在深圳技术大学“激光智能制造联合实验室”里，一束激光正悄然改写行业格局。科研团队围绕碟片增益介质、泵浦结构、热管理等核心技术持续突破，剑指高端激光装备领域的关键一环——碟片激光器。
面对严苛的技术壁垒，深圳技术大学阮双琛、刘星教授团队携手大族激光吕启涛博士团队，展开从基础研究到装备研制的全链条攻关。历经数年深耕，实现了我国在高功率超快碟片激光领域的重要跨越。
“皇冠明珠”之困：
一束光锁住的自主难题
在激光工业领域，有一种被誉为“皇冠明珠”的装备——碟片激光器。凭借高平均功率、高峰值功率、高光束质量、高电光转换效率、大单脉冲能量以及优异的热管理能力等独特性能优势，碟片激光器已成为EUV光源、先进制造、半导体加工、极端材料加工、大科学装置等领域的重要支撑。
然而，这颗“明珠”的光芒，长期被国际领先企业握在手中。从大尺寸高质量增益介质制备，到千瓦级复杂多通路放大与热管理系统设计；从多通道高效能量提取，到超快脉冲稳定控制，每一个环节都横跨光学、材料、热力学和精密工程多重关口，成为阻碍我国高端激光装备发展的关键技术瓶颈。
“在过去相当长一段时间内，碟片激光器是我国高端工业激光装备领域亟须突破的重要方向之一。”深圳技术大学中德智能制造学院教授刘星说。
微米级挑战：
从三百瓦到二千瓦的跨越
“以前，国内高光束质量超快激光器的平均功率水平长期徘徊在三百瓦量级。我们联合企业开展系统攻关，从核心器件到整机系统逐项突破，最终在2023年实现了千瓦级超快碟片激光输出，实现了我国在这一领域的重要跨越。”刘星说，“当时，国内整个激光行业都为之振奋，到今年，我们进一步将平均功率提升到2kW，从跟跑到领先。”
千里之行，始于“芯”。作为碟片激光器的核心增益介质，薄片晶体承担着激光能量产生与放大的关键任务。然而，这块“巴掌大小”的晶体，厚度通常只有100微米—300微米，却需要承受千瓦级激光功率的长期作用，其制造难度远超普通光学元件。
为了实现高功率激光输出，晶体表面必须进行高精度光学镀膜。但在微米级厚度条件下，膜层内部应力极易引发晶体形变，甚至导致破裂。与此同时，晶体封装还涉及材料匹配、界面应力控制、流体冷却、热传导等多个物理过程的协同优化，对加工精度、工艺控制和系统设计提出了极高要求。这一关键环节，也成为当时大族激光推进碟片激光产品研发过程中亟待突破的核心技术难题。
2020年，大族激光首席技术官吕启涛博士主动联系深技大科研团队，希望联合攻克这一国际先进水平的技术难关。企业提出了产业化过程中最迫切、最具挑战性的技术需求，高校团队接过了这份面向未来高端装备的“攻关答卷”。
白天开展实验验证，晚上查阅文献、分析技术路线，团队经常围绕关键问题讨论到凌晨一两点，第二天清晨又继续推进方案优化。经过数月持续攻关，团队最终突破了薄片晶体封装与高可靠运行关键技术，为后续实现千瓦级超快碟片激光输出奠定了坚实基础。
光从实验室出：
产学研问题共答
“多数企业并不具备长期探索完全未知方向的条件。”刘星说。市场竞争和产品交付的压力如影随形，而基础性、前瞻性的技术探索往往是长周期、高风险的“寂寞长跑”。这正是高校的用武之地，发挥基础研究和原始创新优势，与企业形成互补，共同破解产业发展中的关键技术瓶颈。
随着“激光智能制造联合实验室”持续运转，来自产业一线的技术需求源源不断汇入高校实验室。从碟片激光器核心工艺突破，到高功率放大、光束质量控制、热效应抑制……一个难题刚被攻克，新的挑战接踵而至，推着科研团队不断向更高性能目标迈进。
“产学研合作的核心，在于找到双方共同关注、共同投入的技术方向。这种合作不仅服务产业发展，更回应国家战略需求。”刘星表示。
锚定这一方向，团队走过了数年持续攻关。在国家重点研发计划、深圳市重大技术攻关项目等支持下，阮双琛、刘星团队围绕高功率超快碟片激光器核心技术体系，接连突破了高性能碟片增益模块、多程高效放大、高功率超短脉冲压缩以及整机系统集成等关键技术。
如今，系列科研成果正从实验室验证走向工程应用，推动核心器件自主化和高端激光装备产业化进程持续提速。
