本月剛剛獲得今年諾貝爾物理學(xué)獎嘉許的激光科技領(lǐng)域，這幾天又決出一項(xiàng)國際頂尖技術(shù)賽事的高下。近日，美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)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(jié)果：中國科學(xué)院強(qiáng)激光材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室薄膜光學(xué)實(shí)驗(yàn)室研制的激光反射薄膜元件再次折桂，與2012年、2013年獲勝相比，優(yōu)勢更加明顯：損傷閾值高出第二名20%。

這支沒有任何學(xué)術(shù)榮譽(yù)“帽子”的研究團(tuán)隊(duì)，面對西方的技術(shù)封鎖，憑借執(zhí)著的工匠精神數(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(shí)現(xiàn)超越。用實(shí)驗(yàn)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。

小元件有大用途

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。當(dāng)今世界上規(guī)模最大的激光聚變裝置是美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室的美國國家點(diǎn)火裝置。高功率激光反射薄膜是唯一能迫使直線前行的強(qiáng)激光按照人類的想法“萬宗歸一”的獨(dú)門元件。它不但需要抵擋住的高能激光的沖擊，保障高功率激光裝置不會“自傷”，還要高效地指揮激光方向，使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(diǎn)。

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(diǎn)。

元件有差池就會影響后續(xù)裝置的運(yùn)行。擺在團(tuán)隊(duì)面前的挑戰(zhàn)極大：高性能激光薄膜技術(shù)是一項(xiàng)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(jì)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。

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

　　高功率激光薄膜的制備是一個工藝環(huán)節(jié)冗長、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包括薄膜設(shè)計(jì)理論、高純原材料控制、光學(xué)表面超精密加工、納米精度膜厚控制、薄膜應(yīng)力控制技術(shù)、檢測技術(shù)以及激光與薄膜態(tài)材料相互作用機(jī)理等研究內(nèi)容，其中尤其以缺陷的全流程控制的難度為最，涉及多學(xué)科交叉，極其復(fù)雜，難度極大，西方國家對我國實(shí)施嚴(yán)密的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運(yùn)。

　　中國科學(xué)院強(qiáng)激光材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室依托于中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所，其薄膜光學(xué)實(shí)驗(yàn)室為我國神光系列高功率激光裝置、超強(qiáng)超短激光裝置等系統(tǒng)提供了大量高性能核心激光薄膜元件。