北京工业大学超短脉冲激光及应用研究所所长李平雪,在科研道路上深耕二十多年,围绕超短脉冲激光产生、放大及光谱拓展等多个方面,进行了技术突破与创新应用。她和团队研制的超短脉冲激光器被广泛应用于国内工业、医疗等领域,填补国内这些领域在技术上的空白,她科研的初衷是为人民服务,将科研技术转化为生产力,服务于社会和国家科技的发展。
超快激光——最快的刀,最准的尺
激光,20世纪最重要的发明之一。自上世纪60年代第一台激光器诞生以来,研究学者们都在探寻更高、更强、更好性能的激光。超快激光是指具有极短脉冲宽度的激光束,持续时间可以达到一千万亿分之一秒,这种激光器的峰值功率可以达到太瓦量级,聚焦强度相当于把太阳辐射到地球上的所有能量聚焦到针尖大小。超快激光的诞生是一个人类奇迹,它被誉为最快的刀、最准的尺,其极短的脉冲宽度和极高的峰值功率使其在工业制造、精密仪器雕刻、焊接及眼科手术等领域得到广泛应用。
一块20厘米大小的硅晶圆有上千个小格子,每一个格子再通过光刻等进一步加工,就能制成一枚小小的芯片,成为控制各种电子产品的大脑。一片硅晶圆上最多可切出上万片芯片,最小的芯片宽度不到 1 毫米,这就对切割工具的精度提出了极高要求。不仅如此,晶圆极为娇贵,它具有较高的硬度和脆性,微小的机械应力和热应力都会使得在切割过程中出现裂纹、破碎,成品率低一直是半导体行业难题。李平雪教授始终认为做科研,最终目的是要应用。服务于工业也好,服务于医疗也好,都是要把它转化成生产力,最终服务于社会,服务于国家科技的发展。
在政策的支持下,北京市科技新星之间可以进行交叉合作。麦海星主任,是解放军总医院泌尿外科学部结石外科主任,从事泌尿专业研究十余年,每年完成结石微创手术800余台。目前泌尿系统结石主要采用钬激光和铥激光碎石技术,针对不同大小、密度的结石,需要专业的培训和经验丰富的医师来操作,最终的手术效果依赖于医生的熟练程度。而常用的钬激光碎石在长时间进行碎石过程中,可能造成局部组织器官的热灼伤,同时取石不彻底也会增加患者复发的风险。中红外光纤激光器在泌尿结石治疗领域的创新应用研究已经进行了一年多的时间,李平雪教授和麦海星主任接下来的合作重点是确定该仪器在泌尿结石治疗领域的实验方案。以前的碎石手术需要将结石打碎以后取出,倘若使用该仪器可把它打成粉末吸出,有效降低治疗风险,改变治疗模式。
李平雪带团队实现从0到1的突破
当核心技术受制于人,科研进展就会被卡脖子、牵鼻子,科技成果转化也将成为泡影,于是李平雪带领团队开启了有自主知识产权的光纤设计与制备之路。光纤是高功率激光能高效、稳定传输的核心通路,它纤细的身体里蕴含着众多科技“狠活”。从光纤原料配比、研磨、熔制成型到最后的抛光,每一步都是摸着石头过河,经过近20年的攻关,团队终于打通了玻璃棒制备及拉丝塔调试的全套工艺流程。从核心技术受制于人,到如今在部分技术路径世界领先,李平雪带领团队完成了光纤激光器国产化替代的关键突破,也填补了我国光纤激光器领域空白,用李平雪的话说,这是她和团队20多年“逐光前行”的最好见证。
20余年来,李平雪教授与团队通过不断的努力和创新,不仅在科研上取得突破,还推动了技术的产业化应用。她以女性科学家的独特视角看待科研工作,科研不仅是脚踏实地的探索,更是充满浪漫与激情的追求,步履不停,寻梦不止。1月8日21:56,敬请锁定北京卫视《为你喝彩》,和李平雪教授一起,与光同往,向光而行!
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