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我国的激光研究

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qiugb 发表于 2008-11-15 18:56 | 显示全部楼层 |阅读模式

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“神光”计划

——惯性约束核聚变激光驱动装置
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工程总投资:—
工程期限:1980年——2030年



                               
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“神光”高能激光系统的球形真空靶室和光学设备。

[ 本帖最后由 qiugb 于 2008-12-5 21:56 编辑 ]
 楼主| qiugb 发表于 2008-11-15 18:58 | 显示全部楼层
“激光”一词是“LASER”的意译。LASER原是Light amplification by stimulated emissi on of radiation取字头组合而成的专门名词,在我国曾被翻译成“莱塞”、“光激射器” 、“光受激辐射放大器”等。1964年,钱学森院士提议取名为“激光”,既反映了“受激辐射”的科学内涵,又表明它是一种很强烈的新光源,贴切、传神而又简洁,得到我国科学界的一致认同并沿用至今。
  世界第一台激光器问世是在1960年6月,中国第一台激光器是在1961年9月。从1961年中国第一台激光器宣布研制成功至今,我国形成了门类齐全、水平先进、应用广泛的激光科技领域,并在产业化上取得可喜进步,可以说,在起步阶段我国的激光技术发展迅速,无论是数量还是质量,都和当时国际水平接近,一项创新性技术能够如此迅速赶上世界先进行列,在我国近代科技发展史上并不多见。这些成绩的取得,尤其是能够把物理设想、技术方案顺利地转化成实际激光器件,主要得力于我国多年来在技术光学、精密机械和电子技术方面积累的综合能力和坚实基础。


                               
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上海光机所
我国早期激光技术的发展
  1957年,王大珩等在长春建立了我国第一所光学专业研究所——中国科学院长春光学精密仪器机械研究所(简称“长春光机所”)。在老一辈专家带领下,一批青年科技工作者迅速成长,邓锡铭是其中的突出代表。早在1958年美国物理学家肖洛、汤斯关于激光原理的著名论文发表不久,他便积极倡导开展这项新技术研究,在短时间内凝聚了富有创新精神的中青年研究队伍,提出了大量提高光源亮度、单位色性、相干性的设想和实验方案。1960年世界第一台激光器问世。1961年夏,在王之江主持下,我国第一台红宝石激光器研制成功。此后短短几年内,激光技术迅速发展,产生了一批先进成果。各种类型的固体、气体、半导体和化学激光器相继研制成功。在基础研究和关键技术方面、一系列新概念、新方法和新技术(如腔的Q突变及转镜调Q、行波放大、铼系离子的利用、自由电子振荡辐射等)纷纷提出并获得实施,其中不少具有独创性。
  同时,作为具有高亮度、高方向性、高质量等优异特性的新光源,激光很快应用于各技术领域,显示出强大的生命力和竞争力。通信方面,1964年9月用激光演示传送电视图像,1964年11月实现3~30公里的通话。工业方面,1965年5月激光打孔机成功地用于拉丝模打孔生产,获得显著经济效益。医学方面,1965年6月激光视网膜焊接器进行了动物和临床实验。国防方面,1965年12月研制成功激光漫反射测距机(精度为10米/10公里),1966年4月研制出遥控脉冲激光多普勒测速仪。

                               
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我国各类激光器的“第一台”
第一台固体红宝石激光器  1961年9月  王之江等
第一台He-Ne激光器       1963年7月  邓锡铭等
第一台掺钕玻璃激光器    1963年6月  干福熹等
第一台GaAs同质结半导体激光器 1963年12月 王守武等
第一台脉冲Ar+激光器     1964年10月 万重怡等
第一台CO2分子激光器     1965年9月  王润文等
第一台CH3I化学激光器    1966年3月  邓锡铭等
第一台YAG激光器         1966年7月  屈乾华等

[ 本帖最后由 qiugb 于 2008-11-15 19:07 编辑 ]
 楼主| qiugb 发表于 2008-11-15 18:59 | 显示全部楼层
激光技术的发展  中国激光科技从一开始就得到了国家的高度重视。1964年,中国科学院上海光学精密机械研究所(简称“上海光机所”)成立。1964年国家启动“6403”高能钕玻璃激光系统,建成了具有工程规模的大口径(120毫米)振荡—放大型激光系统,最大输出能量达32万焦耳;改善光束质量后达3万焦耳。成功地进行了打靶实验,室内10米处击穿80毫米铝靶,室外2公里距离击穿0.2毫米铝耙,并系统地研究了强激光辐射的生物效应和材料破坏机理。最后从技术上判定热效应是根本性技术障碍,于1976年下马。这一项目使我国激光技术科研水平上了一个台阶。

                               
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中国核科学奠基人——王淦昌院士,和中国应用光学奠基人——王大珩院士
高功率激光和核聚变研究
1964年王淦昌独立提出激光聚变倡议,1965年立项开始研究。经几年努力,建成了输出功率100亿瓦的纳秒级激光装置,并于1973年5月首次在低温固氘靶、常温氘化锂靶和氘化聚乙烯上打出中子。1974年研制成功我国第一台多程片状放大器,把激光输出功率提高了10倍,中子产额增加了一个量级。在国际上向心压缩原理解密后,积极跟踪并于1976年研制成六束激光系统,对充气玻壳靶照射,获得了近百倍的体压缩。这一系列的重大突破,使我国的激光聚变研究进入世界先进行列,也为以后长期的持续发展奠定了基础。我国的激光科技事业,虽然也遭遇了“文革”十年浩劫,但借助于重点项目的支撑,仍艰难地生存了下来并取得了可贵的进展。
改革开放后,我国激光技术获得了空前发展的机遇。1980年5月,分别在上海、北京举行了第一次国际激光会议,与会代表218人(国外66人),邓小平同志亲切接见了与会中外代表。1983年在广州和1986年在厦门又举行了第二次、第三次国际会议,改变了我国的激光技术多年来封闭运转的局面,开始走向世界。先后成立了一批国家重点实验室、开放实验室、国家工程研究中心和产学研组织。在多项国家级战略性科技计划中,激光技术受到重视。“863”计划七大领域中有激光技术和光电子技术(包括用于信息领域的激光技术),1995年又增列了“惯性约束聚变”主题。国防预研光电子技术作为跨部门项目正式立项,其中也包括激光技术。国家“六五”和“七五”攻关计划,激光技术被列为重大项目。

惯性约束聚变激光驱动器

    人类的能源从根本上说来自核聚变反应,即发生在太阳上的“轻核聚变”。人类已经在地球上实现了不可控的热核反应,即氢弹爆炸。要获得取之不尽的新能源,必须使这一反应在可控条件下持续地进行。为实现可控核聚变有两种方法,一是科学家们用托卡马克装置开展“磁约束聚变”的研究。另一条技术路线于20世纪60年代初提出的“激光惯性约束核聚变”。

    惯性约束核聚变( Inertial Confined Fusion ICF )的基本原理是:使用强大的脉冲激光束照射氘、氚燃料的微型靶丸上,在瞬间产生极高的高温和极大的压力,被高度压缩的稠密等离子体在扩散之前,向外喷射而产生向内聚心的反冲力,将靶丸物质压缩至高密度和热核燃烧所需的高温,并维持一定的约束时间,完成全部核聚变反应,释放出大量的聚变能。然而聚变反应所要求的条件却极为苛刻。首先要有1亿度左右的高温;其次,参与反应的粒子密度要足够高并能维持一定的反应时间,即‘nτ’值要达到1百万亿(秒/厘米3)以上,这就是著名的劳逊判据。一些国家的实验室已经在这类激光装置上作了大量的基础研究工作。美国、法国等已着手建造更大规模的巨型激光器,期望能够实现激光热核“点火”。

