拍瓦激光器作为超快激光大家庭中最庞大，最复杂的系统，还远远达不到用户所期待的“Turn-key”水平，目前全球拍瓦激光市场还是被法国两家公司Amplitude Technologies 和Thales Opotronics垄断，全球科研市场的繁荣为两家公司提供了大量的订单，但也为其商务服务和后续技术支持提出了很大的挑战。

单从中国市场来看，目前这两家公司尚没有布局完善的售后服务网络。拒不完全统计，Amplitude Technologies在中国只有1名专门服务于钛宝石系统的技术人员，尚未听说Thales有任何长驻中国的钛宝石系统技术服务人员，这给客户带来的极大的不方便，且这种状况在长期看来应该不会有太大的变化。

这就意味着，钛宝石放大系统的用户在绝大多数情况下要么“漫长且无奈”等待原厂的服务，要么自食其力运行维护该复杂的激光系统。令人欣喜的是，拍瓦激光器所涉及到的技术已经相对成熟，全球范围内也有不少同行系统可以借鉴，国内也有相应的第三方技术服务公司，相信完全可以“抛弃”制造厂商 。

下面笔者给大家介绍美国内布拉斯加大学林肯分校(以下简称UNL)Diocles拍瓦激光系统的“自力更生”经验，希望给国内的同行们提供些许的借鉴。UNL的Diocles激光系统是相对早期的商用啁啾脉冲放大激光系统，该激光系统的课题组长是Donald Umstadter教授，其从密歇根大学跳槽到UNL后，购置了Thales公司的100TW (3J/30fs) 激光系统，随后添置了4台共计100J能量的泵浦源，自力更生升级到了1PW, 用于激光尾波场电子加速和基于逆汤普顿散射的超快X-射线研究。

和目前大多数激光系统一样，该实验室早期也是受够了激光器厂家“技术服务不给力”的苦，严重影响了科研任务的进程，因此建立一支精干的激光队伍刻不容缓。经过几年的努力，最终形成了由三名超强激光专业博士（均来自中国），两名激光工程师（激光专科学校毕业）和一名电气工程师（硕士研究生毕业）为核心力量的队伍，将激光系统运转地井井有条。激光系统一年时间内的故障发生率低于5%，激光系统工作日服务时间从早10点至晚6点，100TW束线10Hz运行，1PW束线0.1Hz运行。

这些运行参数对一台小能量的kHz激光系统微不足道，但是对拍瓦激光系统而言已经是世界领先的指标了。由于激光系统的稳定运行，实验数据采集充足，科研人员基本无需加班，实验团队和激光团队的关系较为融洽。在此激光系统的支持下，实验端科学家们在基于逆汤普顿散射的超快X-射线研究领域创造了多项世界纪录，并在PRL, Nature Photonics等顶尖杂志上发表了多项原创性成果。接下来从几个方面介绍一下该激光系统的“自力更生”经验。

1.激光技术人员待遇较高，编制稳定，积极性高。

美国科研经费的使用在“人力”上面比较灵活，实验室技术人员由于受到工业界的压诱惑较多，因此必须给予较高薪资才可以将其稳定留住。从UNL公开工资数据可查，激光技术人员的税前工资在5- 6万美元之间，这足以保证美国中部的小康生活。从编制上，这些技术人员属于学校的固定编制，比博士后和助理研究员还要稳定。以Diocles的两位激光工程师为例，是美国一所激光学校专科毕业，其工作任务是早上7点之前来把激光系统预热，光路调好，下午2点左右就下班回家钓鱼和喝啤酒去了。他们还负责定期维护泵浦源、水冷机，制定激光系统运行的SOP以及定时提醒我们这些“自由散漫”的科研人员注意安全等工作，这就把科研人员从繁琐的杂事里面解脱出来，特别是那些“不甘心长期做杂事”的激光和物理科研人员。对于门槛较高的拍瓦激光来说，仅有这些中等技术人员是完全不够的，因为有些高深的激光技术，特别是超快激光技术是他们所不能掌握的，因此需要配备训练有素的超快激光专业的博士，比如某些难度较高的Trouble shooting, 实验端的光路设计，激光系统的升级改造等。理想情况下，一台拍瓦量级激光系统应配备3名以上具有博士学位的专职激光技术人员。

