中国激光薄膜元件在国际竞赛中折桂获胜优势明显

本月刚刚获得今年诺贝尔物理学奖嘉许的激光科技领域，这几天又决出一项国际顶尖技术赛事的高下。近日，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室传来了2018年基频激光反射薄膜元件激光损伤阈值国际竞赛结果：中国科学院强激光材料重点实验室薄膜光学实验室研制的激光反射薄膜元件再次折桂，与2012年、2013年获胜相比，优势更加明显：损伤阈值高出第二名20%。

这支没有任何学术荣誉“帽子”的研究团队，面对西方的技术封锁，凭借执著的工匠精神数十年如一日，从跟跑、并跑，终于在国际范围内的激光薄膜损伤阈值提升竞争中实现超越。用实验室学术总顾问范正修的话来说，这次的领先很难逾越。

小元件有大用途

高功率激光薄膜是构成激光聚变装置、超强超短激光等强激光系统不可或缺的元件。当今世界上规模最大的激光聚变装置是美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的美国国家点火装置。高功率激光反射薄膜是唯一能迫使直线前行的强激光按照人类的想法“万宗归一”的独门元件。它不但需要抵挡住的高能激光的冲击，保障高功率激光装置不会“自伤”，还要高效地指挥激光方向，使射到它表面的激光完全按照人们的意愿，有次序地奔赴同一靶点。

激光损伤阈值代表着这个元件“控制指挥”激光的能力，其数值大小决定着能不能把激光能量完整地护送到靶点。

元件有差池就会影响后续装置的运行。摆在团队面前的挑战极大：高性能激光薄膜技术是一项复杂的系统工程，涉及多个交叉学科，既要考虑薄膜设计与制备，也要关注原材料和元件的检测，而激光与薄膜态材料相互作用也需要研究人员花心思。

图解：高功率激光反射薄膜元件损伤阈值国际竞赛结果，标五角星的为中科院上海光机所的参赛样品，功能性激光损伤阈值高达94焦耳/平方厘米。

高功率激光薄膜的制备是一个工艺环节冗长、复杂的系统工程，包括薄膜设计理论、高纯原材料控制、光学表面超精密加工、纳米精度膜厚控制、薄膜应力控制技术、检测技术以及激光与薄膜态材料相互作用机理等研究内容，其中尤其以缺陷的全流程控制的难度为最，涉及多学科交叉，极其复杂，难度极大，西方国家对我国实施严密的技术封锁和产品禁运。

图：大尺寸激光薄膜反射元件

中国科学院强激光材料重点实验室依托于中国科学院上海光学精密机械研究所，其薄膜光学实验室为我国神光系列高功率激光装置、超强超短激光装置等系统提供了大量高性能核心激光薄膜元件。

来源：科技日报