本报讯 (记者 张伟) 超快光学是提升数据处理能力关键底层技术。当下由于微纳加工技术的限制,二维芯片难以大幅度增容。基于飞秒脉冲激光的纳米打印技术制造的三维芯片,将极大提高芯片的信息处理能力。10月24日,在厦门市举行的“好望角科学沙龙”超快光学专场活动上,多位专家认为,超快光学在产业发展中将有更多应用空间、发挥更大作用。
澳大利亚皇家墨尔本理工大学教授、澳大利亚技术科学与工程院院士贾宝华表示,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。
贾宝华表示,激光纳米打印技术就像一支“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。”贾宝华说:“除了可利用激光制造AI需要的三维芯片外,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。”
超快光学是一项“与时间赛跑”的技术,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,其技术基础是超短脉冲激光。
“阿秒是人类能掌握的最短的时间尺度,而光脉冲的时间尺度缩短提高了人类探索自然的能力。”华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室研究员、博士生导师倪宏程提出了“时域摩尔定律”概念。他认为,从20世纪80年代科学家探索飞秒技术,到21世纪初发现阿秒,再到2020年前后进军仄秒(10的负21次方秒),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。未来,仄秒核子物理、仄秒重核碰撞电离等技术将在技术的快速发展中实现突破。
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“啁啾脉冲放大技术”,将激光脉冲压缩至飞秒量级,大幅度提高了激光的峰值功率。两人也因此获得2018年的诺贝尔物理学奖。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。
除了脉冲,太赫兹相关技术与产业发展情况也引起人们关注。
“与光谱主要检测元素的种类不同,太赫兹能够检测大分子团有机分子的集体振动和转动,在癌症早期诊断中展现出独特优势。此外,在探测领域,太赫兹凭借其高成像精度、良好的穿透性以及能够穿云透雾的特性,在雷达探测等高端装备领域发挥着重要作用。”上海理工大学光电信息与计算机工程学院教授、博士生导师,上海市现代光学系统重点实验室常务副主任朱亦鸣表示。
张江国家实验室研究员李朝阳说,激光的相干性、单色性与方向性三大特性,使其具备高强度的特点,而将“高强度”推向极致的超强激光,具有重要的科研和战略价值,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。

