“羲和之未揚，若華何光？”《天問》中描寫(xie) 的太陽之母羲和，在上海被具象為(wei) 一座激光裝置。

該裝置之所以被命名為(wei) “羲和”，是因為(wei) 它能達到10拍瓦以上的激光峰值輸出功率。這是一個(ge) 什麽(me) 樣的概念？

“假如地球外有一麵巨大的透鏡，可以把照射在地球上的所有太陽光聚焦在一根人類頭發絲(si) 直徑大小的點上所產(chan) 生的光強，相當於(yu) 1拍瓦能產(chan) 生的光強，那麽(me) 10拍瓦就相當於(yu) 10個(ge) 太陽的光強。”中國科學院上海光學精密機械研究所（下稱“上海光機所”）研究員朱美萍說。

超強超短激光實驗（羲和）裝置的運行，離不開大大小小的關(guan) 鍵元器件，朱美萍和她的團隊，就是為(wei) 羲和裝置“造血管”的科研工作者。

朱美萍日前接受第一財經采訪時說，激光薄膜引導激光束按照預設方向傳(chuan) 輸的過程中，需要抵擋住強激光的衝(chong) 擊，並且能將激光準確地“護送”到目標點，因此，激光薄膜就像整個(ge) 激光裝置的血管。

而隨著人工智能（AI）技術的運用，朱美萍和團隊還在設想，如何把AI技術融合到激光薄膜技術裏，加速新材料的研發和篩選，推動薄膜的設計和工藝的優(you) 化。“我們(men) 現在已經在初步探索機器學習(xi) 如何助力工藝優(you) 化。”

“無瑕”的激光薄膜有多難

除了運用在神光、超強超短激光等大型裝置中，激光薄膜其實還滲透於(yu) 經濟社會(hui) 的方方麵麵，從(cong) 日常生活中的眼鏡、手機、相機、電腦、汽車，再到探月工程等空間型號任務搭載的激光器，都少不了激光薄膜技術的運用。

在一些強激光裝置中，激光薄膜甚至需要承受超過上萬(wan) 焦耳的激光能量，非常容易被激光損壞，研製難度極大。國際上，米級尺寸的激光偏振薄膜元件與(yu) 普克爾盒組成的光開關(guan) 被譽為(wei) 美國國家點火裝置七大奇跡之一。我國大尺寸激光薄膜製備技術起步較晚，一度是大型強激光裝置建設和運行過程中麵臨(lin) 的技術瓶頸。

朱美萍打了個(ge) 比方，如果要做一個(ge) 對角線1米尺寸的激光偏振薄膜，它對膜層厚度的控製要求，相當於(yu) 從(cong) 上海到北京約1000公裏的飛行航程內(nei) ，飛機上下顛簸不能超過兩(liang) 毫米。“缺陷是薄膜在激光輻照下產(chan) 生損傷(shang) 的主要因素，缺陷的產(chan) 生是一個(ge) 概率事件，對於(yu) 對角線接近1米尺寸的元件，想要實現零缺陷，基本上是不可能的。”

而追求“無瑕”的薄膜，研究揭示激光誘導薄膜損傷(shang) 機理，提升激光薄膜的損傷(shang) 閾值，則是朱美萍和團隊成員一直努力的目標。

1964年，上海光機所成立了我國第一支專(zhuan) 業(ye) 從(cong) 事激光薄膜研究的隊伍（今為(wei) 薄膜光學實驗室），研究生畢業(ye) 後就留所工作的朱美萍已經是第四代“激光薄膜人”。而前三代激光薄膜團隊掌舵人——範正修研究員、邵建達研究員和易葵正高級工程師，是她的指導老師。

談及做激光薄膜的難點，朱美萍回憶道，最難熬的是有一段時間，鍍膜反複出現膜層龜裂問題。“因為(wei) 鍍膜是在真空條件下完成的，這個(ge) 過程還包括降溫、放氣等，在真空狀態下，我們(men) 不知道薄膜是在哪個(ge) 過程中裂開的。在反複做實驗兩(liang) 三個(ge) 月後，某一天我們(men) 打開真空室門，用強光燈照在薄膜上的時候，發現這個(ge) 膜是完美無瑕的、沒有裂紋的薄膜，我們(men) 終於(yu) 成功了。”

從(cong) 攻讀研究生至今二十年來，朱美萍不斷鑽研、改進技術，幾次在國際競賽中取得最佳結果。她和團隊成員實現了米級尺寸的高性能激光偏振薄膜，相關(guan) 技術榮獲2018年國家技術發明獎二等獎。

