2024-2025年，国内高校在激光与光子学领域的研究呈现出明显的”应用导向”特征——从基础研究向产业应用转化的速度加快。
一、半导体激光器的技术分化
单模与单频的区别
TOPTICA的iBeam smart（单模）和Topmode（单频）代表了两种不同的技术路线：
| 特性 | 单模激光器 | 单频激光器 | |——|———–|———–| | 光谱宽度 | MHz级 | kHz级 | | 相干长度 | 米级 | 百米级 | | 典型应用 | 干涉测量、泵浦 | 光谱学、原子物理 | | 成本 | 中等 | 较高 |
高校在选型时容易混淆这两者。如果做光谱学或原子冷却，必须用单频；一般泵浦或照明，单模足够。
可调谐激光器的价值
TOPTICA CTL系列的可调谐单频激光器在高校中的应用场景：
- 原子物理：精确扫描原子吸收线
- 光谱学：覆盖分子多个吸收峰
- 量子信息：多波长系统
这类激光器的调谐范围可达几十nm，调谐分辨率可达MHz以下，但价格昂贵（通常20万欧元以上），国内高校保有量有限。
二、超快激光的工艺革命
飞秒激光的”冷加工”机制
飞秒激光加工的核心优势是脉冲时间短到足以避免热影响区。这带来几个实际好处：
- 材料适应性广：从金属到绝缘体都能加工
- 精度高：可达百纳米级
- 无毛刺：不需要后处理
合肥工业大学、厦门大学、北京工业大学等团队在飞秒激光加工领域的研究，已经从”能加工”转向”精加工”——比如控制侧壁角度、表面粗糙度等细节。
材料加工的难点
不同材料的飞秒激光加工策略差异很大：
| 材料 | 挑战 | 解决方案 | |——|——|———-| | SiC | 硬度高、脆性大 | 多脉冲加工、能量优化 | | 聚合物 | 热敏感 | 纳秒/飞秒复合 | | 金属 | 等离体屏蔽 | 双脉冲技术 |
飞秒激光设备本身价格不菲，但更大的隐性成本是工艺开发——针对每种材料、每种结构都需要重新优化参数。
三、光频梳的精度门槛
DFC的核心价值
TOPTICA DFC（Dual Frequency Comb）在高校中的应用主要集中在：
- 高精度光谱分析
- 绝对距离测量
- 频率标定
光频梳的频率稳定度可达10⁻¹²，这在大地测量、基础物理研究中不可替代。但设备的复杂度和维护成本也让很多高校望而却步。
微腔光频梳的进展
微腔孤子光频梳是近年来的热点，其核心优势是体积小、功耗低。2025年的研究指出，全锁定技术（泵浦频率、重复频率、偏移频率）是实现稳定输出的关键。
应用门槛
光频梳在高校中的普及障碍：
- 设备成本：百万级人民币
- 技术门槛高：需要频率稳定、锁定等专业知识
- 维护复杂：需要定期校准
四、波长计的实用价值
HighFinesse WS8波长计在高校中的应用很实用：
- 快速波长验证：ms级响应
- 高精度：可达MHz级
- 宽波长范围：覆盖UV到NIR
很多高校的激光实验室都有多台激光器，波长计可以快速验证每台激光器的输出是否符合规格，是质量控制的必备工具。
五、技术演进趋势
芯片化集成
从桌面设备向芯片集成是明确趋势：
- 硅基光子集成
- 异质集成（InP on Si）
- 光电共封装（CPO）
这对高校的工艺能力提出了更高要求——不只是使用激光器，而是要能把激光器集成到芯片上。
新型激光器
- 钙钛矿激光器：浙江大学2025年实现了电驱动钙钛矿激光器，这是一个突破
- 蓝光半导体激光器：国产化程度较高，应用场景广
- 中红外激光器：2-4μm波段，在气体检测、医疗上有优势
AI辅助设计
激光器设计中的AI应用：
- 腔体结构优化
- 热管理设计
- 频率稳定算法
六、高校布局建议
设备配置策略
根据研究方向配置激光设备：
| 研究方向 | 基础配置 | 升级选项 | |———-|———-|———-| | 光谱学 | 单频激光器 | 光频梳、波长计 | | 材料加工 | 飞秒激光器 | 能量调节、光束整形 | | 量子信息 | 单频+可调谐 | 光频梳、时频同步 | | 集成光路 | 单模激光器 | 芯片耦合系统 |
人才培养
激光与光子学是交叉学科，需要：
- 光学基础
- 电子电路（驱动、控制）
- 机械设计（光路、封装）
- 软件编程（控制、数据分析）
结语
激光与光子学设备从科研工具向产业引擎的转变正在加速。国内高校在这一领域的研究实力正在快速提升，但设备采购投入与工艺开发投入的平衡、基础研究与应用导向的平衡，仍需谨慎把握。
TOPTICA等国际厂商在高端激光器领域仍然领先，但国产设备在中低端产品上已经具备竞争力。高校在设备采购时，既要考虑当前需求，也要预留升级空间——激光技术更新很快，今天的”高端”可能明天就是”标配”。
