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高端访谈

访吉林大学电子科学与工程学院院长博士生导师孙洪波

来源:激光制造商情2014-12-11 我要评论(0 )   

1、《激光制造商情》:您在中国获得博士学位后,去了日本继续进修与工作多年,取得了非常了不起的成就。日本是世界排名第三的激

 1、 《激光制造商情》:您在中国获得博士学位后,去了日本继续进修与工作多年,取得了非常了不起的成就。日本是世界排名第三的激光产业市场,在光子学与激光的科研实力也位居世界前列。请您介绍一些日本激光与光子科研、产业发展的优势与经验。

答:没有进行过系统调研,但有些体会。如您所说,日本是世界排名第三的激光产业市场,激光产业目前超过中国,但仍落后于美国和欧洲。日本的激光和光子学基础科研方面比较有特点,多数研究者能够做到研究方向专一,开展长期持续的研究工作,而且大学与企业结合相对比较紧密。例如,我在大阪大学开发的飞秒双光子加工系统很早就被Olympus公司关注和资助,并且小规模推向市场;有关双光子光聚合材料的工作也是与日本合成橡胶公司(JSR)密切合作进行的。日本Olympus,Nikon等大公司也经常向大学和研究所投资,进行合作研究,成为基础研究的一个推手。在应用方面,日本激光产业发展主要是由其国际大公司的需求牵引推动的,这是一个相对封闭的体系。与德国注重通用激光加工设备不同,日本企业可能针对特定需求目标,例如汽车中的某个零部件加工需求,开发出性能优异的特定激光加工专用设备;日本大学和研究所的研究人员也比较倾向于将研究成果做成产品推向市场。这些产品性能优异,但可能由于文化、汇率等原因,相关产品国际化程度不高。

2、 《激光制造商情》:您在日本的科研成果得到日本政府部门多次奖励,后来回到您的母校吉林大学任职,请问当初您是基于什么考虑回到国内来发展的呢?

答:当初没有特别的设计和考虑,感觉是自然而然就回来了。现在回顾起来大概有三方面原因。第一是因为一直没有不回来的打算。我96年博士毕业后,到日本德岛大学做博士后,2000年到大阪大学做助手(助理教授),2001年因为获得日本21世纪先驱研究计划资助,获科研经费一亿日元,作为负责人开始建立实验室,专门从事激光微纳加工研究。虽然没有长期停留打算,但一步步被"套牢",所以在日本的滞留时间才达到了十年。第二,日本2004年大学独立法人化之后,教授以外的职位实际上实施的是合同制,在此之前是终身制,我受聘的日本文部教官,在日本工作下去的话一辈子的路已经框定了,一步步增加工作年限,职称提升到退休的路线看得清清楚楚,玻璃天花板的感觉越来越显著,感觉自己年轻时的一些抱负很难实现;另外,由于开始经常到国际会议做邀请报告,身为日本大学学者而使自己的荣誉感大打折扣。第三、 2004年年末,吉林大学校长周其凤院士和张文显书记直接与我联络,希望我回到吉林大学发展。因为我从本科到博士都是在吉林大学度过的,对母校感情很深;特别是听说我出身的电子学院发展处于低谷时期,希望我能回校做一些事情,就毫不犹豫答应了。因为当时在日本身兼JST实验室负责人的原因,吉大希望我能继续与日本方面保持学术联络,而且遣散博士后也需要时间,所以就和学校商定我于2005年年末正式回国,实际在日本的辞职时间是2006年3月末。从96年到06年,前后历时十年。

 