    我国从上世纪60年代即开始惯性约束聚变的研究,在王淦昌、王大珩的指导下,中国科学院和中国工程物理研究院从80年代开始联合攻关,上海光机和长春光机都是协作单位。六十年代初,我国激光聚变研究刚刚起步的时候,钱学森院士就形像地指出:你们的事业是在地球上人造一个小太阳!ICF研究中关键设备是大功率的激光器。
 楼主| qiugb 发表于 2008-11-15 19:01 | 显示全部楼层

                               
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神光I的主放大系统
神光-Ⅰ
   1964年,我国著名核物理学家王淦昌院士独立地提出激光聚变思想,并建议了具体方案. 按照这一创议,在我国第一个激光专业研究所-中国科学院上海光机所开始了高功率激光驱动器的研制和应用并于 1971年获得氘-氘碰撞中子. 1978年中国工程物理研究院和中国科学院携手合作, ICF研究进入了全面发展的新阶段。近廿年来, 致力于研制和应用钕玻璃激光驱动器 -“神光”系列装置, 取得了显著进展, 推动了我国惯性约束聚变实验和理论研究, 并在国际上占有一席之地。

    1977年,上海光机所利用1千亿瓦的6束激光系统装置,对充气玻壳靶照射获得了近百倍的体压缩。使我国的激光聚变研究进入了逐级论证向心聚爆原理的重要发展阶段,为以后长期的持续发展奠定了基础。1980年,王淦昌提出建造脉冲功率为1万亿瓦固体激光装置的建议,称为激光12号实验装置(神光I)。激光12号实验装置是建立在中国科学院上海光机所的一台大型高功率激光实验装置,位于上海市嘉定区清河路390号光机所内,1983年由上海光机所设计,总建筑面积4612平方米,为4层钢筋混凝土框架结构,总高度15米。该装置输出两束口径为200mm的强光束,每束激光的峰功率达1万亿瓦,脉冲宽度有1ns和100ps两种,波长为1.053μm的红外光,可倍频到0.53μm绿光。实验室内配有物理实验靶室及全套诊断测量设备,能开展激光加热与压缩等离子物理现象的研究和激光X光谱等基础研究工作。

    1985年7月,激光12号装置按时建成并投入试运行。试运行中成功地进行了三轮激光打靶试验,取得了很有价值的结果,达到了预期目标。该装置是中国规模最大的高功率钕玻璃激光装置,在国际上也是为数不多的大型激光工程。它由激光器系统、靶场系统、测量诊断系统和实验环境工程系统组成。输出激光总功率达1万亿瓦量级,而激光时间只有一秒钟的十亿分之一到百亿分之一。可用透镜聚焦到50毫微米的尺寸上,能产生10万亿亿瓦/厘米2的功率密度。将这样的光束聚焦在物质的表面,可以产生上千万度的高温,并由此产生强大的冲击波和反冲击压力。该装置的高精度靶场系统,能适应0.1毫米量级的微球靶、黑洞靶、台阶靶、各类X光靶等多种靶型的实验需要,并具有单束、双束及两路并束激光打靶的功能,为进行激光核聚变新能源研究及其他多种物理研究得供了重要实验手段。1987年6月通过国家级的鉴定。

    它的建成为进行世界前沿领域的激光物理试验提供了有利的手段,对尖端科研和国民经济建设均具有重要意义。1986年夏天,张爱萍将军为激光12号实验装置亲笔题词“神光”。于是,该装置正式命名为神光-Ⅰ。1989年起,神光I直接驱动获5000000中子产额,间接驱动获10000中子产额,冲击波压强达0.8TPa,获近衍射极限类氖锗X光激光增益饱和。1990年,神光I获得国家科技进步奖一等奖。

                               
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球形真空靶室

[ 本帖最后由 qiugb 于 2008-11-15 19:06 编辑 ]
 楼主| qiugb 发表于 2008-11-15 19:03 | 显示全部楼层
神光-Ⅱ    1993年,国家“863”计划确立了惯性约束聚变主题,进一步推动了国家惯性约束聚变研究和高功率激光技术的发展。1994年,神光-Ⅰ退役。神光-Ⅰ连续运行8年,在激光惯性约束核聚变和X射线激光等前沿领域取得了一批国际一流水平的物理成果。1994年5月18日,神光Ⅱ装置立项,工程正式启动,规模比神光-Ⅰ装置扩大4倍。

    神光Ⅱ装置采用了国产高性能元器件,独立自主解决了一系列的科学技术难题,达到国际最先进的高功率固体激光驱动器水平,实现我国这一领域新的跨越。该系统由激光器系统、靶场系统、能源系统、光路自动准直系统、激光参数测量系统以及环境、质量保障等系统组成,集成了数百台套的各类激光单元或组件,在空间排成8路激光放大链,技术参数与当今世界上最先进的在运行的美国OMEGA装置相当。2000年,神光Ⅱ装置8路基频功率达到8万亿瓦,开始试运行打靶。2000年起,直接驱动获40亿中子产额,间接驱动获1亿中子产额,直接驱动冲击波压强达1.5TPa,间接驱动冲击波压强达3.7TPa。2001年8月,神光Ⅱ装置建成,总输出能量达到6千焦耳/纳秒,或8万亿瓦/100皮秒,总体性能达到国际同类装置的先进水平。

“神光Ⅱ”的数百台光学设备集成在一个足球场大小的空间内。神光Ⅱ能同步发射8束激光,在约150米的光程内逐级放大:每束激光的口径能从5毫米扩为近240毫米,输出能量从几十个微焦耳增至750焦耳/束。当8束强激光通过空间立体排布的放大链聚集到一个小小的燃料靶球时,在十亿分之一秒的超短瞬间内可发射出相当于全球电网电力总和数倍的强大功率,从而释放出极端压力和高温,辐照充满热核燃料气体的玻璃球壳,急速压缩燃料气体,使它瞬间达到极高的密度和温度,从而引发热核聚变。神光Ⅱ已实现“全光路自动准值定位”,实验中能及时纠正因震动和温度变化而带来的仪器微偏,使输出激光经聚焦后可精确穿过一个约0.3毫米的小孔,仅比一根头发丝略粗一点。

判断超短超强激光系统的性能有两个重要技术指标:一是时间尺度,二是输出功率。2004年4月,神光Ⅱ装置成功突破100万亿瓦大关,输出峰值功率达到120万亿/36飞秒。目前,国际上只有少数发达国家的著名实验钛宝石激光装置输出功率超过100万亿瓦。这意味着神光Ⅱ在1000万亿分之36秒的超短瞬间内,迸发出相当于全球电网发电总和数十倍的强大功率。这种极端物理条件,自然界中只有在核爆中心、恒星内部和宇宙黑洞边缘才能存在。上海光机所强光光学重点实验室科技人员屡屡刷新这两大指标,在不到10平方米的光学平台上创造出一次又一次“更快更强”的奇迹。2006年4月13日,神光Ⅱ装置新添的第9束激光输出能量打破纪录,较此前提高了5.8倍,第9路光束口径,由前8路的每束190毫米增至310毫米,单路能量输出达5100焦耳,离为核聚变“点火”更近一步。

