十五年前,團(tuán)隊開始強激光薄膜器件研究
強激光是前沿科技和新興產(chǎn)業(yè)的制高點之一,薄膜器件是強激光裝置的核心,薄膜器件能承受的最大激光強度就是它的損傷閾值。損傷閾值低,薄膜就容易損傷。
“要想提升激光薄膜器件的損傷性能,首先要摸清摸透薄膜的損傷規(guī)律?!蓖跽忌浇榻B,通過引入性質(zhì)單一且可調(diào)控的人工缺陷,團(tuán)隊突破了激光與薄膜相互作用問題難于定量研究的瓶頸,揭示了真實薄膜的激光損傷機理,提出了抑制電場增強的“場控”激光薄膜設(shè)計新方法,創(chuàng)制了阻止環(huán)境吸附的新材料,發(fā)明了去除損傷“局域強點”的全流程定量化制作技術(shù),實現(xiàn)了激光薄膜器件損傷閾值的大幅提升,環(huán)境適應(yīng)性的明顯增強,制作批量一致性的穩(wěn)步提高??粗矍氨韺踊蚍奂t、或翠綠、或淡咔色的一塊塊透明方塊,記者驚奇于團(tuán)隊這種孕神奇于平淡之中的能力,而今,這些貌不驚人的器件已廣泛用于前沿科學(xué)探索以及高性能激光裝備等方面。
多年的研究結(jié)出豐碩的成果
走進(jìn)我校精密光學(xué)工程技術(shù)研究所,記者的第一件事就是換衣服、戴帽子、穿鞋套;然后進(jìn)入第二個房間,“呼呼”的風(fēng)搜遍全身,原來這是消靜電的潔凈新風(fēng)。然后,就進(jìn)入了眼前一亮的激光薄膜器件的世界了,激光薄膜的優(yōu)化設(shè)計、超精密制作、高精度表征等等都在這些實驗室里進(jìn)行,悄無聲息地工作是記者眼前的景象。“激光薄膜必須一塵不染?!痹搱F(tuán)隊程鑫彬教授介紹,如果薄膜上有一顆灰塵,往往就成了報廢激光裝置的“引信”。他說,我們實驗室出來的光學(xué)薄膜要達(dá)到的潔凈程度,就像在一個420平方米的籃球場里,不允許有一粒芝麻般的灰塵存在。
多年來,王占山創(chuàng)建的精密光學(xué)工程技術(shù)研究所成果越來越豐富,應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。2017年5月19日,團(tuán)隊自主研發(fā)的“高性能激光薄膜器件及裝置”6項發(fā)明專利授權(quán)成功轉(zhuǎn)讓給潤坤(上海)光學(xué)科技有限公司,合同金額共計3800萬元人民幣,創(chuàng)下了同濟(jì)大學(xué)歷史上最大額度的技術(shù)轉(zhuǎn)移現(xiàn)金合同;轉(zhuǎn)讓專利“一種激光薄膜的制備方法”獲2018年度第二十屆中國專利金獎。潤坤公司2017年以來銷售激光薄膜元器件超過25000件。不僅如此,團(tuán)隊發(fā)明的清洗技術(shù)和刻蝕技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用,近3年便銷售了設(shè)備40多臺,生產(chǎn)廠家獲利喜人。
強激光薄膜器件研究成為吸引人才強磁場
好項目往往成為吸引人才的強大磁場。張眾追隨王占山讀博士,然后走上了X射線和中子多層膜光學(xué)與技術(shù)的道路,以第一或通訊作者發(fā)表中英文論文18篇,申請國家發(fā)明專利6項,其中獲授權(quán)專利5項。他的研究圍繞我國精密等離子體診斷、同步輻射、天文探測、散裂中子源等國家重大需求和大科學(xué)工程,持續(xù)開展“X射線及中子多層膜光學(xué)與系統(tǒng)”方向的研究,在國內(nèi)率先解決了中子超鏡制作問題,性能水平達(dá)到國際先進(jìn);在國際上首創(chuàng)了大集光面積中子超鏡聚焦系統(tǒng),為基于小型加速器中子源開展中子小角散射實驗,提供了新的技術(shù)路徑。曾入選教育部跨世紀(jì)優(yōu)秀人才。
程鑫彬在微納光學(xué)領(lǐng)域展開了卓有成效的工作,開展光頻亞波長結(jié)構(gòu)材料和器件相關(guān)研究,提升了超光譜成像、激光合束系統(tǒng)以及空間用太陽能電池的性能;在光學(xué)薄膜相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域,研制出一系列高功率/高能激光器用高損傷閾值薄膜器件,達(dá)到了國際領(lǐng)先水平;在納米計量傳遞標(biāo)準(zhǔn)方面,制備出百納米量級自溯源光柵樣品和數(shù)十納米量級多層膜光柵樣品,為這些樣品成為國家傳遞標(biāo)準(zhǔn)制定奠定了扎實的技術(shù)基礎(chǔ)。獲得了教育部技術(shù)發(fā)明獎一等獎(排名第二)等。曾先后入選國家“優(yōu)青”和“杰青”。
馬彬主要從事光學(xué)精密檢測和強激光作用機制研究,發(fā)展了可溯源的激光損傷測試平臺,建立了多種損傷測試技術(shù)。近年來,以第一或通訊作者發(fā)表SCI論文12篇,EI論文5篇;以第一申請人授權(quán)發(fā)明專利10項,申請2項,登記軟件著作權(quán)4項。主持國家科技重大專項課題、國家自然科學(xué)基金青年基金項目等10多項。
張錦龍主要從事高性能光學(xué)薄膜、微結(jié)構(gòu)薄膜的設(shè)計、制備及表征等方面的研究。承擔(dān)5項國家自然科學(xué)基金項目、863項目,基金委創(chuàng)新群體“強激光器件基礎(chǔ)技術(shù)研究”的核心成員之一。在缺陷誘導(dǎo)激光損傷模擬研究、高損傷閾值多功能薄膜研制、超低損耗介質(zhì)薄膜研制等方面取得一系列研究成果。以第一完成人獲得2019度教育部科技進(jìn)步獎二等獎。
黃秋實主要從事極紫外與X射線多層膜技術(shù)研究。揭示了納米多層膜生長中原子擴散、遷移等物理機制,發(fā)展了多種界面調(diào)控方法,實現(xiàn)了大尺寸多層膜單色器元件的自主研制和應(yīng)用,研制的X射線單色器用多層膜已成功用于德國BESSY同步輻射裝置,并有望用于上海光源線站工程以及未來的上海硬X射線自由電子激光裝置。入選2018年度上海青年科技啟明星計劃。
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