當(dāng)?shù)貢r間10月9日，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室傳來好消息：在2018年基頻激光反射薄膜元件激光損傷閾值國際競賽中，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所薄膜光學(xué)實驗室研制的激光反射薄膜元件，以領(lǐng)先第二名20%的優(yōu)勢奪得冠軍。用實驗室學(xué)術(shù)總顧問范正修的話來說，這次的領(lǐng)先很難逾越。
這是一支完全由中國自主培養(yǎng)的團(tuán)隊，他們滿懷民族自信；這是一支沒有任何學(xué)術(shù)榮譽(yù)“帽子”的團(tuán)隊，昂揚(yáng)奮斗精神。面對西方的技術(shù)封鎖，數(shù)十年如一日，從跟跑、并跑，終于在國際范圍內(nèi)的激光薄膜損傷閾值提升競爭中實現(xiàn)超越，向世界展示了中華民族奮斗者的奇跡。
“四部曲”攻克難關(guān)
高功率激光反射薄膜是唯一能迫使只知道直線前行的強(qiáng)激光按照人類的想法“萬宗歸一”的獨門元件。它不但需要抵擋住“所向無敵”的高能激光的沖擊，保障高功率激光裝置不會“自傷”，還要高效“指揮”激光的方向，使將入射到它表面的激光完全按照人們的意愿，有次序地奔赴同一靶點。激光損傷閾值代表著這個元件“控制指揮”激光的能力，其數(shù)值大小決定著能不能把激光能量完整地護(hù)送到靶點。“西方對我國禁運(yùn)大于500毫米的激光薄膜元件。”項目負(fù)責(zé)人、研究員朱美萍告訴記者，“而高功率激光薄膜是構(gòu)成激光聚變裝置、超強(qiáng)超短激光等強(qiáng)激光系統(tǒng)不可或缺的元件。”
擺在團(tuán)隊面前的挑戰(zhàn)不?。焊咝阅芗す獗∧ぜ夹g(shù)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及多個交叉學(xué)科，既要考慮薄膜設(shè)計與制備，也要關(guān)注原材料和元件的檢測，而激光與薄膜態(tài)材料相互作用也需要研究人員花心思。
經(jīng)過抽絲剝繭般的分析，團(tuán)隊終于確定了“重中之重”——如何實現(xiàn)缺陷探測和抑制。“我們針對性地提出了相識、相知、相抑、相扶這‘四部曲’。”朱美萍介紹。
薄膜光學(xué)實驗室發(fā)明了薄膜光熱吸收測試裝置和方法，實現(xiàn)了缺陷3D分布的快速探測，得出了損傷點多起源于基底—膜層界面的結(jié)論；在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊提出了激光“預(yù)植”缺陷技術(shù)，揭示了基底—膜層缺陷的耦合機(jī)制。在“相抑”環(huán)節(jié)，研究人員從各工序最大限度地抑制缺陷源，開發(fā)了新型“無界面”多層膜沉積技術(shù)，通過雙源共蒸實現(xiàn)兩種鍍膜材料交替界面的連續(xù)過渡，有效解決了界面缺陷密度高、結(jié)合力差、存在駐波場和應(yīng)力突變的問題。團(tuán)隊意識到，完美“零缺陷”的大口徑偏振片是不存在的，為此他們又創(chuàng)新性地提出缺陷“縫合”技術(shù)，使得缺陷處損傷閾值接近無缺陷膜層。
突破“卡脖子”難關(guān)
自建所以來，團(tuán)隊建立起從材料到器件的完備高功率固體激光技術(shù)支撐體系，具備了領(lǐng)先的大型固體激光驅(qū)動器總體技術(shù)與研制能力。
就是這群土生土長的科研人，屢屢做出讓國人自豪的成果：在激光聚變點火領(lǐng)域，上海光機(jī)所作為唯一供貨單位，為我國神光系列裝置提供了所有偏振薄膜元件，支撐神光裝置輸出能量從單束3000焦耳提升到17600焦耳，有力支撐了我國下一代激光聚變點火裝置的研制。在航天工程領(lǐng)域，成功應(yīng)用于神舟與天宮交會對接系統(tǒng)和多項空間型號工程任務(wù)，簡化了光路結(jié)構(gòu)，降低了載荷重量……
要解決“卡脖子”技術(shù)，需要承受常人難以想象的壓力。上海光機(jī)所科研隊伍常常‘白+黑、五+二’，學(xué)術(shù)總顧問范正修研究員年近八旬，依然每天騎著自行車來所里指導(dǎo)年輕薄膜人。五六位研究員擠在一間小小的辦公室里，毫無怨言。
“我堅持兩個原則：隊伍不能散、要把任務(wù)當(dāng)研究。”在范正修看來，中科院提出的“以應(yīng)用帶學(xué)科”很關(guān)鍵。“哪怕在應(yīng)用中出了問題，我們也會第一時間到現(xiàn)場，提供意見。”他說，“另一方面，光做任務(wù)不研究，就只會‘原地踏步’，那就成了工廠。只有應(yīng)用方不斷提出新的要求，才能促進(jìn)我們不斷進(jìn)步。”
令他欣喜的是，青年科技骨干已經(jīng)拿起了“接力棒”。從邵建達(dá)研究員到易葵正高級工程師，再到朱美萍，實驗室主任的大旗已從“40后”交到了“80后”的手中，而從上世紀(jì)80年代開始，實驗室也培養(yǎng)了近200名研究生，不少人成為薄膜研發(fā)的中堅力量。
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