松山湖材料实验室坐落于粤港澳大湾区重要节点城市的东莞市，布局有前沿科学研究、公共技术平台和大科学装置、创新样板工厂、粤港澳交叉科学中心四大核心板块。目标定位为建成有国际影响力的新材料研发基地、国家物质科学研究的重要组成部分、粤港澳交叉开放的新窗口。其中，创新样板工厂致力于推动实验室的产业技术研究与产业转化，为科技成果的快速转移转化提供强力引擎，同时通过密切关注材料产业链上下游企业的研发难题，实现实验室对科技型企业的科技供给。

光子制造团队是首批入驻实验室的团队之一，分属创新样板工厂。团队秉承“为世界贡献光子极端制造设备与服务”的理念，同时借助松山湖材料实验室在科技成果转化体制、机制上优势，为各领域极高精度、极高质量、极高效率制造提供关键支撑。

超快激光 未来之光

随着科技的进步和新材料的推广应用，各零部件逐渐向轻、小、精方向发展。各领域对材料的高精度、高质量的加工需求也越来越高。在这种需求下，传统的加工方式已经无法满足最新领域的加工需求，而电火花、长脉冲激光等加工方式因加工区域存在热影响区等缺陷，无法实现设计要求与加工效果的高度统一。

超快激光的脉冲宽度极窄、能量密度极高、与材料的作用时间极短等特点，可解决常规加工方式难以实现的高、精、尖、硬、难等加工瓶颈，成为精密精细制造技术最佳的选择。相较于传统加工方式，超快激光极端制造技术易操作、高柔性、高质量、节能环保等优点，极大地拓展精密制造的应用范围与潜力，在汽车、电子医疗、空天、新材料等领域拥有广泛的适用性，几乎囊括了国民经济的方方面面。

超短脉冲激光是指脉宽在10-12秒以下的激光，具有脉冲宽度超短、峰值功率超强、与材料作用时间极短的等特点，常见的超短脉冲激光有皮秒、飞秒、阿秒激光。

飞秒激光及其时间量尺度

超快激光的特点：

具有极短的激光脉冲。脉冲持续时间接近或小于皮秒量级。目前激光脉冲最短不过几个飞秒（10－15秒，1 飞秒等于一千万亿分之一秒），光在1秒可绕地球七圈半， 1飞秒内仅仅传播0.3微米，相当于头发丝直径的二百分之一！

具有极高的峰值功率。其电场远远强于原子内库伦场，具有极高的电场强度，足以使任何材料发生电离。一个飞秒激光器甚至可产生高达1015瓦的峰值功率，而全世界电网的平均功率只不过1012瓦数量级。

飞秒激光与材料作用的物理尺度

超短脉冲激光与传统激光在材料加工方面有哪些优势？

传统激光是利用激光能量的热堆积，使作用区域材料熔化乃至挥发，过程中会产生大量的碎屑、微裂纹等加工缺陷，且激光持续时间越久，对材料的损伤越大。而超短脉冲激光因与材料作用时间超短，单脉冲能量超强足以使任何材料发生电离，实现非热熔性冷加工，获得长脉冲激光无法比拟的超精细、低损伤等加工优势。同时，对于材料的选择，超快激光有着更广泛的适用性，可以适用于金属、TBC涂层、复合材料等。

极高的加工精度。区别于传统激光的“粗犷型”加工，超快激光是利用激光的强场效应直接打断分子键，可以实现材料的超“精度”冷加工。

长脉冲激光与飞秒激光作用于材料效果对比（热影响）

长脉冲激光与飞秒激光作用于材料效果对比（加工精度）

不忘初心 坚持创新

光子制造团队长期致力于超快激光精密制造领域的研究。在松山湖材料实验室的支持下，团队已研发出国内首条集自动上下料、自动加工、自动清洗三大核心功能为一体的航空动力系统关键部件超快激光自动化加工示范线，通过生产、质量、工艺的数字化生产管理，可为我国空天动力系统关键部件批量化加工提供可靠保障。

国内首条航空动力系统关键部件超快激光自动化加工示范线

为充分发挥光子制造的优势，同时面向航空发动机自主研制的战略需求，松山湖材料实验室与中国航空发动机集团有限公司共建“航空发动机新材料与高端制造联合中心”。在设计、制造、材料、检测等方面持续创新，加快新技术新工艺在空天领域的应用，为我国空天推进系统不断升级提供关键技术支撑。

联合工程中心揭牌仪式

在产品研发层面，团队结合已有基础，针对各领域对超精细低损伤的加工需求，相继研发出系列化超快激光极端制造装备，其中适用于航空航天领域的超精细微孔加工装备核心指标已达到国际先进水平，并在国内相关优势单位取得重大应用。

系列化超快激光加工设备

经过多年的研发，团队所拥有的技术在超快激光在精细加工领域已经体现了一定的技术门槛和优势。但是也面临着民用领域应用市场没有完全的铺开的局势，对团队而言，这不仅是目前存在的局限，也是下一步发展的目标。松山湖材料实验室所处的广东省、粤港澳大湾区有着广阔的民用市场，合作前景广泛，这对超快激光精细加工研究的技术不断变现提供了关键支撑。

除了广东省的地域优势外，松山湖材料实验室也为广大科研人员提供了众多优惠机制，鼓励科研人员在埋头攻坚科研难题的同时，注重推动科研成果的转化应用。

其中，在松山湖材料实验室的支持下，广东中科微精光子制造科技有限公司在东莞注册成立。公司致力于开发激光极端精密智能装备性能，积极推动产业化建设，同时进一步促进超快激光精细加工研发技术与国家、地方的需求对接，做到真正的难有所研、研有所用。

针对电子领域开发的系列化超快激光加工设备

面对当前复杂的市场挑战，团队将会继续依托实验室的良好机制，聚焦精密制造、精密电子、半导体等领域。在不断进行科研技术创新的同时，兼顾与地方企业进行技术需求对接，促进科研成果更好的实现产业化。

未来已来

在“中国制造2025”不断深化的背景下，传统的制造业正面临深度转型和升级，其中一个重要战略便是转向附加值和技术壁垒更高的高端精密加工。高重复频率、高功率的超快激光以“光能源”和“光工具”作为新加工手段应用于材料加工，带来了产品设计、制造工艺和生产观念的巨大变革，扮演了一个创新尖兵的角色。

与整个激光市场相比，超快激光的份额虽然较小，但是增长速度却是非常可观。随着超快激光器制造和控制技术的进一步成熟，超快激光也将在科研、制造、医疗、高精度成像等领域广泛应用。在下游需求的驱动下，超快激光正在代表先进制造业发展方向，引领制造技术进入激光制造的新时代。