3、 《激光制造商情》:您在吉林大学创建了超快激光电子学实验室,在您的带领下,科研水平迅速提高。请您介绍一下您所在的科研团队在超快激光领域的实力与科研成果。

答:因为我在日本一直从事激光微纳制造基础研究,也在这个领域积累了一些经验,回国后希望保持这个优势,继续这个方向的研究也比较自然,但重心从非常基础的光与物质相互作用机理和制备技术本身,转向应用基础研究,具体而言,开始探索激光微纳加工技术在从基础科研到工业与国防前沿各个领域的应用,将这一技术作为一项基础平台技术,为上述领域微纳加工相关的难题,提供解决方案。到目前为止,我们已经把激光微纳制造技术的应用拓展到了从微光学、微电子、微机械、微流控、光电子、传感器、仿生与生物制造等多个领域。因为工作大都是开拓性的,目前成果还主要体现在高水平杂志的论文和一些专利,也为国防领域做了一点事。团队早在08年就获得教育部创新团队计划支持,目前团队成员一人获得优青资助,四人获得教育部新世纪优秀人才支持计划资助,获吉林省自然科学成果一等奖一项;优秀博士毕业生批量涌现,已有一人获评全国百篇优秀博士论文并于今年入选中组部青年千人计划。

    自我评价一下我个人及团队的发展,速度并不快,但步子迈得比较扎实,特别是年轻人的成长非常令人欣慰。除了激光微纳制造,团队的研究内容向超快光谱和飞秒激光遥感等领域拓展,也取得了不小的进步。目前我们已经积累了大量创新技术,我在思考团队定位的转型,希望在一两年内,把我们从一个问题解决方案的提供者,提升到把一些关键技术做下去,进行工艺放大,提供原型设备与器件,这样对国家的贡献会更直接。但转型后实验室的运作模式还在探讨。

 

4、 《激光制造商情》:激光技术发展趋势来看,超快激光器近10年来成为激光科研与产业热点,为什么会出现这个现象?超快激光制造最前沿、最尖端的技术在哪些国家?

答:分为内因和外因。内因是超快激光特别是飞秒激光用于微纳加工所具有的独特优势,比如热作用区小、加工精度高;适合加工材料范围广,特别是可以对难加工材料和复合材料进行制备;能够三维加工或者空间自由曲面加工。这些独有特点使其成为不可替代的一种新型加工设备。外因之一,是飞秒激光技术的发展,尽管在上世纪80年代出现了固态飞秒激光器,但是直到2000年后,商品化、易用性好、维护成本低的超快激光器才逐渐进入很多科研实验室和市场。近年激光技术的发展进一步使飞秒激光器的输出功率和稳定性等性能不断提升,价格不断降低,飞秒激光器从象牙塔走向工厂车间成为可能;外因二是各种难加工新材料不断涌现,人们对高性能部件的加工制造要求不断提高,而很多制造任务利用现有技术难以完成,客观上促成了飞秒激光技术开始走向前台。

目前,超快激光微纳制造技术最前沿、最尖端的技术主要在德国,我国在一些领域也具有优势,与日本、美国大体在一个层次。德国的优势在于他们的早期宏观激光制造的积累深厚、设备研发能力强、技术转化能力强。与他们竞争,我们不占优势,任务很艰巨。
 

5、 《激光制造商情》:我们有时留意到,在欧洲,掌握最尖端超快激光技术与产品的是一些中小型激光公司,规模不大,但科研与产业化紧密结合,创新性非常强,这种经验该如何被我们学习?

答:实际上不仅仅是超快激光技术,其它技术也一样,革命性技术创新的主体通常是小公司,因为他们创新愿望强烈,很少顾虑和负担。但小公司创业和成长需要一定的工业基础和制度加以保障。一套基本功能的飞秒激光加工设备,就需要激光、光学加工与元件、自动控制和机械加工能力的支撑。在欧洲可能一个小公司掌握了核心技术,就可以做下去了。例,Carl Zeiss公司就与德国大学Wegener教授合作,共同推出nanoscribe的飞秒激光微加工设备;在我国很多支撑技术不具备,全套都由小公司来完成的话,任务还是非常艰巨的。作为应对策略,我想有两方面,一是放手鼓励支持小公司,通过自主研发和引进等方式完成配套,加上自己的核心技术,实现创新是有可能的;另一方面,通过国家和地方政府的前瞻性布局,集中优势力量攻关,发挥中国政府可以集中精力做大事的优势,弥补不足,具备实现超快激光技术应用的弯道超车的条件。特别是深圳地区思想活跃、民营经济发达,有可能率先在中国实现超快激光的产业化应用。

