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案例1——上海光机所:传承“神光”精神,创造激光辉煌
2016-05-25 00:00:00.0 加稿部门 浏览次数1696

    中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室(以下简称联合室)面向国家对聚变物理、国防应用和聚变能源等重大战略需求,主要从事高功率激光驱动器总体、关键技术、系统集成、工程研究和高效高质量装置维护运行,以及高能量密度物理的创新与探索性研究。

    1985年,国内第一台脉冲功率为1万亿瓦固体激光装置激光12号由上海光机所设计并建成,随后与原核工业部九院(现中国工程物理研究院)合作开展了三轮物理实验,并取得了有国际重要影响力原创性实验结果。基于中科院和中物院成功合作,在王淦昌、王大珩等老一辈科学家的倡议与领导下,两院于1986年在上海光学精密机械研究所成立了高功率激光物理联合实验室。同年,前国防部长张爱萍将军为激光12号实验装置亲笔题词“神光”,从此开启了我国“神光”系列高功率激光装置发展的新篇章。

    联合室实行管理委员会领导下的实验室主任负责制,是打破部门界限,面向全国实现跨部门科技合作的成功典范,是我国科研体制的一大创新。联合室始终遵循既定的宗旨,围绕高功率激光驱动器研究与发展,先后研制出神光I、神光II、神光II多功能、神光驱动器升级等系列激光装置。现拥有职工170余人,先后共产生了4位两院院士,研究员20人,副研究员61人,常年在学研究生80余人。多年来,联合室一直铭记王大珩等老一辈科学家“传承辟新,寻优勇进”的科学精神,发扬协同创新的优良传统,潜心科研、自主创新,以3F(Focus、Forward、Forever)为发展理念,逐步凝炼形成了勇于技术攻坚、不断创新发展的“神光精神”。

直面困难,逆水行舟

    “神光精神”崇尚理性怀疑,不承认绝对的权威和永恒的真理,可以对科学问题进行自由的质疑和批判。90年代从神光II研制前期,刚上任总指挥的林尊琪研究员果断启动工作例会制度,围绕项目工程研制进度以及相关技术问题,将装置研制中存在的技术问题公开化,由一线科研骨干共同讨论、群策群力,在短时间内有效地解决了装置元件损伤与输出能量过低等一系列难题。大家都戏称工作例会为〝遵义会议〞。目前围绕正在研制神光驱动器升级的例会又召开了109次,对促进装置的研制翻案和性能发挥了重要作用。

    在项目研制中,由于关键大口径光学元件加工出现技术难题,面形控制工艺不太稳定,加工周期过长,严重制约了项目工程进度。通过全国范围的详细调研,联合室与国防科技大学光学加工中心进行合作,首次在大口径光学元件加工中引入了磁流变数控工艺,从而保证了项目研制的顺利进行。在单路输出通光调试中,发现装置基频近场输出存在中频调制,严重威胁到激光装置安全输出。又是在工作例会上大家各抒己见的热烈讨论中,林尊琪院士首先想到了原因可能出在这种新方法加工的元件上。经过仔细排查光路,发现正是该大口径光学元件因数控加工中固定进刀量引入的中频调制。而后质疑马上随之而来,有的同志要求放缓工程进度,回到传统环抛加工的工艺上。此时,林尊琪院士并没有附和,而是直面困难,从加工方式优化方面深入思考,提出了磁流变加小磨头加工工艺方式,用数控方式保证面形指标要求,用小磨头加工方式降低中频调制,有效地解决了近场调制问题,确保工程顺利完成。

    通过联合室科研人员的集体努力,装置2013年12月完成了北四路基频通光,实现单路8050J基频输出,标志着我国自主设计研制的“基于大口径电光开关的腔倒空型四程放大”激光驱动器总体构型在通量密度、功率密度、近场通量对比度、远场能量集中度等核心评价指标方面均达到或接近美国NIF装置水平。2014年5月完成单路三倍频输出实验,实现了单束全链路输出性能考核。2015年2月获得了八路三倍频靶面全能量25kJ,并完成了完成八路终端光学组件多项性能考核验证。

