超快激光领域中国尚未完全掌握的核心元器件清单
超快激光技术建立在其他类型激光基础之上，以一个复杂的啁啾脉冲放大系统为例，其融合了锁模技术、色散控制（时间整形）技术、热管理技术、激光脉冲放大技术、脉冲净化技术以及时空质量控制和诊断技术等。因此，所需要的器件多种多样，需整合很丰富的供应链条。目前无论从器件层面还是系统层面，甚至主流厂商，都是西方位处领先。仅以代表科研应用的钛宝石拍瓦系统和代表工业应用的光纤和薄片超快激光系统为例，列一份核心“赶超清单。”
1.啁啾镜（Chirp Mirror）
图1 啁啾镜原理示意图
在上期的公号文章中也已提过，啁啾镜是钛宝石宽谱振荡器的核心元件，而钛宝石振荡器又是超强激光的起点和时间中枢，优质啁啾镜保证了振荡器锁模稳定性和脉冲的时间质量。目前最优质的啁啾镜制作工艺还掌握在德国某些研究所和公司手中，以Layertec和Ultrafast Innovations 为代表，国内虽然也有几所研究院所在开发研制，但目前还尚未听闻成熟的商业产品。
2. 反射和透射光栅
图2 脉冲压缩器用的大口径镀金反射光栅
光栅是超快激光的核心器件，用于脉冲展宽器和压缩器。目前，无论是毫米量级小尺寸光栅还是几米量级的大尺寸光栅，在国内均很难找到优质的供货商，其核心技术仍被法国、日本、瑞典和美国所掌握，典型的代表为J-Y, Horiba, Spectrogon, Ibsen, Lightsmyth和美国Polymouth和LLNL。
3. 大尺寸高质量钛宝石晶体
图3 拍瓦激光器中的大口径钛宝石晶体
钛宝石晶体是超快领域的一朵奇葩，其光谱带宽、热性能和机械性能遥遥领先于其他晶体，其地位在sub-20fs超快振荡器和sub-100fs量级超快放大器中无可替代。欣慰的是上海光机所已取得一些关键技术的突破，有望不久将来进一步产品商业化，但整体而言，美国的GTAT还是垄断着全球的钛宝石晶体市场。
4. 可饱和半导体吸收镜-SESAM
图4 用于锁模激光器的SESAM
SESAM和啁啾镜一样也是锁模激光器核心，其主要用于皮秒激光器的锁模。目前皮秒激光行业竞争已渐入白热化，其振荡器中使用的锁模元件大部分应该是SESAM。目前SESAM的核心技术掌握在德国手中，以德国BATOP公司为典型代表，相信瑞士U Keller及徒子徒孙们应该也掌握核心技术，毕竟他们是SESAM锁模激光的鼻祖。
5. 薄片激光模块
图5 薄片模块示意图
薄片和光纤是工业激光器的典型技术方案，薄片激光由于其极佳的导热性能，是高重复频率工业激光的首选之一。目前德国的通快完全掌握这一技术，其薄片激光器已经占据了加工市场的大半江山，德国的斯图加特激光中心和其他极个别的德国公司也可以生产这种模块，但质量和市场占有率不敌通快。而国内相关公司尚未具备薄片激光技术能力。
6. 脉冲整形器
图6 基于声光和液晶空间调制的脉冲整形器
利用超快激光的宽谱特性，对其进行光谱整形，从而到达控制脉冲质量和形状的目的，目前主流的技术是声光调制和傅里叶平面液晶空间光调制，这两种技术被法国的Fastlite、美国的BioPhotonics公司，Finisar公司所掌握。国内应该有研究所可以做试验性仪器，但市场仍未可见任何产品。
7. 啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)和体布拉格光栅(VBG)
图7 CFBG和VBG原理示意图
Yb光纤激光器和固体激光放大系统中，CFBG 和VBG被广泛的应用于色散控制，进而实现脉冲的展宽和压缩。这两种器件的市场目前被欧美的公司所占领，代表公司为加拿大的Teraxion和刚刚被IPG收购的美国佛罗里达公司Optigrate。
8. 普克尔盒和声光调制器
图8 声光和电光选择器示意图
这两个器件主要用于放大系统中脉冲的选择，普克尔盒用于再生放大器中脉冲的导入和导出，目前在国内寻找可用于超快激光器中的国产优质品牌十分困难，仍是欧美厂家牢牢控制着市场占有率。
9. 超快激光技术人才
图9 正在调试钛宝石激光器的专业技术人员
题外话小言，科技是第一生产力，因此人才尤贵。但近几年，超快激光技术就人力未并呈现增长趋势，国内培养超快激光人才的主流院所亦不能保证大多数继续从事超快激光技术的开发，很多甚至试水跨领域，造成了此领域人才的极度缺乏。再次呼吁，愿更多少年加入此领域，或提供服务，或提供技术，或从事科研，助力超快激光行业！