朱美萍打趣地說道，和激光薄膜相處就有點像“談戀愛”。

她解釋道，在提升薄膜激光損傷(shang) 閾值中，其實就是一個(ge) 與(yu) 缺陷相識、相知、相抑，再到相扶的過程。“開始要先去認識這個(ge) 缺陷，接著要去了解這些缺陷以及其成因，然後盡可能去抑製這些缺陷。到最後，發現完全消滅這些缺陷基本上是不可能的。所以我們(men) 就想著法子去幫助這些缺陷能夠更好耐受激光。”

將AI運用到未來研究

超強超短激光的獨特性，讓它在激光加速、激光聚變、原子分子物理、材料科學、核物理、等離子體(ti) 物理、高能量密度物理、天體(ti) 物理、核醫學等領域具有重大應用價(jia) 值，因此也是國際科技競爭(zheng) 重大前沿領域之一。

2017年10月24日深夜，上海“羲和”激光裝置首次實現10拍瓦激光放大輸出。這個(ge) “最強光”裝置從(cong) 2016年1月4日立項，到2020年12月28日通過驗收，項目裝置從(cong) 實現 10.3拍瓦激光放大輸出，到最高峰值功率達到12.9拍瓦，打破了世界紀錄。2021年以來，裝置麵向用戶開放，產(chan) 出的多項實驗結果也登上了國際重要的學術期刊。

在為(wei) 最強光“造血管”的朱美萍看來，激光薄膜與(yu) 激光技術是相輔相成的：激光薄膜性能的提升，能促進激光裝置的性能提升，激光裝置性能提升了之後，反過來又會(hui) 對激光薄膜提出更高的要求。

“這兩(liang) 年國際上激光技術的發展也對我們(men) 的研究領域有很大促進作用，因為(wei) 在激光薄膜兩(liang) 個(ge) 比較大的應用領域：聚變激光和超強超短激光方麵，國際上都有新動向。”

2022年，美國勞倫(lun) 斯利弗莫爾國家實驗室國家點火裝置實現“淨能量增益”。這是人類能源史上的重大突破，從(cong) 科學原理和工程技術上驗證了未來核聚變能源的可行性，開啟了人類進入清潔能源時代的大門。

“激光聚變裝置性能的提升，也對薄膜元件提出了更高的要求。”朱美萍說，她們(men) 也在考慮如何將AI技術融合到激光薄膜技術中去。“這是一個(ge) 必然的現象，現在我們(men) 已經在初步探索機器學習(xi) 怎麽(me) 去優(you) 化工藝。”在她看來，AI會(hui) 幫她們(men) 節省多少時間和達到哪些效果目前並不知曉，但是肯定能縮短工藝優(you) 化的時間，“因為(wei) 我們(men) 可以喂它一些實驗數據，預測的結果就可以指導下一步工藝參數的調整”。

作為(wei) 一名畢業(ye) 就從(cong) 事激光薄膜研究並堅持二十多年的科學家，朱美萍也強調要加大對青年科研工作人員的支持力度。

她說，近年來國家已經出台多個(ge) 措施對基礎研究領域給予長期穩定的支持，讓一部分科研工作者幾年內(nei) 都不用考慮經費專(zhuan) 心做研究。但因為(wei) 現在高校擴招，進入科研領域的青年人也越來越多，所以申請經費支持的人數也是在逐年增加。

朱美萍提到的上述現象，也體(ti) 現在了實際數據中。

教育部數據顯示，2023年全國共招收研究生130.17萬(wan) 人，比上年增長4.76%。其中，招收博士生15.33萬(wan) 人，比上年增長10.29%。在學研究生388.29萬(wan) 人，比上年增長6.28%。其中，在學博士生61.25萬(wan) 人，比上年增長10.14%。

國家自然科學基金委的報告顯示，隨著我國青年科研隊伍持續快速壯大，青年科學基金項目資助率仍呈現下降趨勢——已由2013年的25.2%降至2022年的17.23%。預計，未來10年每年的博士畢業(ye) 人數仍將持續增長，到2030年左右達到峰值。

“希望國家層麵能夠給予更多的資助。同時，要營造一種能夠寬容失敗的氛圍。因為(wei) 做科研、走沒有走過的路，自然會(hui) 有失敗的可能性。”朱美萍說。