不怕技术封锁！国人在激光核聚变领域获大突破

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trayer

2020-07-13 02:20:45

在2019年1月8日北京隆重举行的国家科学技术奖励大会上，上海光机所研究团队完成的“大尺寸高性能激光偏振薄膜元件成套制备工艺技术及应用”项目荣获2018年度国家技术发明二等奖。

该项目团队历经十余年攻关，成功研制出大尺寸高性能激光偏振薄膜元件，打破了西方的技术封锁和高端产品禁运，成功掌握了从加工到镀膜全工艺流程技术，其研制的大尺寸偏振薄膜元件已成功应用于我国神光系列激光装置，并出口俄罗斯、以色列等国，不仅满足了我国激光聚变研究的重大战略需求，还推动了我国激光薄膜和相关行业的技术进步。

在激光技术和应用中，光学薄膜是极为重要的关键技术之一。

业内通常用“灯、棒、膜”来形象地概括激光器的抽运能源、工作物质及谐振腔三大基本构件，其中的抽运能源和工作物质可随着激光器的不同而千变万化。

但是，不论是哪一种激光器，也不论激光技术怎样发展和变化，光学薄膜始终是不可或缺的关键元件。据公开资料披露，高性能激光薄膜元件是限制惯性约束聚变（ICF）激光、超强超短激光、武器用激光和空间激光等国防战略和国民经济高新技术领域发展的瓶颈。美国的核武器研发机构：劳伦斯·利弗莫尔国家实验室建成的美国国家点火装置（NIF）是当今世界上规模最大的激光惯性约束聚变设备（ICF），该装置总共有数万件高性能激光薄膜元件用于精密操控激光传输。

其中大口径偏振薄膜元件是用来抑制寄生振荡、隔离反向激光，保障激光装置安全运行的关键核心元件，也是ICF激光装置中尺寸最大、膜层最厚、难度最高的薄膜元件。

它与等离子体电极普克尔盒组成的光开关被誉为美国国家点火装置（NIF）七大奇迹之一。

由于该薄膜元件制备工艺复杂、研制难度大，长期工作在高温热损伤情况下，极易出现膜层龟裂问题。就连技术最发达的美国也是依靠光学界著名的Zygo公司、罗切斯特大学及Spectra Physics公司联合攻关，历经十余年才得以解决。因涉及国家国防安全，美国商务部严令禁止对华出口尺寸大于500毫米的高性能薄膜元件，西方发达国家也一直对我国实施相关技术封锁和产品禁运。

上海光机所高功率激光光学薄膜研制团队经多年研发，成功实现了该技术对美国同类产品的超越，不但研制出了尺寸为:810毫米×430毫米×90毫米的米级尺寸偏振薄膜元件，其性能指标还全面优于美国国家点火装置（NIF），以及法国（LMJ）聚变装置所采用的同类产品，为我国神光III型激光装置成为输出能量居世界第二的激光核聚变驱动系统（仅次于美国 NIF）做出了功不可没的贡献。

该技术还成功应用于中国航天科工集团第九总体设计部研发的LW-30战术激光防御武器系统上，为其提供了用于激光发射子系统中的光束调焦和合束等用途的各类薄膜元件。

在激光发射子系统为数万瓦（航展数据为30千瓦）高功率输出条件下，实现了高功率激光在短时间内毁伤目标的预期效果。从公布的数据指标来看，该薄膜元件完全能满足十万千瓦级战术激光武器系统的需要，为我国的战术激光武器最终实现与美国并驾齐驱创造了良好的前提条件。

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