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我国激光薄膜为何能占据世界高地

导读: 殊不知,这里是我国激光薄膜器件的重要研究基地,也是国内一流的X射线多层膜光学与技术研究平台,在激光薄膜领域占据了世界的高地。

在同济大学四平校区的一个不起眼院落外,挂着“精密光学工程技术研究所”的牌子。且不说外人,即便是普通的同济学子,也未必知道实验室里的“秘密”。殊不知,这里是我国激光薄膜器件的重要研究基地,也是国内一流的X射线多层膜光学与技术研究平台,在激光薄膜领域占据了世界的高地。

一颗灰尘 就会影响激光装置

每个去实验室的人,必须做到一尘不染。记者走进实验室的第一个房间,先要穿上清洁的工作服,戴上工作帽,套上鞋套;第二个房间是风淋室,每个来访者都要在此经过消静电的洁净新风吹洗;再走入下一个房间,眼睛一亮,来到一个激光薄膜器件的世界。激光薄膜的优化设计、超精密制作、高精度表征等等,便是实验室里的工作了。

即便在纳米薄膜世界,也要做到“一尘不染”。实验室的研究人员告诉记者,激光薄膜是强激光装置的核心器件,也是其中的薄弱环节。如果薄膜上有一颗灰尘,也有可能影响激光装置的使用。那么,实验室出来的光学薄膜要达到什么样的标准呢?当然这是商业秘密,不过研究人员还是举了一个形象的例子:就像在一个篮球场里,不能有一个芝麻大小的灰尘存在。

填补空白 成功提高使用寿命

实验室里究竟在做什么呢?原来,高功率/高能激光技术及装置是国防战略和新兴产业的制高点之一,对国家安全和国民经济建设具有重大支撑作用。我国的高功率激光器、激光雷达、激光测距、激光切割等装置一直存在突出的薄膜器件损伤问题,导致激光系统无法长时间满负荷运行,这已成为制约高功率/高能激光技术应用和发展的瓶颈。而激光薄膜器件的核心技术、关键工艺和高端器件长期受到国外封锁与禁运,必须依靠自主研发。这个实验室,就是要为高功率/高能激光相关重大科技需求提供光学薄膜器件。

同济大学先进技术研究院院长王占山教授是实验室的负责人,他2001年只身来到同济大学,以一个“小片片”起步。何谓“小片片”?即“X射线多层膜分束镜”——一种新型的X射线光学元件。当时,国内此项研究成果尚属空白。他潜心钻研5年,将X射线多层膜分束镜做到国际领先水平。2006年期间,国家的重大激光装置由于其中激光能量密度最高的一个元件——pick-off镜经常损坏而无法正常运转。鉴于王占山在X射线多层膜领域的建树,国家重大激光装置委托王占山进行攻关研究,啃下这个硬骨头。王占山毫不犹豫答应下来,带领科研团队通过多年的持续科研攻关,成功解决了超高功率激光装置用Pick-off镜的损伤问题,将该器件的损伤阈值提高了近1个数量级,将其使用寿命由几周提高至几年,有力支撑了装置建设。同时,团队进一步深化基础科学的研究,揭示了薄膜器件损伤的科学原理和定量规律,实现了高损伤阈值激光薄膜器件高效率、高稳定性的批量制作。

自主研发 军转民为百姓造福

近年来,王占山团队为我国激光重大工程、激光雷达、测距等装备提供高损伤阈值激光薄膜器件5300余件,有力支撑了我国强激光装置等重大工程建设和装备的自主研发。

随着中国经济的起飞,激光装置由军用转向民用。实验室的工作有了更多的需求。就在记者采访实验室的这一天,同济大学、润坤(上海)光学科技有限公司共同签署《技术专利转移协议》,将王占山团队自主研发的“高性能激光薄膜器件及装置”6项发明专利授权转让,合同金额共计3800万元人民币,创下了同济大学历史上最大额度的技术转移现金合同。通过这次技术成果转移转化,推动军民两用技术的产业化,实验室里的产品、设备不仅要为高功率/高能激光国家重大需求以及相关方向的国际前沿学术研究提供服务,更要应运于激光切割、激光手术等民用领域,为百姓造福。

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