疫情封控期间，中国科学院上海光学精密机械研究所持续攻关科研任务，近日完成了多项技术突破：完成了国家重大专项核心光学元器件N41钕玻璃用包边玻璃研制工作，实现米级光栅大口径离轴反射曝光技术突破性进展以及大尺寸DKDP长籽晶快速生长技术新进展。
N41钕玻璃片是一种新型大口径钕玻璃片，可用于惯性约束聚变（Intertial Confine-Ment Fusion，ICF）激光驱动器片状放大器系统，由中国科学院上海光学精密机械研究所研制，也是我国重大专项高功率激光装置的“心脏”。相比于N31钕玻璃片，N41钕玻璃片的特点在于：
2）对主激光静态吸收损耗系数更小，增益损耗比更高；
3）非线性折射率系数更小，有利于实现大能量、高功率激光输出。
钕玻璃包边性能的优劣对于钕玻璃的增益性能起着至关重要的作用，包边剩余反射率是评判钕玻璃包边性能最重要的指标之一。因此，包边玻璃是确保钕玻璃元件增益性能的重要核心材料，它表示了钕玻璃内部的杂散光到达钕玻璃与包边玻璃界面时被包边玻璃吸收的情况。
上海光机所在疫情期间坚持24小时连续运转、封闭管理奋战50天，确保国际上现存唯一的大口径磷酸盐玻璃生产线在最优工艺状态下稳定运行，超计划完成了N41型大口径激光钕玻璃片包边玻璃的生产任务，为国家重大专项的顺利开展打下了坚实基础。
上海正在研制的百拍瓦级超短超强激光装置是上海建设具有国际水平的科创中心的标志性建设内容张江光子大科学装置集群的重要装置之一。其中，尺寸需要达到1.6 m×1.05 m（双向米级，对角线接近2 m）的脉冲压缩光栅是系统的关键器件，也是支撑装置确保实现国际领先水平仍然存在的“卡脖子”技术之一。目前，国内外现有的光栅制备技术上包括机械刻划、细光束扫描拼接曝光、透射静态干涉场曝光等现有技术都达不到制备如此双向米级大尺寸光栅能力。
上海光机所疫情期间，项目组封闭攻关，成功利用大口径离轴反射曝光系统制作米级脉冲压缩光栅，该项目加工极具挑战。除上海光机所报道过小口径反射式曝光技术外，国际上至今没有报道过利用反射式曝光技术成功制作衍射光栅的先例。
全口径大面积反射式静态曝光技术是引领大口径静态曝光技术的创新方案，将推动我国的大口径高精度超低缺陷离轴反射镜加工技术进步，若能研制成功将是世界上的首次实现，形成国际上独一无二的大口径光栅制备能力，为我国超短超强激光技术发展提供持续有力支撑。
上海光机所项目组团队经过1年多的努力攻关，发明了极窄边缘效应一体式柔性研抛技术与装备、无轨迹波纹非正交磁流变抛光技术、计算机全息位相板检测、大镜低应力支撑等系列创新技术。成功解决了大镜测量稳定性和支撑应力问题，完成了尺寸达1650 mm×1120 mm(对角线约2 m)，重约900 kg，全频段误差达纳米精度的加工，完全满足了设计指标要求，后续将进行光栅制作实际验证。该创新方案得到了科技部重点研发计划变革性技术项目的支持。
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国际领先的大尺寸DKDP长籽晶快速生长技术取得新进展
上海光机所利用长籽晶生长技术，在国际上首次获得600 mm×600 mm×800 mm的大尺寸DKDP晶体，为高功率激光驱动器系统用混频DKDP晶体研制提供一种全新的技术方案。
不同于起源于国外的国际上使用较多的传统生长技术及点籽晶快速生长技术，上海光机所在国际上创新性提出DKDP晶体的长籽晶生长技术方案。
1) 充分利用Ⅱ类晶体切割方向特点，提高晶体坯片的切片效率;
2) 可以利用长籽晶对应的柱面区域进行元件切割，彻底消除了点籽晶单锥及双锥头快速生长固有的锥柱交界面，解决晶体内部锥柱交界面诱导的局域位相畸变及电场增强效应;
3) 进一步改善了晶体生长过程中流场环境，有利于获得高质量晶体;
4) 充分利用了快速生长技术特点，大大缩短了晶体的制备周期。
该方案的核心是以长籽晶替代点籽晶作为晶体生长初始籽晶，相关技术已经获得中国、美国及俄罗斯专利授权。疫情期间，项目组仍坚守科研第一线，封闭在实验室内进行攻关，抗疫及科研攻关两不误，DKDP晶体生长及切割工作取得新的突破。
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