近日，2016年度上海市科學技術獎正式對外發(fā)布，其中，中國科學院上海光學精密機械研究所胡麗麗研究員主持完成的“大尺寸高性能激光釹玻璃批量制造關鍵技術及應用”項目榮獲2016年度上海市技術發(fā)明特等獎，這也是繼2014年陳賽娟院士之后又一位女科學家主持的項目榮獲特等獎。
西方實施技術封鎖和產(chǎn)品禁運
攻關克難 掌握全流程生產(chǎn)技術
激光裝置核心功能——釹玻璃元件
釹玻璃，一種含有稀土發(fā)光離子——釹離子的特殊玻璃。在技術研發(fā)中心，記者看到了由釹玻璃坯片與包邊玻璃構成的激光釹玻璃元件。標準的激光釹玻璃元件規(guī)格為810*460*40，紫紅色通透的釹玻璃，四周緊緊貼合著一圈淺綠色包邊玻璃。從外觀看來，釹玻璃除了色彩絢麗以外，和一般的玻璃貌似沒有其他區(qū)別。
“一塊釹玻璃從原材料到成品，需要耗費4—6個月時間。一旦開機制作，需要沒日沒夜持續(xù)工作，幾個月不能間斷。”胡麗麗告訴記者，上海光機所激光釹玻璃團隊已經(jīng)連續(xù)放棄了7個春節(jié)，堅守在崗位，堅守在高溫一線。
在與胡麗麗的交談中，記者了解到，激光釹玻璃可以在“泵浦光”的激發(fā)下產(chǎn)生激光或對激光能量進行放大，是激光器的“心臟”。胡麗麗說：“激光釹玻璃性能的好壞直接決定了激光裝置輸出能量的潛力和質量，是目前人類所知地球上能夠輸出最大激光能量的激光工作介質。”
在被稱為地球上的“小太陽”的激光慣性約束聚變裝置中，激光釹玻璃發(fā)揮著不可替代作用。胡麗麗表示，當數(shù)千片大口徑高品質的激光釹玻璃在裝置中，就像時刻準備一聲令下迸發(fā)戰(zhàn)斗力的“千軍萬馬”列陣，又像人類“心臟”一樣反復“搏動”和“接力”，將微不足道的激光能量放大到“小太陽”量級的能量。
西方實施技術封鎖和產(chǎn)品禁運
據(jù)記者了解，美國聯(lián)合日本和德國兩家國際頂級光學玻璃歷時6年完成了釹玻璃連續(xù)熔煉技術研發(fā)。該技術被譽為美國國家點火裝置（NIF，目前世界最大）七大奇跡之首。美國人曾總結說：“釹玻璃連續(xù)熔煉挑戰(zhàn)了光學玻璃制造技術的極限！”不過，針對該技術，西方對我國實施嚴格的技術封鎖和產(chǎn)品禁運。
“激光聚變應用的釹玻璃是磷酸鹽玻璃，磷酸鹽玻璃膨脹系數(shù)大、吸水性強，對耐火材料和電極腐蝕嚴重，易揮發(fā)；尺寸和光學均勻性要求較普通光學玻璃高一個量級，更為苛刻的是必須滿足激光性能的要求。”胡麗麗認為，激光玻璃連續(xù)熔煉需要攻克雜質控制以降低損耗、動態(tài)除羥基以滿足熒光壽命指標、除鉑顆粒以實現(xiàn)高激光通量、小流量大尺寸成型、無炸裂隧道窯退火系列相互制約的技術難題。
而在項目啟動前，上海光機所單片熔制技術生產(chǎn)率低、一致性和包邊差、監(jiān)測技術缺乏。也就是說，從產(chǎn)品性能到產(chǎn)能都無法滿足國家裝置需求。自我國啟動重大科技專項以來，國家對大尺寸高性能激光釹玻璃的提出了更為迫切的需求。如何突破美國對我國禁止輸出的釹玻璃連續(xù)熔煉技術變成上海光機所必須盡快解決的難題。
攻關克難 掌握全流程生產(chǎn)技術
1964年，自中國科學院上海光學精密機械研究所建所以來，形成了一支包括基礎研究、工藝技術、裝備研發(fā)和檢測技術研發(fā)在內的激光釹玻璃綜合研發(fā)隊伍，先后開展了硅酸鹽激光釹玻璃和磷酸鹽激光釹玻璃的研發(fā)工作。
據(jù)胡麗麗介紹，上海光機所圍繞大尺寸激光釹玻璃批量制造關鍵技術，對大尺寸激光釹玻璃批量制造涵蓋的連續(xù)熔煉、精密退火、包邊、檢測四大關鍵核心技術進行了持續(xù)攻關。10年來逐項打破國外技術封鎖，取得了以連續(xù)熔煉為核心的大尺寸激光釹玻璃批量制造關鍵技術的突破，實現(xiàn)了涵蓋大尺寸激光釹玻璃連續(xù)熔煉、包邊和高精度檢測的三項核心技術發(fā)明，自主發(fā)明并建成了具有中國特色的首條大尺寸激光釹玻璃連續(xù)熔煉線，實現(xiàn)了大尺寸激光釹玻璃的批量生產(chǎn)。
目前，上海光機所已成為國際上首家獨立掌握釹玻璃元件全流程生產(chǎn)技術的機構。批量制造的大尺寸N31激光釹玻璃已經(jīng)成功應用于我國“神光”系列裝置和用于開展前沿基礎研究的5拍瓦超強超短激光裝置。
部分指標國際領先
中國科學院組織的項目成果鑒定認為：“以連續(xù)熔煉技術為核心的大尺寸高性能激光釹玻璃批量制造是一項十分復雜的系統(tǒng)工程，創(chuàng)新性強，整體水平達到了國際先進，部分指標國際領先”。
胡麗麗告訴記者，產(chǎn)品核心技術指標中，受激發(fā)射截面等4項領先國外同類產(chǎn)品，其余與之相當，參數(shù)一致性較原來技術提高2-3倍，生產(chǎn)效率提高10倍。項目研制過程中獲得了9項授權發(fā)明專利，并制定了3個行業(yè)標準。
胡麗麗表示：該技術打破了國外的技術封鎖和產(chǎn)品禁運；滿足了我國激光聚變研究的重大戰(zhàn)略需求；推動了我國特種光學玻璃的技術進步、人才培養(yǎng)；在激光聚變、工業(yè)激光器等中得到應用，產(chǎn)生了4.12億元直接經(jīng)濟效益，5.65億元間接經(jīng)濟效益。
胡麗麗透露，基于重頻釹玻璃激光器的沖擊強化技術，今后將服務于我國的先進制造領域。
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