▲上光所薄膜光學實驗室研制的激光反射薄膜
10月9日，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室傳來消息：中國科學院上海光學精密機械研究所中國科學院強激光材料重點實驗室薄膜光學實驗室研制的激光反射薄膜，在競爭激烈的2018基頻激光反射薄膜元件激光損傷閾值國際競賽中，以高出第二名20%的性能優勢，勇奪世界第一！
這表明，中國能生產出世界上最“強韌”的激光反射薄膜，為中國在激光聚變裝置、超強超短激光等領域走到世界前沿，突破了一項“卡脖子”的技術。為了這一天，上光所的這群“薄膜人”接力奮斗了54年。
從納秒到飛秒，激光“血管”強韌度不斷挑戰極限
讓具有強大能量的激光，能按照科學家的意愿，有序地一路奔赴靶點，是高功率激光反射薄膜的“獨門功夫”。在激光聚變、超強超短激光等裝置中，有著成千上萬件不同口徑的薄膜元件。可以說，離開這種高性能的薄膜，這些裝置將寸步難行。
隨著激光裝置功率的不斷上升，薄膜要足夠強韌，才能承受激光的沖擊而完成傳導激光的任務。因此，損傷閾值就成為一項“金指標”——就像人體的血管，如果不夠強韌，很容易承受不住過高的血壓而破裂。薄膜足夠強韌，激光裝置功率才可能沖擊新高度。
早在1964年，上光所第八研究室就成立了鍍膜組，開始了中國激光薄膜研究的新征程。中國第一塊反射薄膜元件就在這里誕生。1965年，鍍膜組升格為薄膜光學實驗室
今年78歲的范正修研究員，是薄膜光學實驗室的第一任主任。過去二三十年，神光聚變點火裝置幾度升級，對薄膜不斷的要求不斷提升，可這支團隊始終能研制出保障裝置的激光薄膜。
范正修記得，上世紀九十年代，中國科學院院士林尊琪提出神光裝置的一個升級方案，需要用到直徑接近一米的激光反射薄膜。由于加工精度要求太高，外國同行認為這根本就不可能實現。可范正修帶領團隊，經過刻苦攻關，將這塊“不可能實現”的薄膜，鍍上了激光玻璃。
這不僅使林尊琪院士的方案得以順利實施，也為中國激光技術沖破國外壟斷，打開了缺口。
▲科研人員在抓取需要鍍膜的基板
“神光裝置需要薄膜能夠承受納秒級的激光沖擊，而百拍瓦超強超短激光裝置則對薄膜提出了飛秒級的要求——相當于性能要求提升百萬倍。”范正修說，直到今天，他還每天騎著自行車去實驗室，與年輕人一起琢磨如何挑戰極限。
隊伍不能散！沒有“海歸”的團隊勇奪“世界第一”
美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室之所以會舉行激光反射薄膜損傷閾值的國際競賽，因為它擁有俗稱“人造太陽”的當今世界上規模最大的激光聚變裝置——美國國家點火裝置。
上世紀九十年代，剛參與這項賽事時，在來自全球六個國家的幾十個競爭對手中，上光所只處于中下游的水平。而到了2012年，這支團隊送交的樣品已經以微弱的優勢，奪得了賽事桂冠。由于忙于國家任務，他們有五年不曾參賽，今年再次出山，其薄膜的損傷閾值比第二名高出了20%，比排名靠后的對手性能甚至超出百倍！
由于技術封鎖，這支團隊里沒有一個獲得海外學位的成員。“因為國外相關的一流實驗室根本不接納中國學生！直徑超過500毫米的薄膜材料和設備，也全都對華禁運！”現任實驗室主任朱美萍研究員說，幸運的是，范老一直堅持薄膜光學要作為一門學科發展，中國才有了在這一領域不被“卡脖子”的今天。
“隊伍不能散”是范正修堅持的一個原則。在很多人心里，鍍膜就是為大工程、大裝置提供服務的。可范老認為，這是一門學科，只有從機理入手，搞清楚科學問題，才能有不斷為國家任務提供保障的能力，“不然只能淪為加工工廠，連服務的能力都失去！”
▲科研人員值守在鍍膜設備旁，他們常常需要連續幾小時、十幾小時值班
如今，他們已發展出一整套理論與技術，來找到、消除薄膜中的缺陷，這才使薄膜性能得到了大幅度提升。要知道，在直徑近一米的薄膜上，尋找出微米級的缺陷，其難度就好比在一座大型城市中，精確尋找到一顆隨機放置的沙粒。
“研究工藝，很多成了技術秘密，連論文都出不了！”上光所黨委書記邵建達是范正修的學生，也是薄膜光學實驗室的第二任主任，他說，沒有不計名利的奉獻精神，也沒有今天在國際競賽中的力挫群雄。
堅持學科發展，也使得這個實驗室成為中國激光薄膜領域的“黃埔軍校”。54年來，這里培養出了200多名研究生，在全國各高校、科研機構中成為技術骨干。同時，這里的畢業生還創辦了幾十家高科技創業企業。中國太陽能光伏產業領軍人物施正榮就是從這個實驗室畢業的。
半個世紀，實驗室主任已經換了四任，實驗室也從最初的十幾人擴展到一百多人，已由80后挑起大梁，但他們為國家而奮斗的初心，永遠不變。
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