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揭秘中國“激光器心髒”攻關曆程!

來源:矽酸鹽通報2021-06-22 我要評論(0 )   

激光釹玻璃是一種含有稀土發光離子———釹離子的特殊玻璃,它可以在“泵浦光”激發下產(chan) 生激光或放大激光能量,是激光器的“心髒”,也是目前人類所知的地球上能夠輸出...

激光釹玻璃是一種含有稀土發光離子———釹離子的特殊玻璃,它可以在“泵浦光”激發下產(chan) 生激光或放大激光能量,是激光器的“心髒”,也是目前人類所知的地球上能夠輸出最大能量的激光工作介質,數千片大尺寸高品質釹玻璃能將種子光( 焦納爾級 10 ^- 9 ) 迅速放大到小太陽量級( 兆焦耳級 10^6) ,實現聚變反應。

激光釹玻璃具有受激發射截麵大、激光增益係數高、非線性折射率小等特點,多用於(yu) 國防軍(jun) 工、航空航天、核能等戰略性領域,由於(yu) 發達國家實行技術封鎖和產(chan) 品禁運,我國開始了漫長的自主技術研發道路。

從(cong) 1964 年起,上海光機所就開始了釹玻璃的研究,並走出了幹福熹、薑中宏兩(liang) 位中科院院士,團隊成員目前穩定在 80 多人。從(cong) 第一代用於(yu) 高能激光係統的矽酸鹽釹玻璃,到現在用於(yu) 神光係列激光聚變係統等高功率激光裝置的 N31 型磷酸鹽釹玻璃,整整經曆了 4 次技術的代際提升。與(yu) 矽酸鹽釹玻璃相比,磷酸鹽釹玻璃的能量放大能力是其 10 倍,是大功率激光裝置所必需的核心材料。但是磷酸鹽激光釹玻璃連續熔煉技術挑戰了光學玻璃製造極限。上海光機所的科研團隊持續開展多年技術攻關(guan) ,不斷探索創新,取得了磷酸鹽激光釹玻璃批量研製的三大關(guan) 鍵核心技術突破:

(1) 連續熔煉動態除羥基技術和雜質控製技術,保障釹玻璃中羥基吸收係數和鉑顆粒指標達到國際領先水平;

( 2) 新型包邊膠和包邊工藝,並研發批量包邊機械化設備,實現穩定可靠包邊;

( 3) 包邊剩餘(yu) 反射、鉑顆粒檢測方法,實現了釹玻璃批量製造的高效率、高精度檢測技術全覆蓋。

上海光機所在原有生產(chan) 技術基礎上進行創新,形成了配套設備自主化、關(guan) 鍵工藝一體(ti) 化、主體(ti) 生產(chan) 流程化,與(yu) 原有生產(chan) 技術比較,參數一致性提高 2 ~ 3 倍,生產(chan) 效率提高 10 倍。

目前,中科院上海光學精密機械研究所已建成國內(nei) 首條年產(chan) 1 000 片大尺寸高性能激光釹玻璃生產(chan) 線,產(chan) 品應用於(yu) 神光係列裝置、5 拍瓦( 10^15W) 超強超短激光裝置等,滿足國家重大戰略需求,並出口法國、德國、以色列等國家,取得顯著經濟效益。這一成果凝聚了上海光機所半個(ge) 世紀以來老中青三代科學家的科研心血。


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