近日，依托中國科學院半導體研究所建設的北京市全固態(tài)激光先進制造工程技術研究中心2012年階梯計劃項目“500W準連續(xù)全固態(tài)激光器研究”通過專家驗收。該課題在前期工作的基礎上，經過深入研究，完成了國內首臺平均輸出功率大于500W的準連續(xù)全固態(tài)激光器的樣機研制，打破了德國羅芬對國內激光器在工業(yè)領域的壟斷，并成功入選“2013年度國家重點戰(zhàn)略新產品”。該樣機通過科技查新得出結論：“在國內同類研究中，未見其它文獻報道的準連續(xù)全固態(tài)激光器，采用了與該查新項目完全相同的技術以得到相同的功率(平均功率1020W，峰值功率560kW)”。

　　經過10多年的努力，中科院的科研人員在深紫外激光非線性光學晶體方面實現突破，在國際上首先生長出大尺寸氟硼鈹酸鉀晶體，并發(fā)現該晶體是第一種可用直接倍頻法產生深紫外波段激光的非線性光學晶體。在此基礎上，科研人員又發(fā)明了棱鏡耦合技術(已獲中、美、日三國專利)，率先發(fā)展出直接倍頻產生深紫外激光的先進技術，并全面開展新型深紫外激光科研裝備的研制和學科應用研究。

　　經過5年多的持續(xù)攻關，利用大尺寸氟硼鈹酸鉀晶體和棱鏡耦合專利技術，中科院理化技術所、物理所、大連化物所和半導體所的科研人員在世界上首次研制成功8類8臺集實用化、精密化于一體的深紫外固態(tài)激光源，實現了一系列關鍵指標的突破。利用這8臺深紫外固態(tài)激光源，科研人員成功研制出了深紫外激光拉曼光譜儀、深紫外激光光化學反應儀、深紫外激光光發(fā)射電子顯微鏡、深紫外激光光致發(fā)光光譜儀、深紫外激光自旋分辨角分辨光電子能譜儀、光子能量可調深紫外激光光電子能譜儀、深紫外激光原位時空分辨隧道電子譜儀、基于飛行時間能量分析器的深紫外激光角分辨光電子能譜儀等8臺科學儀器。

　　在專項資金的引導下，工程中心積極與企業(yè)開展產學研合作，在激光清洗、激光毛化等方面取得應用，項目成果已經逐步在新加坡、江蘇、山東、山西等地實現產業(yè)化，將較大提升我國準連續(xù)激光光源工程化及產業(yè)化能力，對我國現代制造加工業(yè)發(fā)展具有重要推動作用。

　　全固態(tài)激光器具有體積小、重量輕、效率高、性能穩(wěn)定、運轉靈便等特點，已成為最具潛力的新一代激光源之一。近年來，材料加工處理等產業(yè)的迅猛發(fā)展對激光性能的多樣化提出了越來越高的要求，高平均功率、高峰值功率、高重復頻率、納秒級脈沖寬度的全固態(tài)激光器因其在激光清洗、激光打孔與切割、激光表面處理等領域的廣泛應用和卓越表現，吸引了國內外眾多研究機構的興趣。

　　目前這8臺儀器已經在石墨烯、高溫超導、拓撲絕緣體、寬禁帶半導體和催化劑等一系列重大研究領域中獲得了重要結果：證實了Pb、O等原子可通過單層石墨烯島的開放邊界進行插層反應，實現石墨烯與襯底之間去耦合;首次發(fā)現拓撲絕緣體Bi2Se3的自旋結構和軌道結構是固定在一起;首次觀測到Bi2212能量/動量譜與不同激發(fā)光子能量關系。相關研究成果已發(fā)表在國際頂級科學期刊上。

　　“十一五”之前，我國所有的高功率全固態(tài)激光器全部依賴進口，不僅價格昂貴，而且受到各種限制，阻礙了我國先進制造業(yè)的發(fā)展。國家“八五”計劃期間，863計劃開始著力支持我國全固態(tài)激光器的發(fā)展。全固態(tài)激光器的發(fā)展方向大體為：輸出功率為微/小/中型的器件將沿著多樣化、智能化、產業(yè)化方向發(fā)展，大功率器件將向高平均功率/高光束質量發(fā)展，而戰(zhàn)略性應用的高能全固態(tài)激光器將得到特別加強從而開發(fā)出更多新技術，如目前正待發(fā)展的熱容運轉技術和功率合成技術。

　　目前，國內大功率全固態(tài)激光器研究水平最高的代表為中科院物理所，已研制出大功率全固態(tài)激光、全固態(tài)寬調諧飛秒激光器、深紫外至中紅外全固態(tài)激光器。并用自行研制的全固態(tài)高功率紅、綠、藍三基色激光器為光源，于2002年在國內首次實現全固態(tài)激光全色顯示，2003年實現60前投和背投原理性演示樣機，2005年成功研制出60激光家庭影院、84及140大屏幕激光顯示樣機。先后參加了863“十五”重大成果展、科技創(chuàng)新展和上海國際工業(yè)博覽會，獲得博覽會的科技創(chuàng)新獎。而我國對全固態(tài)紫外激光技術及應用系統(tǒng)的研究尚處在起步階段。