本月剛剛獲得今年諾貝爾物理學(xué)獎嘉許的激光科技領(lǐng)域，這幾天又決出一項國際頂尖技術(shù)賽事的高下。近日，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室傳來了2018年基頻激光反射薄膜元件激光損傷閾值國際競賽結(jié)果：中國科學(xué)院強激光材料重點實驗室薄膜光學(xué)實驗室研制的激光反射薄膜元件再次折桂，與2012年、2013年獲勝相比，優(yōu)勢更加明顯：損傷閾值高出第二名20%。
這支沒有任何學(xué)術(shù)榮譽“帽子”的研究團隊，面對西方的技術(shù)封鎖，憑借執(zhí)著的工匠精神數(shù)十年如一日，從跟跑、并跑，終于在國際范圍內(nèi)的激光薄膜損傷閾值提升競爭中實現(xiàn)超越。用實驗室學(xué)術(shù)總顧問范正修的話來說，這次的領(lǐng)先很難逾越。
小元件有大用途
高功率激光薄膜是構(gòu)成激光聚變裝置、超強超短激光等強激光系統(tǒng)不可或缺的元件。當(dāng)今世界上規(guī)模最大的激光聚變裝置是美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的美國國家點火裝置。高功率激光反射薄膜是唯一能迫使直線前行的強激光按照人類的想法“萬宗歸一”的獨門元件。它不但需要抵擋住的高能激光的沖擊，保障高功率激光裝置不會“自傷”，還要高效地指揮激光方向，使射到它表面的激光完全按照人們的意愿，有次序地奔赴同一靶點。
激光損傷閾值代表著這個元件“控制指揮”激光的能力，其數(shù)值大小決定著能不能把激光能量完整地護送到靶點。
元件有差池就會影響后續(xù)裝置的運行。擺在團隊面前的挑戰(zhàn)極大：高性能激光薄膜技術(shù)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及多個交叉學(xué)科，既要考慮薄膜設(shè)計與制備，也要關(guān)注原材料和元件的檢測，而激光與薄膜態(tài)材料相互作用也需要研究人員花心思。
圖解：高功率激光反射薄膜元件損傷閾值國際競賽結(jié)果，標(biāo)五角星的為中科院上海光機所的參賽樣品，功能性激光損傷閾值高達94焦耳/平方厘米。
高功率激光薄膜的制備是一個工藝環(huán)節(jié)冗長、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包括薄膜設(shè)計理論、高純原材料控制、光學(xué)表面超精密加工、納米精度膜厚控制、薄膜應(yīng)力控制技術(shù)、檢測技術(shù)以及激光與薄膜態(tài)材料相互作用機理等研究內(nèi)容，其中尤其以缺陷的全流程控制的難度為最，涉及多學(xué)科交叉，極其復(fù)雜，難度極大，西方國家對我國實施嚴(yán)密的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運。
中國科學(xué)院強激光材料重點實驗室依托于中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所，其薄膜光學(xué)實驗室為我國神光系列高功率激光裝置、超強超短激光裝置等系統(tǒng)提供了大量高性能核心激光薄膜元件。
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