                               
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神光Ⅱ的主放大系统
截至2006年,神光Ⅱ装置已经累计提供运行打靶3000多发次。开展了惯性约束聚变、X光激光等研究约30轮物理实验,获得具有十分重要意义的结果。其中激光惯性约束直接驱动打靶,获得单发40亿中子,是国际同类装置获中子产额的最好水平。开展的物理实验为我国ICF研究做出了重大贡献,标志着我国激光惯性约束实验已经真正跃上了一个短波长、大功率激光打靶的新阶段,对提高综合国力具有重要意义。

不论是国外还是国内,巨型激光驱动器都是综合国力的反映,能够代表一个国家在这一领域的科技水平。它的研制对相关科学技术有重大的带动作用。神光Ⅱ装置的研制不仅为即将建造的下一代激光装置提供极为宝贵的科学技术经验,而且带动了我国材料科学(激光玻璃、激光晶体、非线性晶体)、精密光学加工与检验(λ/10高平面度、低粗糙度、大口径光学元件研磨技术、金刚石车床飞刀切削大口径KDP晶体技术)、介质膜和化学膜层技术、高质量大口径氙灯工艺、精密机械和装校工艺及高压电能源系统、快速电子学、控制电子学、二元光学技术等相关学科或技术的跨越式发展。而这些相关学科技术在国民经济中的应用前景将是相当可观的。

                               
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国产450mm×500mm×1000mm大KDP晶体,大口径磷酸二氢钾(KDP)晶体是唯一可用作激光约束核聚变中Pockels盒和倍频器件的晶体材料,但是KDP晶体本身具有质软、易潮解、脆性高、对温度变化敏感、易开裂等一系列不利于光学加工的特点,也是ICF光学元件制造中公认的最困难的环节。
 楼主| qiugb 发表于 2008-11-15 19:09 | 显示全部楼层
神光-Ⅲ
    1995年,激光惯性约束核聚变在“863计划”中立项,我国科研人员开始研制跨世纪的巨型激光驱动器——“神光-Ⅲ”装置,计划建成十万焦耳级的激光装置。2007年2月4日,中物院神光Ⅲ激光装置实验室工程举行了盛大的开工奠基仪式。该工程位于绵阳中国工程物理研究院内,建筑面积28154m2,平面布置:呈长方形布置,建筑物总长178m,总宽75m,建筑结构十分复杂。规划中的“神光-Ⅲ”装置是一个巨型的激光系统,比当前世界最大的NOVA装置还要大一倍多。原计划它具有60束强光束,紫外激光能量达60KJ,质量和精密性要达到廿一世纪的国际先进水平,现在该计划可能已经进一步修改,以提高能量规模。惯性约束聚变点火工程(2020年)被已确定为《国家中长期科学和技术发展规划》的十六项重大专项之一。


    目前,神光-Ⅲ原型装置“十五”建设目标已圆满完成,达到“8束出光,脉冲-万焦耳”的水平,标志着我国成为继美、法后世界上第三个系统掌握新一代高功率激光驱动器总体技术的国家,使我国成为继美国之后世界上第二个具备独立研究、建设新一代高功率激光驱动器能力的国家。

     神光Ⅲ装置是世纪之交我国历史上光学领域最宏伟的科学工程,必将全面带动相关科学技术攀登世界水平,是我国综合国力在科技领域的标志性体现,其作用和意义不亚于当年的“两弹”。这是挑战也是机遇,在王淦昌、王大珩、于敏等老一辈科学家带领下,已奋斗了三十多年,取得瞩目成果,而这只不过是序幕,需要几代人的不懈努力。根据规划,我国在2010年前后还将研制“神光IV”核聚变点火装置。

                               
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生长中的KDP晶体

                               
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神光 加工好的Φ380mm成品晶片
 楼主| qiugb 发表于 2008-11-15 19:10 | 显示全部楼层
我国激光核聚变大事记
1964年,王淦昌提出了研究激光聚变的倡议。
1965年,上海光机所开始用高功率钕玻璃激光产生激光聚变的研究。
1973年5月,上海光机所建成两台功率达到万兆瓦级的高功率钕玻璃行波放大激光系统。
1974年,上海光机所研制成功毫微秒10万兆瓦级6路高功率钕玻璃激光系统,激光输出功率提高了10倍。
1980年,王淦昌提出建造脉冲功率为1万亿瓦固体激光装置的建议,称为激光12号实验装置。
1987年6月27日,神光I通过了国家级鉴定。
1994年,神光I退役,神光I连续运行8年。
1994年5月18日,神光Ⅱ装置立项,工程正式启动。
2001年8月,神光Ⅱ装置建成,总体性能达到国际同类装置的先进水平。
2007年2月4日,中物院神光Ⅲ激光装置实验室工程举行了开工奠基仪式。
 楼主| qiugb 发表于 2008-11-15 19:11 | 显示全部楼层

                               
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1999年6月,NIF在安装10米直径的靶室,这个球形真空容器由18个四英寸厚的铝制造组装,重量超过130吨。

美国国家点火装置(NIF)
  美国国家点火装置(NIF)是是与“神光”计划一样的工程,由位于美国加利福尼亚州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室研制。该计划自1994年开工以来延期了很多次,它最终的目标是2010年实现聚变反应,并达到平衡点,即激光在聚变反应中产生的能量大于它们所消耗的能量。该计划建造和运行花费超过35亿美元,容纳NIF装置的建筑物长215米,宽120米,相当于三个足球场。
美国国家点火装置的实验过程为:先将外部激光增强10000倍,然后将一束激光分离为48束激光,再增强,进一步分离为192束激光,其总能量增加到原来能量的3000万亿倍,再聚焦到直径为3毫米的氘氚小丸上,产生1亿度的高温,压力超过1000亿个大气压,进而引发核聚变。每束激光发射出持续大约十亿分之三秒、蕴涵180万焦耳能量的脉冲紫外光——这些能量是美国所有电站产生的电能的500倍还多。当这些脉冲撞击到目标反应室上,它们将产生X光。这些X光会集中于位于反应室中心装满重氢燃料的一个塑料封壳上。X光将把燃料加热到一亿度,并施加足够的压力使重氢核生聚变反应。释放的能量将是输入能量的15倍还多。这是因为激光在镜面之间来回反射,并通过3000块磷酸盐玻璃,其中的钛原子会使激光束扩大。利弗莫尔有850名科学家和工程师。另外大约有100名物理学家在那里设计实验。NIF的问题是它的激光每几小时只能发射一次。Mercury激光的方案已经在计划中。它不一定比NIF更大,它的目标是每秒钟发射10次脉冲。

                               
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NIF激光试验与靶区建设的规模相当于3个足球场
 楼主| qiugb 发表于 2008-11-15 19:12 | 显示全部楼层
国际上已投入运行的激光器和计划建造的巨型装置,归纳为下列两表。激光装置国家及实验室      输出能量  束数  建成时间
GEKKO-XII日本大阪大学ILE  15KJ/3ω  12   1983
PHEBUS法国里梅尔实验室    10KJ/3ω   2
VULCAN英国卢瑟福实验室     2KJ/3ω   8
HELEN英国原子武器中心      1KJ/1ω   1
NOVA美国里弗莫尔实验室    40KJ/3ω  10   1984
OMEGA美国罗彻斯特大学LLE  30KJ/3ω  60   1995
Beamlet美国里弗莫尔实验室6.4KJ/3ω   1   1994

