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我国高功率激光装置“出海记”

2017-06-12 14:58
科技潮人
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2017年2月,由中国科学院上海光学精密机械研究所(简称上海光机所)高功率激光物理联合实验室(简称联合室)设计、建造的A国国家激光装置(以下简称LF)圆满完成整机验收,成功交付外方。该激光装置开启了A国拥有高功率激光装置的新篇章,将做为A国唯一的高功率激光物理实验平台,在高能量密度物理与材料等研究领域提供重要的实验条件。

这是中国首例承担发达国家大型高功率激光装置整机研制的国际合作项目,首例意味着无据可依,要摸着石头过河。当联合室所有工程技术人员站在A国那块写着高功率激光装置的崭新的标牌前合影的时候,每个灿烂的笑容背后,都藏着不与人知的艰辛。回顾整个项目进展,点点滴滴的苦与乐都汇成一束光,激荡在联合室每个人心中。

科技论文带来了考察团

2006年初,A国的国家级科研机构S承担了建造大型高功率激光装置的国家任务,时任所长的E博士组织考察团经过多番调研比较后,对上海光机所发表的高水平论文印象深刻,决定访问上海光机所。

2006年7月,时任上海光机所所长的朱健强研究员接待了该考察团,并向其详细介绍了上海光机所的研究领域和亮点工程,考察团对上海光机所的科研实力和生产规模有了更直观的了解,特别对当时国际少有的、中国境内唯一高效运行的高功率激光装置——神光II装置赞叹不已。考察团经过半年多的详细调研与比较,决定直接由上海光机所根据A国的要求研制整套高功率激光装置。

这是一个前所未有的国际化的大型整机交钥匙工程,国际上此类合作项目实施难度很大,成功与否将直接影响我们整个国家的科技水平和科研形象。正如林尊琪院士在该项目立项之初所说,这个项目一旦决定做,就要做出中国的最好水平。

双方都顶着巨大的、未知的压力开始了该项目的谈判,围绕激光装置的一系列技术要求、关键里程碑、商务、法律等问题,双方组织了最专业的团队逐一确认和细化。这个谈判过程一直持续了5年,期间多次由于双方的期望不一致而中止,朱健强研究员引用圣经经典语录告诫双方:“凡事包容。凡事相信。凡事盼望。凡事忍耐”。也正是他对联合室团队的无限信任以及对双方合作的无限盼望,求同存异,积极克服不同文化和学术见解中的差异,在几个谈判的关键时刻力挽狂澜,促成了双方的合作。

外方项目经理G博士说,虽然LF成功交付了,但这不是结局,这只是一个新的开始,围绕LF的运行还会有很多合作。

30年锻炼老中青三代“造光人”

联合实验室及其前身是我国最早从事高功率激光装置研制的单位,自1986年实验室成立之初,就承接了建造国内首个大型高功率激光装置的任务。经过30年几代人的呕心沥血,联合室开创了中国的高功率激光事业,自主研发了具有多种输出能力的高功率激光神光II系列装置,建造及维护国内唯一高效开放运行的神光II稳定运行十余年。在十二五期间,联合室形成了由长、短脉冲配合打靶的SGII多功能高能激光激光平台及完善的科研体系,成为科技部首批对外开放的国际示范性科技合作平台,吸引着全世界的专家和学者。

LF激光项目在联合室的研制历史上并不是最大最强,但是该装置具备高精度探针诊断功能,对全系统的精密调控性,对于长短脉冲的同步精度,对于高压电子设备的电磁辐射性等单元指标的要求很高,甚至是前所未有的要求。

面对如此苛刻的合同要求和严格的时间节点,联合室在2011年5月启动项目后,成立了以林尊琪院士为首的老、中、青三代科研技术攻关小组:老一辈科学家高瞻远瞩,把握项目的总体方案;中年骨干经验丰富,负责各系统的衔接和关键技术方案;青年科技人员满腔热情,负责项目的具体实施。

启动初期,对于具体方案的设计与实施,整个团队经常不分节假日地封闭式加班,直到问题解决为止。大家齐心协力克服了大装置海外作业面临的众多工程技术难点,以及商业、贸易、物流等多方面的全新挑战,将LF工程细化为一张张图表呈现给外方,真正做到了工程的极致。

工程实施阶段,许多关键技术都是经过了样机测试后才能投入生产。为了不影响工程进度,样机测试的时间非常有限,工程技术人员争分夺秒,不放过任何可以争取的时间,终于在规定的时间内获得了第一手的样机测试数据,保证了工程进度。

在克服前所未有的电磁辐射防护与控制方面,为了能够客观地评价现有的电磁辐射,联合室聘请了国内电磁领域最权威的测量机构对神光II装置的电磁辐射特性进行实地测量、频谱分析以及结构改进,并在国内首次进行了高压放大器的电磁暗室测量,获得了大功率激光装置的第一手电磁辐射数据,为放大器的可靠性设计与稳定性运行提供了重要的指导意义。

事实证明,工夫不负有心人。LF装置的验收结果均优于合同指标,光束质量优于国内同类装置,验收测试数据表明LF装置超额完成了合同指标,达到国际先进水平。该国的技术专家对验收结果给予了高度评价,并在验收期间主动提出减少验收发次。更值得一提的是,联合室LF团队卓有远见地在LF的初期设计中为升级留下足够的余量,为获得LF后续二期升级工程赢得了主动权。

LF顺利的实施、出色的装置性能以及联合室优秀的技术团队,都让该发达国家专家赞叹不已,多次在公开场合称赞神光团队,也坚定了其继续合作的信心。特别是在LF首次验收成功后,其首席技术专家Y博士拿出第一次访问中国时购买的酒,激动地与现场的双方科技人员分享,他惊叹于LF的输出结果,更对神光II团队的专业和敬业精神敬佩不已,他从合作一开始就相信中方科技人员一定会圆满完成该装置,还说他的下一个目标就是组建一支像神光II团队一样优秀的团队来运行LF装置。

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