团结协作,成果转化

    中以高功率激光装置合作项目是我国在高功率激光领域第一次高技术出口项目,也是联合室第一次对国外的技术输出。从项目启动初期,抽调了各课题组内青年科技精英,组成项目组,并定期针对青年职工学生开展英语口语培训。通过编写设计任务,装置接口需求文件,概念设计,工程设计,项目管理,验收报告等,全英文的文档越来越多,份量也越来越重,大家应对起来却轻松自如了许多。现在一份200多页的技术文档,不需要先中文后英文的翻译,直接可以英文书写,英文讨论。口语从刚开始的磕磕绊绊地不敢讲,到现在出口成章地讨论,甚至争辩,整个科研团队正在潜移默化中逐步走向国际化。

    该国际合作项目进展顺利,得益于联合室50年来几代人的技术积累以及联合室内部高效的组织和无私奉献、团结协作的“神光精神”。作为实验室领导的朱健强、朱俭、李学春、朱宝强、马伟新等同志不仅每一次参加项目的技术讨论会,还身先士卒在第一线加班加点。他们的言传身教给青年英才树立了榜样。他们给自巳提出了“三不”的严格要求,不能给自已的工作丢脸,不能给实验室丢脸,更不能给国家丢脸。项目自2011年5月正式启动,2013年进入工程实施阶段,2014年7月完成项目首期两路顺利完成验收工作,装置运行稳定,超能力完成设计指标。2014年8月初,首批技术骨干共6人冒着以色列边境冲突不断的危险,赴以进行基建安装,2015年4月底完成后两路安装调试验收工作。

    历来西方发达国家对我国从事国防建设的高新技术引进,都是百般刁难、层层设卡。关键的核心技术是根本买不来的,必须靠自己的能力突破技术壁垒。就在神光II多功能高能激光装置研制过程中,作为整个激光驱动系统提供具有全域控制能力的种子光源的前端系统,该课题组在实验室唯一一位女研究员范薇同志的带领下,面对各种困难,传承辟新,勇于亮剑,在高精度同步技术方面,改变传统触发同步模式,提出并开发了基于光触发同步的高稳定多档脉冲精确同步技术方案,其精度优于国际同类大型装置的所报道的技术指标。在体相位调制技术方面,突破了较大口径体位相调制器设计制造技术,填补了ICF驱动器的体相位调制技术国内空白,主要技术指标达到国际同类器件的先进水平,并在国内首次实现了抑制SBS效应所需光谱调制展宽的闭环检测与失效控制,有效提升了高功率激光装置的安全运行性。该项目获得省部级科技进步二等奖,目前已经成功应用于神光II系列装置上。

 敢于承担,忘我奉献

    神光系列装置由于激光装置运行特点,物理实验周期比较长,“5加2、白加黑”是常态,常年运行工作的加班加点,涌现出了很多 “舍小家,顾大家” 的感人事迹。运行人员的细致严谨、认真负责的工作作风,保障了装置优质、高效的运行状态,得到了国内外用户的一致肯定,全年运行实验发次和平均成功率等指标达到国际同类装置先进水平,并多次获得中科院大科学装置综合运行奖。

    作为国内大口径谐波转换晶体方面专家朱宝强研究员自2010年起,在负责神光驱动器升级测控分系统研制、谐波转换调试技术研究的同时,还承担起神光II及多功能高能激光装置综合运行的管理工作。在他的精心组织下,近几年装置已完成5个维改项目的验收工作,三个维改项目的申请及立项,并积极推进装置的开放共享,促成用户委员会成立,完善运行条例并建立网络申请机制,为更好服务国内外用户和促进科研成果产出奠定了基础。朱宝强研究员以其突出的工作表现获得了“2010-2014年度上海市先进工作者称号”。

    对科学的执著追求精神,科研事业的忘我献身精神,为国家的民族自强精神,体现价值的创新攀登精神,包容失败的不懈探索精神,完成任务中的团结协作精神,同志关系上的相互关爱精神,荣誉成绩前的让位集体精神,最终凝聚成“神光精神”,一大批具备“神光精神”优秀科技工作者,创造了一项又一项辉煌的成绩。国内首创的神光Ⅰ激光装置1990年荣获国家科技进步一等奖;神光Ⅱ大型高功率激光系统装置2005年荣获国家科技进步二等奖;神光Ⅱ多功能高能激光装置是目前我国唯一可为物理实验提供探针光的高能激光装置,2013年荣获国家科技进步二等奖。如今,“神光精神”将在一代又一代的神光人之间薪火相传,再创辉煌。

附图:
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