潜心研究激光薄膜器件出成果、出人才

来源:同济快讯    关键词:激光, 激光薄膜器件, 激光技术,    发布时间:2020-01-12

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在1月10日举行的2019年度国家科学技术奖励大会上,我校物理科学与工程学院王占山教授领衔完成的“多功能强激光薄膜器件设计与全流程制作技术及应用”项目,获国家技术发明奖二等奖。“该团队历经十余年潜心研究,发明了多功能强激光薄膜器件的新结构、新材料、新制作技术和设备,出成果出人才,获奖实至名归。”业内专家如是说。

十五年前,团队开始强激光薄膜器件研究
强激光是前沿科技和新兴产业的制高点之一,薄膜器件是强激光装置的核心,薄膜器件能承受的最大激光强度就是它的损伤阈值。损伤阈值低,薄膜就容易损伤。
“要想提升激光薄膜器件的损伤性能,首先要摸清摸透薄膜的损伤规律。”王占山介绍,通过引入性质单一且可调控的人工缺陷,团队突破了激光与薄膜相互作用问题难于定量研究的瓶颈,揭示了真实薄膜的激光损伤机理,提出了抑制电场增强的“场控”激光薄膜设计新方法,创制了阻止环境吸附的新材料,发明了去除损伤“局域强点”的全流程定量化制作技术,实现了激光薄膜器件损伤阈值的大幅提升,环境适应性的明显增强,制作批量一致性的稳步提高。看着眼前表层或粉红、或翠绿、或淡咔色的一块块透明方块,记者惊奇于团队这种孕神奇于平淡之中的能力,而今,这些貌不惊人的器件已广泛用于前沿科学探索以及高性能激光装备等方面。
多年的研究结出丰硕的成果
走进我校精密光学工程技术研究所,记者的第一件事就是换衣服、戴帽子、穿鞋套;然后进入第二个房间,“呼呼”的风搜遍全身,原来这是消静电的洁净新风。然后,就进入了眼前一亮的激光薄膜器件的世界了,激光薄膜的优化设计、超精密制作、高精度表征等等都在这些实验室里进行,悄无声息地工作是记者眼前的景象。“激光薄膜必须一尘不染。”该团队程鑫彬教授介绍,如果薄膜上有一颗灰尘,往往就成了报废激光装置的“引信”。他说,我们实验室出来的光学薄膜要达到的洁净程度,就像在一个420平方米的篮球场里,不允许有一粒芝麻般的灰尘存在。
多年来,王占山创建的精密光学工程技术研究所成果越来越丰富,应用领域越来越广泛。2017年5月19日,团队自主研发的“高性能激光薄膜器件及装置”6项发明专利授权成功转让给润坤(上海)光学科技有限公司,合同金额共计3800万元人民币,创下了同济大学历史上最大额度的技术转移现金合同;转让专利“一种激光薄膜的制备方法”获2018年度第二十届中国专利金奖。润坤公司2017年以来销售激光薄膜元器件超过25000件。不仅如此,团队发明的清洗技术和刻蚀技术的商业应用,近3年便销售了设备40多台,生产厂家获利喜人。
强激光薄膜器件研究成为吸引人才强磁场
好项目往往成为吸引人才的强大磁场。张众追随王占山读博士,然后走上了X射线和中子多层膜光学与技术的道路,以第一或通讯作者发表中英文论文18篇,申请国家发明专利6项,其中获授权专利5项。他的研究围绕我国精密等离子体诊断、同步辐射、天文探测、散裂中子源等国家重大需求和大科学工程,持续开展“X射线及中子多层膜光学与系统”方向的研究,在国内率先解决了中子超镜制作问题,性能水平达到国际先进;在国际上首创了大集光面积中子超镜聚焦系统,为基于小型加速器中子源开展中子小角散射实验,提供了新的技术路径。曾入选教育部跨世纪优秀人才。
程鑫彬在微纳光学领域展开了卓有成效的工作,开展光频亚波长结构材料和器件相关研究,提升了超光谱成像、激光合束系统以及空间用太阳能电池的性能;在光学薄膜相关技术领域,研制出一系列高功率/高能激光器用高损伤阈值薄膜器件,达到了国际领先水平;在纳米计量传递标准方面,制备出百纳米量级自溯源光栅样品和数十纳米量级多层膜光栅样品,为这些样品成为国家传递标准制定奠定了扎实的技术基础。获得了教育部技术发明奖一等奖(排名第二)等。曾先后入选国家“优青”和“杰青”。
马彬主要从事光学精密检测和强激光作用机制研究,发展了可溯源的激光损伤测试平台,建立了多种损伤测试技术。近年来,以第一或通讯作者发表SCI论文12篇,EI论文5篇;以第一申请人授权发明专利10项,申请2项,登记软件著作权4项。主持国家科技重大专项课题、国家自然科学基金青年基金项目等10多项。
张锦龙主要从事高性能光学薄膜、微结构薄膜的设计、制备及表征等方面的研究。承担5项国家自然科学基金项目、863项目,基金委创新群体“强激光器件基础技术研究”的核心成员之一。在缺陷诱导激光损伤模拟研究、高损伤阈值多功能薄膜研制、超低损耗介质薄膜研制等方面取得一系列研究成果。以第一完成人获得2019度教育部科技进步奖二等奖。
黄秋实主要从事极紫外与X射线多层膜技术研究。揭示了纳米多层膜生长中原子扩散、迁移等物理机制,发展了多种界面调控方法,实现了大尺寸多层膜单色器元件的自主研制和应用,研制的X射线单色器用多层膜已成功用于德国BESSY同步辐射装置,并有望用于上海光源线站工程以及未来的上海硬X射线自由电子激光装置。入选2018年度上海青年科技启明星计划。