计划建造的巨型钕玻璃激光装置
装置名称国家及实验室 能量/波长 束数 预定进度
NIF美国里弗莫尔     1.8MJ/3ω    192  2002
MLF法国核武器所     1.8MJ/3ω    240  2005
100-TW英国武器中心>100KJ/3ω     32
日本大阪大学      >100KJ/3ω         尚未批准

                               
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大型KDR晶体,重量近800磅,通过新开发的快速生长过程,只需要两个月,采用常规方法需要两年。每个晶体切成40厘米的方形水晶板,NIF大约需要600块。

                               
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左图是一个镀金的NIF黑腔,右图是一个直径4mm的试验胶囊,试验时这个内部充满氘和氚的气体的胶囊将被塞入镀金黑腔,接受强激光的辐照,一旦NIF点火成功,发生核聚变,就会形成强大的能量。

                               
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这是美国桑迪亚国家实验室(Sandia National Lab)中运行的Z机器创造了一团异常炽热的电浆。这团电浆温度超过了20亿度,使得它成为地球历史上最热的东西,在极短的时期内,其温度比恒星内部还热。上面图像中,Z机器试验是通过聚集2000万安培电流进入到一个由磁场远程限制的小区域中,从而制造出了高温。Z机器的名字是从垂直的电线而来的。在意外的强大的试验中包含了爆炸,Z机器释放的电量功率是地球总电量的80倍。Z机器试验有助于了解太阳耀斑的物理学原理,设计更有效率的核聚变电站,在极度炽热状态下测试材料,以及为计算机模拟核爆炸收集数据。
 楼主| qiugb 发表于 2008-11-15 19:13 | 显示全部楼层

                               
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美制GBU-12-B“宝石路”系列激光制导炸弹,是美国于60年代中期,在MK80系列标准炸弹基础上加装激光制导系统和弹翼而发展成的一种精确打击武器,已发展了三代。

                               
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国产“雷霆”-2  500公斤级激光制导炸弹

                               
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国产FT系列激光精确制导炸弹
 楼主| qiugb 发表于 2008-11-15 19:16 | 显示全部楼层
转帖,很强
 楼主| qiugb 发表于 2008-12-5 21:51 | 显示全部楼层
中国自主研发高性能光纤激光器打破国际垄断格局  

www.chinaequip.gov.cn  2008-12-05 来源:新华网   


    新华网武汉12月5日电(记者戴劲松)由武汉华工激光工程有限责任公司主持研制的“25W脉冲光纤激光器”“100W连续光纤激光器”,日前通过湖北省科技厅组织科技成果鉴定,这不仅意味着中国诞生了首家自主研发高性能光纤激光器的企业,而且还打破了发达国家长期垄断光纤激光器技术的格局。

    和传统固体激光器相比,光纤激光器的体积更为小巧,电耗降低10倍,光束质量优异,使用寿命长,正成为工业激光领域的新宠,在工业制造、精密材料加工、医疗、军事装备等领域有着广泛应用。此前,中国商用光纤激光器全部依赖进口。

    中国激光界著名学者姚建铨院士、刘颂豪院士、李鸿志院士等为代表的专家鉴定组一致认为:华工激光研发的两款光纤激光器填补了国内空白,主要技术指标已达到了同类激光器的先进水平,这标志着中国在高性能激光器领域掌握了核心技术,对中国新型激光装备制造将产生重要影响。

    “十一五”期间,中国光纤激光器年需求量在5000台以上。华工激光有关负责人透露,华工激光已开始建设净化车间,生产这两款光纤激光器,并将在此基础上继续开发“1KW至5KW的连续光纤激光器”。
ajie1a 发表于 2008-12-5 23:30 | 显示全部楼层
原帖由 qiugb 于 2008-11-15 18:58 发表
.... 1965年12月研制成功激光漫反射测距机(精度为10米/10公里), ....


据我了解,到了八十年代我国还从英国进口并且仿制85手持激光测距仪。看来从实验室到实用距离巨大。
 楼主| qiugb 发表于 2008-12-24 21:43 | 显示全部楼层
中科院上海光学精密机械研究所


蓝宝石晶体是综合性能最好、使用最广泛的氧化物衬底材料,主要用作氮化物半导体衬底、大规模集成电路衬底等,其国内外市场是长期的、永久的。蓝宝石晶体还是红外军用装置、导弹、潜艇、卫星空间技术、探测和高功率强激光等的窗口材料,优质光学材料,耐磨轴承材料等。

  70年代末,上海光机所创立了导向温梯法(TGT),88年获得专利权。在“八五”和“九五”863计划的支持下,用温梯法成功生长了尺寸达 Φll5x80mm3的大尺寸优质蓝宝石晶体,晶体外形完整,等径部位不开裂。分析比较了不同纯度的Al2O3原料对晶体质量的影响。建立了特殊的高温退火装置,耐火温度>1600℃。通过以上工艺,已经成功地解决了蓝宝石晶体的着色现象,并极大地减小了晶体的光吸收。较好地解决了大尺寸蓝宝石晶体的加工问题,面形精度获得明显提高。本项目生产出的蓝宝石晶体具有国际领先水平,标准化蓝宝石衬底φ50X0.4mm已达到产业化水平,更大尺寸(第二代和第三代)的蓝宝石衬底和特殊要求的钛宝石晶体正在发展之中。