 

6、 《激光制造商情》:随着制造业的升级,对效率与精度的要求越来越高,这带动了工业级超快激光器进入了产业化热潮,除了医疗,它们还应用于智能手机、电子产品、电路板等附加值较高的领域。然而超快激光在国内还处于起步状态,您认为超快激光在中国发展遇到了什么困难与挑战?

答:根本原因是中国的制造业还处于较低端水平,大多数企业处于资本和技术的原始积累阶段,靠模仿还有一些盈利空间。随着我国企业规模扩大和技术水平的进一步提升,创新将成为企业生存和发展的内在需求,工业级超快激光制造会和其他技术一样,获得直接发展动力。如果希望在这一技术获得引领优势,就要单独加以扶持,我上面已经提到了这一问题。另外一个非常关键的问题是知识产权保护,没有完善的知识产权保护政策并加以严格执行,企业就不会有动力和意愿对技术研发进行投资。从这一角度讲,知识产权保护执行得好坏,是创新的生命线。

 

7、 《激光制造商情》:以纳秒、皮秒与飞秒激光为代表的工业级超快激光不断涌现,科研上还在研发阿秒激光器,这些越来越快的激光器以后的技术发展趋势如何?应用前景如何呢?

答:目前,纳秒激光已经在工业领域广泛应用,皮秒激光有了少量应用,而飞秒激光开始步入应用,阿秒距离应用仍然较远。这主要还是受到成本和稳定性的限制,估计随着新技术出现和发展(例如光纤飞秒技术),会有新的应用领域开拓出来,现在还难以预期。

 

8、 《激光制造商情》:全球激光与光子产业发展成熟的有欧、美、日、中、俄、印、以色列等国,纵观国内整个激光产业发展,您认为目前是什么样一个发展状态,什么样的水平?请您谈谈目前存在的问题与几点建议。

答:中国目前激光产业和目前中国整体制造业水平是比较相称的。下一步可以把激光制造技术作为我国产业升级的一个突破口,通过加强投入,实现突破和引领。但要形成和长期保持这样一个地位,就必须从基础研究做起,否则技术创新就会成为无源之水、无本之木。超快激光制造在国际上也是刚刚起步,而且在很多方面我国研究者的工作与发达国家比,并不落后,这也是我国制造技术实现局部突破的机遇。

 

个人简介:

孙洪波,长江学者特聘教授(2005),国家杰出青年基金获得者(2005),吉林大学电子科学与工程学院院长(2006-)、集成光电子学国家重点联合实验室学术委员会主任(2012-)、大阪大学特聘教授(2006-)。主要从事基于超快激光的微纳集成器件制备新工艺和光电电光变换动力学研究,围绕上述方向发表SCI论文200余篇,被SCI论文引用近7000次,被Nature、Science和Laser Focus World 等杂志追踪报道100余篇次,100余次做国际会议邀请报告。2002年获日本光科学与技术财团显著贡献奖(全日本每年1-2人);2006年获日本文部大臣表彰青年科学奖;2008年获国务院政府特殊津贴,2010年获王大珩光学奖,2012年获吉林省科学技术奖一等奖,2012年获评全国百篇优秀博士论文指导教师称号;2013年入选国家百千万人才工程,并被授予有突出贡献中青年专家荣誉称号。目前系Optics Letters、Light Science & Applications、Nanoscale、Display and Imaging等杂志的编委/顾问编委。 

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吉林大学电子科学与工程学院孙洪波激光技术
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