突破瓶頸

聚焦醫療激光前沿領域

中紅外飛秒激光是前沿的科研領域，早在30年前科研界已經提出基于中紅外波長的分子強共振進行微創切割治療的想法，但相關技術長期受限于6-9μm高功率中紅外飛秒激光波段的缺失和組織共振消融的機理不明，導致中紅外飛秒激光應用于微創切割手術時存在功率不足、無法調諧等技術瓶頸而未能實現。

面對30年來未曾突破的科研難題，海目星團隊在近十年的理論研究基礎上，歷經一年半時間完成相關工程化技術攻克和集成封裝開發以及測試，順利研制出“高功率寬帶可調諧長波紅外激光系統”。該系統在核心光路設計、關鍵非線性晶體材料生長、控制系統設計、機械結構設計、集成封裝設計等諸多方面均取得了原創性的技術成果。

本次評審會上，專家組一致認為海目星“高功率寬帶可調諧長波紅外激光系統”項目的技術資料符合科技成果評審要求，其技術成果主要創新點如下：

1、提出了“強近紅外寬帶預放大和基于薄晶體的中紅外主放大”相結合的方法，實現了5-11μm長波紅外寬帶可調諧飛秒脈沖輸出；

2、采用了新型大能帶隙的中紅外非線性晶體，克服了傳統晶體的強雙光子吸收效應，將長波紅外飛秒激光產品的平均功率由百毫瓦量級提升至瓦量級；

3、基于自主研發的軟件系統，實現了對激光系統的波長、功率等關鍵參數的智能控制。

該項目已獲得國家級及省部級科技計劃項目10項資助，申請發明專利10項，其中授權2項；申請實用新型專利5項，其中授權1項；外觀設計專利授權1項；發表相關SCI、EI學術論文7篇；培養專業技術人才10余名。

十年厚積，一朝薄發。海目星“高功率寬帶可調諧長波紅外激光系統”項目積累的多項學術成果，已在NC、NP、LPR等頂級國際期刊上發表，得到了國際學術界的認可。本次科技成果評審將進一步為海目星在中紅外飛秒激光技術及其在醫療應用關鍵技術上的成果轉換提供權威學術認證與專業背書。

展望未來

解鎖醫療激光應用新場景

基于在中紅外飛秒激光領域的重大技術突破，海目星已成功研發出“長波紅外可調諧的臺式飛秒激光器（LWIRFS）”。該激光器多項技術參數均達到國際領先水平，其調諧范圍為5-11μm，最大輸出功率>1W，最大脈沖能量>2μJ，脈寬<300fs，重復頻率為500kHz，屬于全球尚無對標競品的開創性產品。其醫療適用范圍和應用前景主要為：角膜微創切割和移植、動脈粥樣硬化微創消融、胰腺腫瘤選擇性消融、皮膚剝脫式和非剝脫式微創治療、膠原再生類年輕化醫美應用和毛發再生治療等。

目前，海目星研發團隊正持續開展與中紅外飛秒激光技術相關的基礎實驗及臨床應用，并已取得階段性成果驗證：

1、利用特殊中紅外飛秒激光對角膜進行消融，可以得到切口邊緣光滑平整的切口，同時實驗證明該技術的使用在術后三天角膜上皮層愈合，七天恢復至基線水平。精準高效的對角膜后續損傷極小的中紅外飛秒消融激光技術有望成為未來眼科治療和角膜移植手術中的新型手術工具； 

2、實驗證明利用特定中紅外波長選擇性消融正常胰腺組織和胰腺腫瘤時，對胰腺腫瘤可以做到更高效的消融效率和對腫瘤組織的縮小作用；

 3、針對動脈粥樣硬化，實驗證明利用膽固醇油酸酯（動脈粥樣硬化斑塊主要成分）和動脈壁在5.75μm吸收峰的差異進行了選擇性消融實驗比較：膽固醇油酸脂在5.75μm飛秒激光作用下實現了迅速的消融，而動脈血管沒有觀察到明顯損傷，這一差異性為臨床動脈粥樣硬化的實施提供了更有利的治療工具； 

4、實驗證明中紅外特異性的共振峰可以使得生物組織膠原蛋白再生效果顯著，且由于飛秒脈沖時間遠小于皮膚組織的熱弛豫時間，將該過程的附帶損傷控制到最小； 

5、實驗證明經過中紅外飛秒激光強照射，其與毛囊腺體周圍各類組織形成強共振，使毛囊腺體受到刺激從而改變毛囊的內部環境，促進毛發的再生和生長。且在中紅外飛秒激光的照射下毛發的生長速度明顯加快，毛發粗度顯著增加，毛發密度也顯著增加；

6、實驗證明特殊的中紅外飛秒激光通過強共振刺激皮下筋膜層，可達到高效而顯著的皮膚提拉的效果；

7、波長在（5-11μm）的長波紅外，大大降低產生隧穿電離的能量閾值，同時長波紅外幾乎不產生多光子吸收，這將極大地提升材料的損傷閾值； 

8、5-11μm的長波中紅外波段相較市面中的2-4μm波長，具有更多的分子指紋峰，吸收光譜也更尖銳和精細，是進行分子激發和氣體探測的理想波長； 

9、單個光譜寬度為100-1000nm，利于同時探測多組分氣體和分子，是窄帶調諧激光器不具備的功能；

 10、脈沖寬度在300fs范圍，可提供高達10mW的峰值功率，利于激發固體材料的隧穿電離和產生高效的非線性頻率轉換（如激發固體高次諧波和太赫茲產生），是其他產品所不具備的; 

 11、100-300fs輸出也是進行中紅外超快泵浦探測和二維/多維紅外光譜分析的理想脈沖寬度；

12、嚴格的飛秒脈沖寬度和優良的飛秒脈沖形貌可大幅提高醫療器件和航空精密器件的加工精度，其他中紅外產品不具備此特點；

13、W量級的中紅外平均功率可大幅提升強場物理的產出通量和分子探測的信噪比，這是mW級別的中紅外激光所不能提供的，配合mW量級的峰值功率，是強場光學和物化實驗的理想工具；

14、W量級的中紅外平均功率也為研究分子解離提供了足夠的局部動力，以及保障了高分子聚合物精密加工（如生物可降解支架）的加工速度；

15、載波包絡相位（CEP）被動鎖定，具有長期穩定的相位特性，這是電離激發、強場探測、場分辨光譜測量、阿秒光學、超快電子開關嚴格要求的參數指標，是其他中紅外激光所不具備的；

16、近紅外泵浦和中紅外輸出一體機集成，無需分體式調試、安裝和維護，也為長期穩定輸出提供了保障。

海目星在中紅外飛秒激光技術及在醫療應用領域關鍵技術上實現的重大突破，充分體現了公司的自主研發及持續創新能力，為公司向醫療激光、醫療大健康以及醫療美容領域布局提供了強有力的技術保障。

公司將持續開展高功率中紅外飛秒激光器在醫療領域的應用場景探索，同時推動相關應用領域的臨床實驗以獲得相關產品的二類及三類醫療許可證，并爭取用三到五年，實現醫療領域的產業化布局和規模化生產。

撰稿 | 秦佳萍

編輯 | 秦佳萍

設計 | 周 甜

審核 | 任銀哲、馮鈿