  目前四英寸蓝宝石晶体的研制取得以下研究成果:
  1、稳定生长尺寸≥Φ120x80mm的优质Al2O3晶体,成品率≥80%。
  2、大面积光学均匀性Δn<10-5;光损耗<10-4/cm;
  3.位错密度:≤5xlo2/m2;双晶衍射摇摆曲线: FWHM≤20"
  4.美国 LIGO工程对于我研究小组生长的大尺寸蓝宝石晶体Φll0×80mm进行了1064nm处的弱吸收测试,结果:吸收系数为35-65pp/cm,优于美国 CRYSTAL SYSTEM Inc.(CSI)公司提供的样品(80ppm/cm)。)通过改进生长工艺,建立更合适的温度梯度,有效地提高了蓝宝石晶体的光学均匀性,PV值达 17nm,优于美国CSI公司的30nm。
  5、已向美国国家自然科学基金委重大项目LIGO计划提供大尺寸蓝宝石晶体样品,并己提出了第二期研究计划。
  6.向国内从事GaN的研究单位提供各类蓝宝石衬底基片100多片。
  7、将向国家反导、反卫星"氧一碘强激光工程"项目提供5块Φ100mm左右的大尺寸晶体作强激光窗口
 楼主| qiugb 发表于 2009-9-24 15:05 | 显示全部楼层
国防高科技战线上的青年楷模
                                             ——记范国滨同志先进事迹
      范国滨,男,北京市人。1958年4月出生, 1975年参加工作。共产党员、研究员、硕士生导 师。现任中国工程物理研究院应用电子学研究所所长, 863计划激光工程中心主任和××× 主题激光技术总体专题专家组副组长。
      范国滨同志82年1月毕业于国防科技大学自动控制系导弹飞行器与控制专业。毕业后,他怀抱献身国防、振兴中华的志向来到地处偏僻山区的中国工程物理研究院工作。二十年来,他谦虚质朴,吃苦耐劳;爱岗敬业,勤奋工作;业务上精益求精,善于发现问题和解决问题,富于创新精神;善于团结同志、有良好的职业道德,是一位在科技岗位上做出了重要贡献的科研骨干和学科带头人。
       一、 迎接挑战   向高技术新领域攀登的好青年
      范国滨同志从86年参加高技术研究以来,他撰写并发表了数十篇颇有价值的研究报告和学术论文,还是三本专题研究报告的主要撰写人之一,曾多次获得国防科工委的表彰及国家级和部级科技进步奖多项。被评为院“八五”期间的先进工作者和国家高技术“863”计划“七五”、“八五”期间的先进工作者,荣获863计划突出贡献奖。
      来到范国滨同志曾经工作过的科研室采访,大家对他那种火一样的工作热情和关心集体胜过关心自己的无私精神无不交口称赞,他真是做到了工作第一、集体第一、他人第一。自从他担任室主任和支部书记以后,既要完成自己所承担的课题,又要组织全室同志完成任务,还要统筹安排室里的党团组织等活动,工作任务十分繁重。一些光学实验必须晚上进行,他便同大家一起干到次日凌晨三四点,其他同志回家可以休息到中午,而他却回家只休息一会儿就又按时来到办公室开始了紧张的工作。同室的年轻同志说:“我们的范主任对待工作好像永远有使不完的劲。”在××××实验出场前的几天,范国滨同志突发高烧达40℃,连日不退,大家都为他担心,但他却在病情稍减的情况下又坚持和大家一起投入了紧张的出场准备工作。范国滨同志就是这样一个把科研室当成了自己的家,一心扑在事业上的实干家。
××××实验是我国某激光技术研究中的第一次外场实验,总体控制是整个实验中的重要环节之一。作为课题负责人的他深知自己责任重大,多少个日日夜夜忙碌在办公室与实验室,挑灯夜战查资料、作方案,刻苦钻研,与课题组成员一起讨论、一起做实验。他提出了主从式总控计算机网络系统方案,并建立了长距离、多点下位机与主控机的网络通讯数码信息交换系统,以及x弹点火控制信号采用二次触发与自锁的技术;实现了系统工作状态的自动查询与显示记录设计方法等。“功夫不负有心人”,他和课题组人员共同努力,出色地完成了总控系统方案设计与研制和调试任务。该系统首次应用于外场实验,控制成功率达到了百分之百,为××××实验的全面成功发挥了重要作用,也为后来的PTIE系列实验的总体控制打下了良好的基础。该项目荣获科工委科技进步二等奖。作为××××实验的主要参加人和完成人,他荣获国家科工委科技进步一等奖和国家科技进步二等奖。
      97年初,范国滨同志又担任“××实验某课题负责人。该系统集光机电自动控制于一体,并对系统的可靠性、稳定性和跟踪精度等,都有很高的要求。面对新的挑战,他没有退却,而是以百倍的信心、百倍的努力,全身心的投入到工作之中。该课题在国内首次成功地研制出了具有高度自动化和智能化的光机电一体化的实验平台,提出了控制系统抗干扰的技术措施等。此成果在××实验中,成功地实现了可靠的自动跟踪,解决了载体随机抖动、噪声影响、控制系统抗干扰等技术问题,使整个系统工作正常,满足了该项实验的总体要求。在××正式实验中,范国滨同志担任应用电子学研究所作业组组长及参试项目的技术负责人,圆满完成了此次实验所承担的任务,为××实验的成功做出了贡献。
        二、脱颖而出  脚踏实地干事业的专家型领导
      1997年4月,范国滨同志担任中物院应用电子学研究所副所长,作为主管高技术的副所长和总体专题副组长,他要参与技术发展方向的统筹规划,组织实施全所的高技术工作,作为年轻的学科带头人,他还是三个科研课题的负责人。业务范围再度拓宽,他肩上的担子更重了。
      ××××和××××外场实验是国家863计划×××主题十分重要的两次试验,是一项多学科、多门类、技术含量高,综合性强的系统工程。范国滨带领应用电子学研究所参试人员发扬了“全国一盘棋,优势互补”的精神,在实验中注意加强团结,服从大局,并做好组织协调工作,出色地完成两次试验。为按时完成×机的研制与试验,保证××××实验总体进度,范国滨同志专程带队多次与研制方西北工业大学x机研究所进行x机的技术讨论和研制进度的协调与组织验收。在生产现场范国滨同志及时发现x机燃气管道沿机身向后喷出燃气,会产生强大湍流,将影响阵列的探测精度。他及时提出了修改方案,确保了正式实验中阵列的正常工作。
    他以身作则,团结同志共同完成科研生产任务。在场地实验中,不管份内份外,都尽心尽力地去干。榜样的力量是无穷的,他无言的行动带动了一大批人,大家都这样说:“我们在场外作实验就象打仗一样,而范国滨副所长就象战场上的一线指挥员。”他严于律己,热忱待人,业务上精益求精,善于发现问题和解决问题,富于创新精神的职业道德风范,赢得了兄弟单位的一致好评。
    97年12月,范国滨同志被任命为某激光工程中心主任和系统总体集成方案负责人。该工程中心是国家863-×××主题和中国工程物理研究院高技术研究的责任单位,是为了完成国家交给的激光×××系统研制任务而成立的跨院所、跨部门的联合研究机构。作为中心主任,范国滨同志全面负责工程中心的总体方案设计以及论证、评审的组织领导和项目工程研制等技术工作的组织、实施与行政管理。负责完成了《××××××一体化总体方案》,提出了平台分体减振设计的技术方案和系统对接的总体结构方案。事实证明是非常成功的,满足了大型系统对接的精度要求和稳定性要求,解决了全系统外场联调对接实验中的关键问题。领导和组织各分系统研制单位完成方案论证评审,建立了质量保证体系和质量控制与管理制度,全面开始了工程研制。范国滨同志由一名普通的科技人员一步一个脚印,经过实践锻炼而成为学科带头人,在老专家的言传身教下,在同事的协作支持下,经风雨,见世面,脱颖而出。
    三、勇挑重担   高技术研究所的领头人
    2000年2月,范国滨同志走上了调整后的应用电子学研究所所长的重要岗位。生存与发展、竞争与挑战、改革与创新、一个个重大的课题摆在了年轻的所长面前。为了这个责任,他全力以赴,尽心竭智,上任后本着“小摊子,高水平”的原则,对所内部进行了学科、专业结构及机关机构的调整,构建了以国家目标为主导科研方向的国防高技术总体研究所。进一步深化了三项制度配套改革,重点组织实施了“双聘”工作,定编定岗定职责。在分配上实行按岗定酬、按任务定酬、按业绩定酬的分配机制,为调动广大科技人员的积极性,创建一个有利于优秀人才脱颖而出的竞争激励机制奠定了基础。
    2000年,作为一个主要从事激光和微波总体技术研究的科研所,应用电子学研究所承担的各项科研任务技术难度大,标的要求高,按照“有所为,有所不为”的原则,范国滨同志精心组织,统筹安排,各单位密切配合,圆满地完成了2000年度各项科研任务。特别是在激光初级实验样机研制的攻坚阶段,作为该项目的总负责人,他深入各个参研单位了解各分系统的研制情况,掌握第一手数据,进行技术协调。为了科研和管理工作两不误,他常常是星期六出发,星期天返回,没有节假日和休息时间。在激光初级实验样机的联调工作进入全面攻坚阶段,他深入基层,“泡”在一线,总体协调,树立了严谨务实的工作作风和思想作风。在他的影响带动下,联调作业队的同志们作风过硬、责任心强,联调工作不断推进,目前,总体集成和系统联调已达到预定目标,关键单元技术也有新的突破。受到了主管部门和上级领导的表扬。
    荣誉的光环,永远垂青于那些为事业而执着奋斗的人!96年,范国滨所在的室领导班子被评为所“四好班子”,科研室荣获院所两级“文明单位”、“青年文明号”等荣誉称号。97年,范国滨同志被评为“四川省优秀青年”,中央电视台焦点访谈特别节目、《四川青年报》分别报道过他的先进事迹。 99年4月份,团中央把范国滨同志写入了《当代杰出青年大典》一书。 2000年,范国滨同志又荣获了国家863计划15周年先进工作者一等奖, 四川省“职工职业道德十佳标兵”的光荣称号。
    在新世纪的第一年,为了加速应用电子学研究所高技术事业的发展,范国滨同志提出了确保×××总体技术指标全面达标,并完成系列预备实验;全面完成微波外场演示验证实验;筹建若干实验平台,提高研究所发展后劲和竞争力,增强综合实力和技术创新能力;努力构建与新形势、新任务相适应的科研体制和运行机制与管理模式,把应用电子学研究所建成高技术研究的重要基地的奋斗目标和改革创新思路。目前,应用电子学研究所的各项工作正按照预定目标,稳步推进。挑起科研所学科研究、行政和科研管理重担的范国滨同志,正在为祖国的强盛默默的奉献着自己的聪明才智。
word 发表于 2009-9-28 21:19 | 显示全部楼层
真的假的,这玩意要是制出来,史无前例的热量,好可怕的武器.
zhh894217 发表于 2017-3-23 11:24 | 显示全部楼层

