打破封锁，他们让我国在这一领域实现领跑
发布日期：2024-07-25
来源：光电产业网
作者：苏州市光电产业商会
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文 ｜ 《中国科学报》 记者 刁雯蕙
有了光，才有了五彩斑斓的世界。光栅是分析和处理光的重要器件，在深空探测、半导体装备、医疗设备、航空航天等领域具有重要的应用价值。上世纪90年代，我国强激光光栅研制领域面临西方国家的技术封锁和产品禁运，严重制约了我国相关前沿科学和产业的发展。在这一背景下，我国涌现出多个精密光栅研发团队，中国科学院上海光学精密机械研究所（以下简称上海光机所）强激光衍射光栅团队便是其中的典型代表。他们攻克了强激光衍射光栅的系列科学问题及关键技术，抢占了国际强激光光栅领域科技制高点。今年，该团队荣获第二届中国科学院青年五四奖章集体称号。
光栅是一种具有周期性微纳结构的超精密光学元件，将其做大、做精属于世界性难题。2014年，上海光机所领导班子瞄准强激光领域的发展需求，决定组建强激光衍射光栅团队。在党委书记邵建达的带领下，研究员晋云霞承担起团队组建和科研任务攻关的重任。“团队组建之初，资金和实验室场地都是难题。”晋云霞在接受《中国科学报》采访时说，想要研制符合更高工艺要求的光栅，除了需要高技术人才，还需要尖端设备和场地，一期投资成本高达近千万元。在所领导的支持下，组建团队的第一笔资金虽然有了，但实验室场地却找不到合适的空间，这让晋云霞犯了难。作为科研人员，晋云霞并没有“跑场地”的经验。经过努力，她终于在距离本部园区4.2公里的地方找到了一块“风水宝地”。在这间400平方米的实验室里，团队按下了我国向强激光衍射光栅领域发展的快进键。
10年时间里，上海光机所强激光衍射光栅团队攻克了一系列强激光领域的关键核心技术。2023年，研发团队成功制备出超大口径无拼缝光栅，该光栅面积是目前国际已知最大同类光栅元件的2.9倍。 晋云霞分享说，该光栅研发过程面临三大难题：一是近2米、近吨级大口径高精光学基板的非接触搬运和精密安装难度大；二是没有国内外相关经验可借鉴；三是光栅参数多、工艺流程长、关系解耦难、容错成本高。团队成员、上海光机所副研究员曹红超主要负责大口径光栅的工艺研发工作。他对记者说：“制备光栅需要经过涂胶、光场调试、曝光、显影、修形、镀膜等十几道精密工序，至少耗时一周，任何一步出错都得从头开始。”但正是这一复杂的过程让他们积累了宝贵的经验，在后续的研发中取得了更好的成果。终于，超大尺寸无拼缝脉冲压缩光栅研发成功，彰显了我国研制大口径光栅的基础研究和工程技术能力，一举使我国在这一领域实现了国际领跑。
“光栅从样件制备到外场验证，再到真正成为产品，中间有很多路要走。”团队成员、上海光机所研究员孔钒宇告诉《中国科学报》。他记得2017年6月时，偏振无关合束光栅马上要在上千公里之外的外场进行应用验证，合束光栅团队已经为此连续奋战了几个月，他们对于即将到来的考验既紧张又期待。然而，意外发生了。原先准备好的两片光栅样件中有一片在验证中被损毁。“样件处于整个系统的‘咽喉’部位，对整个系统起着至关重要的作用。”晋云霞回忆，在仅有一片备件光栅的情况下，团队要面对外场验证的各种挑战，这无异于“在钢丝上行走”。于是，团队马上启动紧急预案。由孔钒宇带领两位助理工程师紧急开展一片新的偏振无关合束光栅的制造工作。经过数天的日夜奋战，他们终于将备用样件送达验证现场。尽管过程曲折，但终究得到了回报。研发团队研制的高功率偏振无关合束光栅，首次支撑了高功率激光的输出。在后续数年的研究中，他们将研发的系列偏振无关合束光栅成功应用到高功率光纤光谱合成、半导体激光、激光测风雷达等领域，成为我国偏振无关合束光栅光谱合束技术路线实现高能激光装备的唯一供货团队。
晋云霞表示，将继续努力建设好这支队伍，把我国的光栅研制推向国际科技前沿，实现研究成果转化，助推我国先进激光技术的发展。
来源：中国科学报
