上海超强超短激光实验装置（SULF）的研制工作取得重大突破，成功实现了10拍瓦激光放大输出，达到国际同类研究的领先水平。研究人员解决了大口径高增益激光放大器、高性能激光泵浦源、宽带高阶色散精密控制和增益窄化抑制等关键科学技术问题，国际上首次实现了300焦耳以上能量水平的宽带（半高全宽达到70纳米）激光放大输出。

值得一提的是，其中10拍瓦激光主放大器采用的钛宝石晶体直径达235毫米，由上海光机所自主研制，这是我国首次研制成功并获得激光放大的口径超过200毫米的激光晶体，也是目前已知国际最大口径的激光放大晶体。

九、激光新技术使石墨烯工业化成为可能

石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料，然而其产业化一直是个难题。

西班牙AIMEN技术中心的研究人员，通过短激光脉冲诱导石墨烯的化学晶格发生变化。单个激光脉冲的持续时间仅有几秒，石墨烯中的极性分子会像水波那样产生一个持续的振荡。研究人员发现，在振荡过程中，可以通过切割石墨烯晶格，把外部分子或所需的化合物添加到石墨烯中。激光的光斑可以集中在一个边长为1微米的正方形中或面积更小的区域，这样就能高精度地控制整个添加过程。

在新技术工作过程中，大量的石墨烯可在高速度、高精度条件下被裁剪，这为石墨烯的广泛应用开辟了新的途径。运用这项技术，绘制微米大小的石墨烯的速度将超过每秒1米。

此外，这项技术还展现了通过调整激光的变化来控制热量吸收的化学过程。在低能量输出的条件下，多光子吸收在碳和大气分子的化学反应之间起主导作用，从而赋予石墨烯新的光学特性，这也有助于通过改变石墨烯的光学潜力，使其更加功能化。

研究人员称，这项技术在工业领域的表现还有待进一步验证。目前的研究是基于工业生产的考虑，目的在于深入研究石墨烯在化学和物理变化中的可行性，同时尝试用电子设备程序来控制其工业生产。

十、黑磷可用于新型激光器和光电子器件的制造

在激光器领域，除了不断完善性能表现之外，研究人员也在材料及结构方面持续突破，以期开发更多类型新型激光器。剑桥研究人员发现了喷墨打印的突破性“配方”，可以实现下一代激光器和光电子技术的大批量生产。

由剑桥大学石墨烯中心Tawfique Hasan博士带领的研究发现，黑磷（BP）油墨是一种与石墨烯相似的独特二维材料，与传统的喷墨打印技术相兼容，使其可能成为实现首次基于BP的激光器和光电子器件的可扩展大规模制造。

来自剑桥、伦敦帝国理工学院、芬兰阿尔托大学、北京航空航天大学以及浙江大学的跨学科科学家团队精心优化了BP的化学成分，以便通过复杂和竞争的流体效应的平衡来实现稳定的油墨。这样一来，便能够通过高速打印生产新的功能激光器和光电子器件。