以下为根据录音整理的部分问题与回答的文字版本。
Q1
超快激光技术目前面临的物理极限和技术挑战是什么？未来可能有哪些技术来攻克现有的物理极限？
回答：我的博士导师认为1985-2000年属于超快激光发展的黄金期。所谓黄金时期，是指在这个时期出现很多新的概念、器件和技术。用我导师的话说：“在那个年代，即使资质平庸的科学家也可以取得一流的科研成果”。目前，超快激光的发展已经步入成熟期，那种简单的、垫一垫脚尖就能摘取的成果越来越少。超快激光面临着诸多的挑战，在平均功率、峰值功率、脉冲能量、脉冲宽度、提取效率等方面都在接近光学材料、工艺、器件以及技术本身的极限。比如，标志着超快激光进入发展黄金期的CPA技术出现于1985年，至今也有40年了。我们能否发明一种显著超越CPA的激光脉冲放大技术？目前虽然有各种各样的尝试，但没有出现突破性的概念。
我对超快激光领域的发展持乐观态度，正因为超快激光异常重要而又面临瓶颈，才需要更多的青年才俊投入到这个领域，一起推动超快激光技术的重大突破。
Q2
介绍一下中国在超快激光领域和国外的差距。
回答：我从自己的经历讲讲大的趋势吧。我于2000年到美国求学，2012年到德国工作，2017年底到中科院物理研究所工作，可以明显感觉到超快激光的发展势头从美国转移到欧洲，然后再向中国转移。美国贡献了超快激光早期的很多创新，但其研究力量在最近20年明显下降。去年10月，康奈尔大学的Frank Wise教授告诉我，目前在美国大学里面从事超快光纤激光研究的课题组只有三个。
在2000年之后，欧洲从事超快激光研究的科研人员越来越多，超快激光领域的相当一部分进展来自于欧洲的课题组。最近10年，国内超快激光的发展势头相当迅猛，从论文发表、从业人数、超快激光公司数量、相关会议数目、大科学装置建设情况，可以明显看出这一趋势。
在不讨论某一项具体技术的情况下，如果只看大的发展趋势，美国应该是感到自己在超快激光领域渐渐处于下风，这正是该研讨会的大背景。
Q3
芯片上的飞秒激光有没有应用前景？
回答：这个研讨会针对的4类激光当然不代表超快激光科研的全部，片上集成化属于超快激光的重要研究方向。虽然仍面临材料、器件与系统复杂性等挑战，但将来片上超快激光可批量制造，且能耗小、成本低，有望为下一代集成光学系统提供核心光源，前景值得期待。如果能将其拓展成片上的光学频率梳，应用场景将更加广阔。
Q4
AI技术在超快激光方面有怎样的前景？
回答：把AI用到光学领域已经是大势所趋，在超快激光领域里也有一些这样的尝试，比如自适应优化脉冲整形和系统参数、加速优化光学器件设计；在数据分析中，AI对飞秒时间分辨光谱等高维数据进行降噪与分类。物理模型与数据驱动的融合将进一步推动超快激光创新与应用。
Q5
超快激光在新兴行业里面的主要应用在哪里？
回答：工业界主要还是采用脉冲比较长的皮秒激光和纳秒激光。飞秒激光在工业界的应用场景还没有那么多，尽管有逐年增长的趋势。具体到这份报告的话，主要针对的是用于驱动基础科研突破的超快激光。
Q6
超快激光的光谱越宽，相干性会不会下降？
回答：光谱越宽并不意味着相干性下降。如果从光梳角度来理解的话，飞秒脉冲串在频域上表现为很多条谱线，飞秒脉冲的相干性体现在每条谱线的线宽上，而不是光谱的宽度（或者说谱线的数目）。
Q7
从国家战略发展来讲，超快激光技术的基础研究和应用研究，哪一个重要？
回答：从梅曼建成第一台激光起，激光一直是个工具，判断工具好坏就要看它能否解决问题。对于超快激光而言，基础研究与应用研究是一体两面：以具体应用来牵引基础研究，基础研究导致激光参数的突破又将会催生出新的应用。超快激光的基础研究与应用研究有点像人的两条腿，二者前后交替，正向反馈，推动超快激光的发展。
Q8
光纤激光输出的脉冲，带宽主要受限于增益带宽，还是来自于技术层面的限制？
回答：光纤激光脉冲的光谱宽度受限于增益介质本身的带宽，该限制可以通过非线性效应或者光谱预整形来克服，从而得到更宽的光谱输出。以掺镱光纤放大器为例，可以采用增益管理放大技术,故意选择较长的增益光纤，让粒子数反转沿着光纤降低，同时脉冲在放大过程中因自相位调制效应而导致光谱展宽，二者相互配合可以产生谱宽超过100 nm的放大脉冲，压缩之后的脉冲宽度可以在30 fs左右。
Q9
光频梳和重复频率有什么关系？为什么光频梳的重复频率都在GHz?
回答：光频梳常见的重复频率在80 MHz到200 MHz之间。光频梳的相邻谱线间隔严格等于脉冲重复频率。由于存在各种噪声，每根谱线有一定的线宽，脉冲重复频率太低，则相邻谱线间隔过近，导致谱线发生重叠，因此光频梳的重复频率通常在10 MHz以上。
Q10
新一代激光增益介质和镀膜材料的研制，对超快激光技术的推动作用主要体现在哪些方面？
回答：激光包含泵浦、谐振器和增益介质三个基本要素，其中增益介质最为关键。下一代超快激光不仅具有高平均功率、高峰值功率和高脉冲能量这三个特点，同时还要考虑拓展到其他波长，因此对光学器件提出极为苛刻的要求。比如，能否发展出工作在长波红外波段的增益介质，可以直接高效放大该波段的飞秒脉冲？在短波长波段，有没有更好的镀膜材料与工艺，在保证低损耗的情况下兼具高损伤的阈值？这些都是非常重要的问题。
Q11
如何对光纤激光器仿真？
回答：由于仿真中不可能包括所有的实际因素，对激光器仿真要保持一定程度的警惕。尤其是光纤激光系统，太多关键参数无法精确引入到仿真中，比如不同光纤处的粒子数反转、光纤温度的变化、高阶色散、各种非线性效应等等，因此仿真对于实验一般只能起到原则性的指导作用。
END
扫描
微信矩阵
了解更多精彩
中国激光杂志社
爱光学
光电汇
