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科研故事:只为那一道更高品质的激光

文汇报 中字

OFweek激光网讯:2016年9月,超强超短激光输出脉冲功率的“世界纪录”在上海被刷新到5.3拍瓦。这个春节假期,中科院上海光学精密机械研究所超强超短激光团队加班加点,调试设备,为不断刷新这项世界纪录积极奋战。在上海光机所的浦东张江、嘉定园区,不回家的科研人员每天十几个小时扑在实验室里,努力让中国超强超短激光站稳世界科技高峰。

用激光尝试实现各种科学梦

2013年,该课题组实现2拍瓦的激光放大,打破了美国保持了十几年的1.5拍瓦的世界纪录。去年课题组将这项纪录提高了一倍多之后,未来还要将纪录翻番。“这个目标实现后,将真正确立我国在这个领域的国际领先地位。”挑战背后是一个学科领域长期坚持自主研发的实力积聚。

尽管超强超短激光大科学装置位于浦东张江,但在上海光机所的嘉定园区,有两个实验装置为它源源不断地提供科学支撑:一个是2拍瓦超强超短激光装置,另一个是新一代超强超短激光综合实验装置。

上世纪90年代初,上海光机所就开始自主研发超强超短激光的核心技术,使实验装置的输出功率不断提升,并以此开展很多应用研究———作为科研工具,只有用了之后,才知道如何进一步提升性能,更好地为应用服务。

隔着走廊玻璃,记者看到这台设备占据了一个400多平方米的房间。所有的激光都已被封闭在管道和箱体中,科学家在最后出光的地方做实验。近几年,利用这台装置,科学家尝试了很多有趣的工作。比如,激光驱动高能电子束、激光产生反物质、用激光造雪,或是在纳米尺度雕刻精细、平滑过渡的图像,用激光驱动质子束并对蜻蜓的精细结构进行质子照相等。

“2012年,我们所首次用飞秒强激光在云室中诱导大面积降雪。”实验室王文鹏副研究员介绍说,激光干预天气听起来是很“科幻”的前沿探索,但科学梦想是一定要有的,万一实现了呢?

庞大加速器有望变成“台式机”

换上白大褂,套上鞋套和头套,经过风淋房,记者走进新一代超强超短激光综合实验装置的超净实验室。

“这里正在研发的,是利用超强超短激光加速电子,然后产生自由电子激光的新技术。”正在加班的实验室工作人员告诉记者,现在的加速器都非常庞大,动辄需要几百米长,而超强超短激光可以让电子在很短时间内,拥有极高的速度和能量,有望让加速器变得非常袖珍———未来,或许每个实验室都能放上一台,随时可以做实验、做检测。

目前,这台设备还只是在临时实验大楼中集成。为了更合理安全地调试设备,几条线路必须分开调试,所有科研人员和学生,也都分成两班:白天调试一路,晚上调试另一路。

“光学调试是十分精密的操作。”实验室工作人员说,春节里,大家都回家过年了,大楼里空空如也,这正是干活儿的好时机。所以,这次春节,大多数工作人员都留下来加班了。

引领世界全靠多年厚积薄发

“要加班,一起来。”这句话经常被实验室上下挂在嘴边,因为这个团队的工作既有理论研究,又有工程推进,还有运营维护和后勤保障等,每一项都离不开团队成员的通力合作。

从去年9月成功输出5拍瓦激光后,他们一直努力提高激光的品质。功率只是众多指标之一,要成为能够提供给用户的稳定优质光源,还有聚焦强度、信噪比等很多指标。如今,装置的输出功率已经达到5.4拍瓦。

记者采访当口,设备正好出了点故障,他们正在商量用国产的器件替换掉出故障的进口件。实验室许毅副研究员说,由于十几年坚持自主研发,现在他们自己研制的激光器水准已经超过了进口产品,觉得哪里不满意,马上可以自己动手改进。“过去是我们求购国外的激光器件,现在是人家来找我们买器件、求合作。”他说,自主研发在起步时虽然看起来发展慢,但积攒的后劲却是十年之后才显现出来,“没有当年的自主研发,现在我们可能还只能买人家的现成器件,永远走不到引领的位置。”


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