中國激光薄膜元件在國際競賽中折桂 獲勝優勢明顯

本月剛剛獲得今年諾貝爾物理學獎嘉許的激光科技領域，這幾天又決出一項國際頂尖技術賽事的高下。近日，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室傳來了2018年基頻激光反射薄膜元件激光損傷閾值國際競賽結果：中國科學院強激光材料重點實驗室薄膜光學實驗室研製的激光反射薄膜元件再次折桂，與2012年、2013年獲勝相比，優勢更加明顯：損傷閾值高出第二名20%。

這支沒有任何學術榮譽「帽子」的研究團隊，面對西方的技術封鎖，憑藉執著的工匠精神數十年如一日，從跟跑、並跑，終於在國際範圍內的激光薄膜損傷閾值提升競爭中實現超越。用實驗室學術總顧問范正修的話來說，這次的領先很難逾越。

小元件有大用途

高功率激光薄膜是構成激光聚變裝置、超強超短激光等強激光系統不可或缺的元件。當今世界上規模最大的激光聚變裝置是美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的美國國家點火裝置。高功率激光反射薄膜是唯一能迫使直線前行的強激光按照人類的想法「萬宗歸一」的獨門元件。它不但需要抵擋住的高能激光的衝擊，保障高功率激光裝置不會「自傷」，還要高效地指揮激光方向，使射到它表面的激光完全按照人們的意願，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，其數值大小決定著能不能把激光能量完整地護送到靶點。

元件有差池就會影響後續裝置的運行。擺在團隊面前的挑戰極大：高性能激光薄膜技術是一項複雜的系統工程，涉及多個交叉學科，既要考慮薄膜設計與製備，也要關注原材料和元件的檢測，而激光與薄膜態材料相互作用也需要研究人員花心思。

圖解：高功率激光反射薄膜元件損傷閾值國際競賽結果，標五角星的為中科院上海光機所的參賽樣品，功能性激光損傷閾值高達94焦耳/平方厘米。

高功率激光薄膜的製備是一個工藝環節冗長、複雜的系統工程，包括薄膜設計理論、高純原材料控制、光學表面超精密加工、納米精度膜厚控制、薄膜應力控制技術、檢測技術以及激光與薄膜態材料相互作用機理等研究內容，其中尤其以缺陷的全流程式控制制的難度為最，涉及多學科交叉，極其複雜，難度極大，西方國家對我國實施嚴密的技術封鎖和產品禁運。

圖：大尺寸激光薄膜反射元件

中國科學院強激光材料重點實驗室依託於中國科學院上海光學精密機械研究所，其薄膜光學實驗室為我國神光系列高功率激光裝置、超強超短激光裝置等系統提供了大量高性能核心激光薄膜元件。

來源：科技日報

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