上海光机所成为国际上首家独立掌握钕玻璃元件全流程生产技术的机构
攻克钕玻璃连续熔炼技术难题 上海光机所打破国外技术封锁窘境

2017年03月22日15:20  来源:人民网-上海频道
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人民网上海3月22日电(葛俊俊)今天下午,2016年度上海市科学技术奖正式对外发布,其中,中国科学院上海光学精密机械研究所胡丽丽研究员主持完成的“大尺寸高性能激光钕玻璃批量制造关键技术及应用”项目荣获2016年度上海市技术发明特等奖,这也是继2014年陈赛娟院士之后又一位女科学家主持的项目荣获特等奖。

激光装置核心功能——钕玻璃元件

钕玻璃,一种含有稀土发光离子——钕离子的特殊玻璃。在技术研发中心,记者看到了由钕玻璃坯片与包边玻璃构成的激光钕玻璃元件。标准的激光钕玻璃元件规格为810*460*40,紫红色通透的钕玻璃,四周紧紧贴合着一圈浅绿色包边玻璃。从外观看来,钕玻璃除了色彩绚丽以外,和一般的玻璃貌似没有其他区别。
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钕玻璃 葛俊俊/摄

“一块钕玻璃从原材料到成品,需要耗费4—6个月时间。一旦开机制作,需要没日没夜持续工作,几个月不能间断。”胡丽丽告诉记者,上海光机所激光钕玻璃团队已经连续放弃了7个春节,坚守在岗位,坚守在高温一线。

在与胡丽丽的交谈中,记者了解到,激光钕玻璃可以在“泵浦光”的激发下产生激光或对激光能量进行放大,是激光器的“心脏”。胡丽丽说:“激光钕玻璃性能的好坏直接决定了激光装置输出能量的潜力和质量,是目前人类所知地球上能够输出最大激光能量的激光工作介质。”

在被称为地球上的“小太阳”的激光惯性约束聚变装置中,激光钕玻璃发挥着不可替代作用。胡丽丽表示,当数千片大口径高品质的激光钕玻璃在装置中,就像时刻准备一声令下迸发战斗力的“千军万马”列阵,又像人类“心脏”一样反复“搏动”和“接力”,将微不足道的激光能量放大到“小太阳”量级的能量。
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对钕玻璃进行预检测 葛俊俊/摄

西方实施技术封锁和产品禁运

据记者了解,美国联合日本和德国两家国际顶级光学玻璃历时6年完成了钕玻璃连续熔炼技术研发。该技术被誉为美国国家点火装置(NIF,目前世界最大)七大奇迹之首。美国人曾总结说:“钕玻璃连续熔炼挑战了光学玻璃制造技术的极限!”不过,针对该技术,西方对我国实施严格的技术封锁和产品禁运。

“激光聚变应用的钕玻璃是磷酸盐玻璃,磷酸盐玻璃膨胀系数大、吸水性强,对耐火材料和电极腐蚀严重,易挥发;尺寸和光学均匀性要求较普通光学玻璃高一个量级,更为苛刻的是必须满足激光性能的要求。”胡丽丽认为,激光玻璃连续熔炼需要攻克杂质控制以降低损耗、动态除羟基以满足荧光寿命指标、除铂颗粒以实现高激光通量、小流量大尺寸成型、无炸裂隧道窑退火系列相互制约的技术难题。

而在项目启动前,上海光机所单片熔制技术生产率低、一致性和包边差、监测技术缺乏。也就是说,从产品性能到产能都无法满足国家装置需求。自我国启动重大科技专项以来,国家对大尺寸高性能激光钕玻璃的提出了更为迫切的需求。如何突破美国对我国禁止输出的钕玻璃连续熔炼技术变成上海光机所必须尽快解决的难题。

攻关克难 掌握全流程生产技术

1964年,自中国科学院上海光学精密机械研究所建所以来,形成了一支包括基础研究、工艺技术、装备研发和检测技术研发在内的激光钕玻璃综合研发队伍,先后开展了硅酸盐激光钕玻璃和磷酸盐激光钕玻璃的研发工作。

据胡丽丽介绍,上海光机所围绕大尺寸激光钕玻璃批量制造关键技术,对大尺寸激光钕玻璃批量制造涵盖的连续熔炼、精密退火、包边、检测四大关键核心技术进行了持续攻关。10年来逐项打破国外技术封锁,取得了以连续熔炼为核心的大尺寸激光钕玻璃批量制造关键技术的突破,实现了涵盖大尺寸激光钕玻璃连续熔炼、包边和高精度检测的三项核心技术发明,自主发明并建成了具有中国特色的首条大尺寸激光钕玻璃连续熔炼线,实现了大尺寸激光钕玻璃的批量生产。

目前,上海光机所已成为国际上首家独立掌握钕玻璃元件全流程生产技术的机构。批量制造的大尺寸N31激光钕玻璃已经成功应用于我国“神光”系列装置和用于开展前沿基础研究的5拍瓦超强超短激光装置。

部分指标国际领先

中国科学院组织的项目成果鉴定认为:“以连续熔炼技术为核心的大尺寸高性能激光钕玻璃批量制造是一项十分复杂的系统工程,创新性强,整体水平达到了国际先进,部分指标国际领先”。