2.自我研发超快激光系统实现对拍瓦激光维护运行的“反哺”。

Diocles激光实验室除了拥有商业的激光系统外，一直在寻求自主研发激光系统。一是为了改造目前激光系统的设计缺陷，二是为技术人员提供激光技术研发的平台，也能发paper，为继续从事科研工作打下基础。一个拍瓦激光系统人员和项目的管理完全不亚于一个小型的企业，由于大多数工作人员具有博士学位，除了薪资以外，满足这个群体的事业成就感是一个很重要的课题。比如，大多数博士人员不满足单纯的调节光路，日常维护等工作，因为长期下来职业发展受限，成就感不强。科研性质的激光系统研发满足了这个群体的职业发展诉求。

3.对泵浦源进行维护、更新、改造。

拍瓦激光系统中最容易出问题的是绿光泵浦源，因为其能量一般较大，容易出现元件损伤等故障。比如，一个小小O型圈老化也会使一台激光器瘫痪，从而影响整个激光链条的运行状况。Diocles激光系统内一共有19台绿光泵浦源，一台备用泵浦源。每一台的运行数据均记录在案，定期维护和更好老化器件（主要是O圈和闪光灯），虽然偶有发生损伤事故，总体故障率较低。

4.系统核心易损伤的元器件有充足的备货，损伤后迅速更换。

拍瓦激光器整个链条包含几千个光学元器件和控制设备，由于是串行设计，每一个出现故障，激光系统将停止运行，因此在科学分析损伤原因并排除隐患后，快速更换被损伤器件将大大提高运行效率。Diocles系统备份了系统所需要所有镜片、晶体以及光栅，更换后立即启动订购程序，保证时刻有备份。当然，激光工程师会第一时间出具损伤报告，留好档案。

5.系统耗材常备多个替代厂家，光学器件100%摆脱原厂限制。

一般情况下，激光系统用户会比较依赖激光系统原厂提供的配件，但是如果遇上不给力的厂家，效率低不论，价格一般情况下也会比市场价昂贵很多。Diocles激光实验室对核心器件一般会寻找2家以上器件供应商，从而摆脱对原厂的限制。

6.鼓励技术人员对激光系统拆装从而积累经验。

复杂的激光系统如果不从头拆装一次，就不可能将其真正自主拥有。实验室鼓励大家“胆大心细”地拆卸该激光系统，拆之前先做好标记以保证复原。从种子源、泵浦源（包括电源）、放大器到压缩器，技术人员都拆装了若干次，积累了丰富的经验。可以很自信的说，Diocles的激光技术人员比厂家的一般技术工程师对该激光系统还要了解深入，长期下来已经不需要与厂商进行太深入交流。

7.搭建多套提高系统时间和空间质量的控制反馈系统

对于依赖拍瓦激光的强场物理实验，峰值功率密度是最重要的指标，因此除了能量要足够以外，脉宽要窄，信噪比要高，聚焦光斑要小，光斑近场质量要高。商用脉冲整形器和空间自适应光学系统可为提高时空质量保驾护航，Diocles激光实验室毫不吝惜提高激光质量的投资，

多套Dazzler和变形镜系统将时间和空间质量推到了理论极限，这也是实验可以获得成功的原因之一。

8.实验仪器自动化控制，提高实验运行效率

Diocles激光实验室配备了具有丰富LabView编程背景的技术人员，将激光参数的测量，实验仪器的控制集成在一个整体的界面内。实验人员每采集一次数据，对应的激光参数及其他对应的相关数据同步自动存储，并在线快速分析，数据采集到文章发表的周期大大降低。

9.专职项目经理和ERP系统

以管理公司的方式来管理实验室是Umstadter教授的成功经验。他是目前为数不多的在拍瓦激光实验室中推行ERP系统和专职项目经理的课题组长。ERP系统保证各个项目按照管理学的逻辑科学运转，具有丰富管理经验的项目经理负责协调实验室所有的项目进度，其具有较大的权利来约束实验室人员遵守规则，但项目经理不参与实际的科研行为。该项目经理最好具有理工科专业背景和商科背景。比如Diocles的项目经理之前是生物和计算机专业毕业，后来拿到了MBA学位。

总结下来，一台拍瓦激光系统要有斗志昂扬的激光技术队伍，科学合理的管理方式和较大的资金支持才可以高效的运转。波量科技团队在钛宝石拍瓦激光维护运行方面具有十分丰富的经验，对目前AT和Thales公司的激光系统了如指掌，并可提供拍瓦激光系统整个链条所有高质量产品和定制化服务，希望和实验科学家们携手谱写中国拍瓦激光装置的新篇章！