高功率高能激光技術(shù)及裝置是國防戰(zhàn)略和新興產(chǎn)業(yè)的制高點之一，對國家安全和國民經(jīng)濟建設(shè)具有重大支撐作用。中國激光薄膜器件的核心技術(shù)、關(guān)鍵工藝和高端器件長期受到國外封鎖與禁運，但數(shù)十年磨一劍，依靠不斷提升的自主研發(fā)實力，中國的激光薄膜技術(shù)已經(jīng)達到世界領(lǐng)先水平。
讓激光“萬宗歸一”的“獨門元件”
10月9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)院上海光學(xué)精密機械研究所中國科學(xué)院強激光材料重點實驗室薄膜光學(xué)實驗室（下稱“薄膜光學(xué)實驗室”）研制的激光反射薄膜元件再次以高達94J/cm2的功能性激光損傷閾值折桂，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%。
激光能量的高度集中會引起介質(zhì)內(nèi)部或表面的局部變形甚至完全被損壞。激光損傷閥值是指介質(zhì)在單位面積上所能承受的最大激光功率。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。
薄膜光學(xué)實驗室學(xué)術(shù)總顧問范正修研究員向第一財經(jīng)記者介紹道，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?！案吖β始す夥瓷浔∧な俏ㄒ荒芷仁怪话粗本€前行的強激光按照人類意志改變行徑的‘獨門元件’。為此，高功率激光反射薄膜不但需要抵擋住高能激光的沖擊，保障不會傷害到高功率激光裝置自身，而且還要高效地引導(dǎo)激光的方向，使得入射到它表面的激光完全按照人們的意志，‘萬宗歸一’有次序地奔赴同一靶點?！狈墩拚f道。
過去很長一段時間，我國的高功率激光器、激光雷達、激光測距、激光切割等裝置一直存在突出的薄膜器件損傷問題，導(dǎo)致激光系統(tǒng)無法長時間滿負(fù)荷運行，這已成為制約高功率高能激光技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的瓶頸。
但近年來，激光技術(shù)的迅速發(fā)展推動了光學(xué)薄膜空前的進步。應(yīng)用于高功率激光系統(tǒng)的光學(xué)薄膜，還需同時具有高的激光損傷閾值和低的薄膜應(yīng)力。中科院光機所薄膜光學(xué)實驗室，隸屬于中國科學(xué)院強激光材料重點實驗室，致力于研發(fā)高功率、超強超快和空間等激光系統(tǒng)所需的薄膜元件。
范正修研究員對第一財經(jīng)記者表示：“中國在國際范圍內(nèi)的激光薄膜損傷閾值提升競爭中，從跟跑、并跑，最終實現(xiàn)超越，并通過本次競賽的絕對優(yōu)勢強化了我國在本領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位?！彼€告訴第一財經(jīng)記者，實驗室研制的薄膜元件基本能用于所有的激光領(lǐng)域，長波從幾個微米，到短波X射線基本都能夠覆蓋。
打破封鎖 半個世紀(jì)磨一劍
“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，涉及多學(xué)科交叉，極其復(fù)雜，難度極大?！北∧す鈱W(xué)實驗室項目帶頭人邵建達研究員告訴第一財經(jīng)記者。當(dāng)今世界規(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，其中有數(shù)千件米級尺寸薄膜元件和數(shù)萬件中小口徑薄膜元件。
長期以來，西方國家對我國實施嚴(yán)密的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運?，F(xiàn)在薄膜光學(xué)實驗室憑借半個世紀(jì)的努力，攻堅克難，終于提出并逐步完善了激光薄膜研制全流程控制的系統(tǒng)工程解決方案，攻克了系列關(guān)鍵技術(shù)難題，成功建立了應(yīng)用基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與工程應(yīng)用的自主創(chuàng)新生態(tài)鏈，取得了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的重大創(chuàng)新成果。
根據(jù)國家統(tǒng)計局、科學(xué)技術(shù)部和財政部聯(lián)合發(fā)布的最新《2017年全國科研經(jīng)費投入統(tǒng)計公報》顯示，2017年，我國研究與試驗發(fā)展（R&D）經(jīng)費投入總量超過1.76萬億元，同比增長12.3%；R&D占GDP比重超過2%，再創(chuàng)歷史新高。投入總量與美國差距正在逐年縮小。
作為激光技術(shù)發(fā)展的支撐基礎(chǔ)，上海光機所薄膜光學(xué)實驗室與建所同步，也是我國第一支專業(yè)從事激光薄膜研究的團隊，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。
激光是科學(xué)研究的重要工具，許多研究需要將短脈沖的功率以幾何級數(shù)放大，然而峰值功率過強的脈沖光會損害光放大的晶體媒介。科學(xué)家就想出了一個非常聰明的辦法，先將短的無啁啾脈沖拉伸成長的啁啾脈沖，降低其峰值功率，等放大后，再壓縮回短的無啁啾脈沖。這就是啁啾脈沖放大技術(shù)（CPA）的由來。
今年剛剛公布的諾貝爾獎物理學(xué)獎將另一半授予了啁啾脈沖放大技術(shù)（CPA）的發(fā)明者——法國高等科技學(xué)院（ENSTA）極端光研究所所長、巴黎綜合理工學(xué)院教授Gérard Mourou和他的學(xué)生、加拿大滑鐵盧大學(xué)的國際著名光學(xué)專家、美國光學(xué)學(xué)會前主席Donna Strickland，表彰他們發(fā)明了這種能生成高強度，超短光脈沖的方法。這也是21世紀(jì)以來，諾貝爾物理學(xué)獎第六次頒給光學(xué)相關(guān)領(lǐng)域。
中科院上海光機所所長李儒新此前接受采訪時對第一財經(jīng)表示：“超強激光光源研究正處于取得重大科技突破和開拓重大應(yīng)用的前夜，國際上競爭態(tài)勢異常激烈，我國在超強激光裝置的研制方面有很好的基礎(chǔ)和特色，該領(lǐng)域是我國科學(xué)家可望取得重大突破并在國際上躋身最前列的前沿科技領(lǐng)域?！?/p>
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