胡丽丽告诉记者,产品核心技术指标中,受激发射截面等4项领先国外同类产品,其余与之相当,参数一致性较原来技术提高2-3倍,生产效率提高10倍。项目研制过程中获得了9项授权发明专利,并制定了3个行业标准。

胡丽丽表示:该技术打破了国外的技术封锁和产品禁运;满足了我国激光聚变研究的重大战略需求;推动了我国特种光学玻璃的技术进步、人才培养;在激光聚变、工业激光器等中得到应用,产生了4.12亿元直接经济效益,5.65亿元间接经济效益。

胡丽丽透露,基于重频钕玻璃激光器的冲击强化技术,今后将服务于我国的先进制造领域。   
http://sh.people.com.cn/GB/n2/2017/0322/c134768-29897516.html
zhh894217 发表于 2017-3-23 11:25 | 显示全部楼层
激光器“心脏”挑战光玻璃世界极限
中科院上海光机所半个世纪专注激光钕玻璃研制,获得上海市技术发明特等奖
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胡丽丽在检查钕玻璃成品质量。(摄影/赵侃)

    本报首席记者 许琦敏

    上百束微弱的激光,经过一道道玻璃之后,能量会放大1万亿倍。最终,它们将汇聚到一点,点燃人造“小太阳”———激光惯性约束聚变装置,有望实现人类源源不断获得清洁能源的终极梦想。

    要得到这足以引发氢同位素核聚变的强大激光,就必须研制出能为激光输送能量的钕玻璃,它是大功率激光器的“心脏”。中科院上海光机所的一群科学家,为实现这个梦想,默默努力了半个世纪。

    如今,他们已经是国际上唯一掌握制作大尺寸高性能激光钕玻璃全过程工艺的团队。昨天,他们捧得了2016年度上海市技术发明特等奖。

    钕玻璃“赋能”让激光足以引发聚变反应

    钕玻璃研究历经半个世纪,经历了4次技术迭代,走出了两位中科院院士。团队成员始终怀揣着一个信念:再难,也要做出来!

    1焦耳的能量,可以让1瓦的灯泡正常发光1秒。1纳焦耳,只有1焦耳的十亿分之一,这个能量级别的激光,微弱得几乎无法察觉。然而,经过一两千片吸收了能量的钕玻璃“赋能”,这束微光将强大到引发聚变反应。

    “钕玻璃很奇特,在氙灯的照射下,钕离子会吸收光的能量,从低能状态跃迁到高能状态。”钕玻璃项目负责人、光机所研究员胡丽丽解释,当激光穿过能量满满的钕玻璃时,就会吸收玻璃中的能量而变强,“数千片激光钕玻璃在装置中,反复为激光‘接力’,最终让激光达到科学家的需求。”

    这强大的激光,可以助力科学家进行高能量密度物理基础研究,创造了激光瞬时输出功率世界纪录的浦东张江超强超短激光装置中,也用到钕玻璃阵列;激光钕玻璃也可用于聚变研究,我国的“神光”装置就是世界上性能最好的聚变“点火器”之一。

    从1964年起,上海光机所就开始了钕玻璃的研究,并走出了干福熹、姜中宏两位中科院院士,团队成员目前稳定在80多人。从第一代硅酸盐钕玻璃,到现在磷酸盐钕玻璃,整整经历了4次技术的代际提升。胡丽丽说,与硅酸盐钕玻璃相比,磷酸盐钕玻璃十分“娇气”:使用时,温度、湿度都要精准控制,不然玻璃会发霉,熔炼时也非常困难,“可它的能量放大能力是硅酸盐钕玻璃的10倍,大功率激光装置离不开它。”

    再难,也要做出来! 没有它,我国激光科学冲击世界前沿将只能是纸上谈兵。

    制造工艺全掌握世界独此一家

    “攻克”两个字的背后,是彻夜难眠的思索、一次次失败之后从头再来、无数个紧急会议和被放弃的休息日。伴随结婚生子的人生历程,年轻人把要攻关的技术当成了另一个孩子。

    磷酸盐钕玻璃为何难造? 它要同时满足28个技术参数,几乎每一个都是一道难跨越的坎:高纯度的原料既容易吸水,又“性格”活泼,连生性“懒惰”的白金都会被它“拉”下马。而激光钕玻璃中,又容不得杂质的存在。大功率激光装置动辄需要上千片钕玻璃,它们必须规格性能一模一样,才能让两三百路激光最终精准汇聚到仅有毫米量级的靶点上。

    按照传统方法,熔炼出一片钕玻璃平均需要两天。早在上世纪90年代,美国、日本、德国3家公司共同投入研发,花了6年时间,掌握了钕玻璃连续熔炼技术。

    “中国买不到国外的钕玻璃,也得不到相关技术,国外对我们禁运。”胡丽丽说,要让中国科研走到世界最前端,只有自己突破这个“卡脖子”的难关。

    2002年,在国家科技重大专项的支持下,胡丽丽率领团队,开始了攻克钕玻璃的连续熔炼技术的征程。

    “这真是太难了!”胡丽丽说,它挑战了光学玻璃连续熔炼的极限,尺寸大、指标要求多且极高。

    除水、除白金、除杂质……每道关口都得花上两三年才能攻克。而这“攻克”两个字的背后,则是彻夜难眠的思索、一次次失败之后从头再来、无数个紧急会议和被放弃的休息日。“整个团队连续7年,连春节假期都放弃了。”胡丽丽说,只有当约1米长、半米宽的紫红色玻璃走下生产线并检测合格时,大家的心里才会生出一丝轻松。

    纯净的紫红色玻璃,包裹着一圈淡绿色的玻璃包边,钕玻璃美得应该放在少女梳妆台前。然而,在专业人士眼中,那是一个完整的光学器件———连粘结两种玻璃用的胶水,都必须严格符合钕玻璃的技术参数。

    项目第二完成人、光机所正高级工程师陈树彬解释,钕玻璃在接收能量之后,会产生一些杂乱的光散射,包边玻璃不仅要能吸收“杂光”,还要能消除应力,不然钕玻璃就会碎裂。

    每一个细小之处,都决定着整个研制过程的成败。“这个团队里,好多小伙子一毕业就加入进来,十几年钻在一门技术里,真是做到了极致。”胡丽丽说,有些人年纪轻轻就已经花白了头发,“伴随结婚生子的人生历程,他们把自己要攻关的技术当成了另一个孩子。”

    连续稳定支持安心攻克难关

    让团队倍感欣慰的是,这么多年来,从没有为经费和实验场地发过愁。有了安心做科研的环境,才能做成这件大事。

    走进光机所嘉定北区的一幢大楼,世界上唯一一条大口径高品质钕玻璃连续熔炼生产线,正在为下一次开工做准备。这条生产线一年可产出钕玻璃1200片。陈树彬说,与手工单片制作钕玻璃的时代相比,现在的生产效率提升了10倍,成品率也大幅提升。

    数年前,国际上已有机构找到光机所,希望购买产品。“当他们知道中国一家科研机构就掌握了全套生产工艺,产品指标全优,除了佩服,还是佩服。”光机所科研处处长贺洪波说,钕玻璃的直接销售额目前已达3.76亿元,它在高技术领域所打开的局面,其影响深远是难以估量的。

