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我国激光薄膜损伤阈值再次扬威国际激光损伤学术界

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:中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学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,与2012年、2013年获胜相比,优势更加明显:损伤阈值高出第二名20%。中国科学院上海光学精密机械研究所10日对外发布了该信息。

我国激光薄膜损伤阈值再次扬威国际激光损伤学术界

图: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94J/cm2

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。当今世界上规模最大的激光聚变装置是美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的美国国家点火装置,其中有数千件米级尺寸薄膜元件和数万件中小口径薄膜元件。高功率激光反射薄膜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”,还要高效地“指挥”激光的方向,使将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!

高功率激光薄膜的制备是一个工艺环节冗长、复杂的系统工程,包括薄膜设计理论、高纯原材料控制、光学表面超精密加工、纳米精度膜厚控制、薄膜应力控制技术、检测技术以及激光与薄膜态材料相互作用机理等研究内容,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,难度极大,西方国家对我国实施严密的技术封锁和产品禁运。

作为激光技术发展的支撑基础,上海光机所薄膜光学实验室与建所同步,也是我国第一支专业从事激光薄膜研究的团队。半个多世纪以来,薄膜光学实验室不忘初心,紧紧聚焦大能量与高功率激光这个国家重大战略需求,半个世纪磨一剑,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,攻克了系列关键技术难题,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。一直为我国神光系列高功率激光装置、超强超短激光装置等系统提供了大量高性能核心激光薄膜元件。在国际范围内的激光薄膜损伤阈值提升竞争中,从跟跑、并跑,最终实现超越,并通过本次竞赛的绝对优势强化了我国在本领域的国际领先地位。

据悉,上海光机所薄膜光学团队是一支完全由中国自主培养的团队,团队里没有一位带“帽子”的成员。在激光损伤与反激光损伤的“矛”与“盾”的较量中,团队锤炼出的文化传承是服务激光系统总体,坚定执着地追求“打不坏”的激光薄膜。这支看似普普通通的团队,恰恰就是在面对被打坏的薄膜,不断分析、敢为人先、锐意进取,才逐步斩获并保持世界第一,实现了我国高功率激光薄膜技术跨越发展。

我国激光薄膜损伤阈值再次扬威国际激光损伤学术界

图:大尺寸激光薄膜反射元件

(记者:王春)

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