    胡丽丽感觉非常欣慰的是,在国家科技重大专项、国家工信部、上海市经信委的支持下,这么多年来,团队从没有为经费发过愁。“光机所也尽可能优先为我们提供更好的实验场地。”她说,有了安心做研究的环境,才能做成这件大事。
http://wenhui.news365.com.cn/html/2017-03/23/content_537180.html
nwwind 发表于 2017-3-23 13:14 | 显示全部楼层
没有人聊一下沉默猎手吗?800米能击穿10mm钢板,能顶得上重机枪了。
zhh894217 发表于 2018-10-11 11:56 | 显示全部楼层
高出第二名20%,没有一位戴海归“帽子”的上海光机所薄膜光学团队获世界第一

来源:上观新闻 作者:黄海华 2018-10-10 19:12
摘要:在“矛”与“盾”较量中,追求“打不坏”

10月9日,美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室传来了2018年基频激光反射薄膜元件激光损伤阈值国际竞赛结果:中科院上海光机所中科院强激光材料重点实验室薄膜光学实验室,研制的激光反射薄膜元件再次折桂,在来自6个国家的18家参赛单位中,损伤阈值高出第二名20%。
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图为高功率激光反射薄膜元件损伤阈值国际竞赛结果,标五角星的为中科院上海光机所的参赛样品,功能性激光损伤阈值高达94焦耳/平方厘米。

不但要“抵挡”激光冲击,还要高效“指挥”激光方向

高功率激光薄膜是构成激光聚变装置、超强超短激光等强激光系统不可或缺的元件,它犹如人类的“血管”导引激光束在激光装置中传输,其性能直接影响激光装置的输出能量和光束质量。

高功率激光薄膜,也是唯一能迫使只知道直线前行的强激光按照人类的想法“万宗归一”的独门元件!它不但需要抵挡住“所向无敌”的高能激光的冲击,保障高功率激光装置不会“自伤”,还要高效“指挥”激光的方向,使入射到它表面的激光完全按照人们的意愿,有次序地奔赴同一靶点。激光损伤阈值,正代表着这个元件“控制指挥”激光的能力,其数值大小决定着能不能把激光能量完整地护送到靶点。

支撑“神光”输出能量提升了近5倍

解放日报·上观新闻记者在薄膜光学实验室看到,薄如蝉翼的激光薄膜,附着在透明的玻璃基底上,肉眼几乎辨识不出,只有从侧面看过去,才能依稀看出一些色彩。
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大尺寸激光薄膜反射元件

项目负责人朱美萍研究员说,要提升这一薄膜的激光损伤阈值,面临两大技术挑战。一是要知道缺陷在哪里,二是要抑制缺陷。要知道,从薄膜材料本身到涂膜工艺,再从运输到使用,都容易产生缺陷。由于完美的“零缺陷”元件不存在,在高能量下仍有个别缺陷点导致薄膜元件在多次激光辐照下产生损伤,该类损伤点被称为“灾难性”损伤点。然而,引起上述问题的损伤机制及抑制技术不明确。

高功率激光薄膜的制备是一个工艺环节漫长、复杂的系统工程,其中尤其以缺陷的全流程控制的难度为最,涉及多学科交叉,极其复杂,而西方国家对我国实施严密的技术封锁和产品禁运。

上海光机所薄膜光学实验室创新提出了“无界面”多层膜技术和基底缺陷“缝合”技术,解决了冷加工基底缺陷和膜层界面缺陷诱导的激光损伤难题,突破性提升了偏振片激光损伤阈值。

作为唯一供货单位,上海光机所薄膜光学实验室为我国神光系列装置提供了所有偏振薄膜元件,支撑神光装置输出能量从单束3000焦耳提升到了17600焦耳。该实验室还支撑上海超强超短激光装置实现了10拍瓦国际最高激光放大输出功率,使我国在该领域占据国际制高点,并将继续支撑100拍瓦装置的建设。此外,这一激光薄膜反射元件还成功应用于神舟与天宫交会对接系统和多项空间型号工程任务,简化了光路结构,降低了载荷重量。

团队成员没有一位是戴“帽子”的海归

采访时,解放日报·上观新闻记者见到了上海光机所薄膜光学实验室的四代负责人。

“我从1964年进所那天起,就开始干这个活。”年近80岁的范正修研究员,尽管已经退休,仍然每天坚持骑脚踏车来“上班”。1964年,上海光机所第八研究室的镀膜组成立,这也是我国第一支专业从事激光薄膜研究的团队。

范正修经常说的一句话是,队伍不能散。只要一有科研经费,优先用来买设备,就算买不起整台设备,就先买一个泵。曾经有公司高薪聘请他,但他却甘于在实验室里做研究。“如果我们只是提供服务,充其量就是一个技术工厂。”他坚持把每一个项目当成科学问题来做,使得相关学科得到了良性发展。令他欣慰的是,半个多世纪过去了,队伍不仅没有散,还从当初不到10人,发展到了现在的100多人,从80年代中期培养了将近200位研究生,国内大部分从事激光薄膜工作的人都来上海光机所接受过培训。

“解决卡脖子的技术问题,关键要发展学科,要有系统工程思想,而不是简单的项目制,否则项目结束了,队伍也就散了。”上海光机所党委书记邵建达,正是该实验室第二代负责人。要提高神光装置的输出能量,首当其冲就是要提高激光薄膜的质量。过去,镀膜材料金属铪依靠进口,但由于其纯度不高,里面含铁,往往激光一打就坏掉了。该实验室积极促成国内其他单位对这一材料进行研发,解决了这一难题。“有了金属铪,并不意味着薄膜的质量就一定会提高。”邵建达告诉解放日报·上观新闻记者,这次参加比赛的18家参赛单位,一共提交了 30多个薄膜样品,大部分也使用金属铪作为镀膜材料,其中有损伤阈值相比上海光机所提供的薄膜,相差100倍。

“我从大学毕业后一直从事具体工艺研究,因此论文发得少,但没有影响评职称,我还被列为中科院关键技术人才。正是有这样的评价机制,我才能一直心无旁骛地工作。”正高级工程师易葵是该实验室第三代负责人。

实验室第四代负责人朱美萍是一位“80后”,用实验室党支部书记王胭脂的话来说,她忙起来的工作节奏就是“白+黑”“5+2”。镀一次膜需要10小时,她有时一忙就要到半夜。她的女儿今年正上五年级,因为经常要跟着妈妈一起加班,被大家称为“在办公室长大的孩子”。

正是因为对工作的这份热情和执着,这支完全由我国自主培养、没有一位戴海归“帽子”的团队,不忘初心,紧紧聚焦大能量与高功率激光这个国家重大战略需求,攻坚克难,提出并逐步完善了激光薄膜研制全流程控制的系统工程解决方案,成功建立了应用基础研究、关键技术攻关与工程应用的自主创新生态链,取得了具有自主知识产权的重大创新成果。他们在激光损伤与反激光损伤的“矛”与“盾”的较量中,坚定执着地追求“打不坏”的激光薄膜,才逐步斩获了世界第一,实现了我国高功率激光薄膜技术跨越发展。

栏目主编:黄海华
文字编辑:黄海华
题图来源:视觉中国
图片编辑:朱瓅
文中图片由采访对象提供
https://www.jfdaily.com/news/detail?id=109837
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