12月19日,中國(guó)科學(xué)院通過(guò)官網(wǎng)公布改革開(kāi)放40年來(lái)該院40項(xiàng)具有代表性的標(biāo)志性重大科技成果,包括15項(xiàng)面向世界科技前沿的成果,15項(xiàng)面向國(guó)家重大需求的成果,10項(xiàng)面向國(guó)民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)的成果。據(jù)介紹,超強(qiáng)激光技術(shù)及裝置、高精度衍射光柵制造技術(shù)項(xiàng)目和大口徑碳化硅反射鏡項(xiàng)目入選面向國(guó)家重大需求的成果,非線性光學(xué)晶體研究及裝備研制項(xiàng)目入選國(guó)民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)的成果。
超強(qiáng)激光技術(shù)及裝置
超強(qiáng)超短激光被認(rèn)為是人類已知的最亮光源,能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)創(chuàng)造出前所未有的超強(qiáng)電磁場(chǎng)、超高能量密度和超快時(shí)間尺度綜合性極端物理?xiàng)l件,在臺(tái)式化加速器、阿秒科學(xué)、超快化學(xué)、材料科學(xué)、激光聚變、核物理與核醫(yī)學(xué)、高能物理等領(lǐng)域有重大應(yīng)用價(jià)值。
2002年,上海光機(jī)所突破光學(xué)參量啁啾脈沖放大超強(qiáng)超短激光新原理系列關(guān)鍵科學(xué)技術(shù),獲得峰值功率高于國(guó)際同類研究一個(gè)量級(jí)的16.7太瓦激光輸出,獲2004年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。2011年,物理所采用高對(duì)比度啁啾脈沖放大技術(shù),在國(guó)際上首次利用飛秒鈦寶石放大激光裝置獲得大于1拍瓦的峰值功率。2013年和2016年,上海光機(jī)所相繼研制成功創(chuàng)當(dāng)時(shí)世界最高激光峰值功率紀(jì)錄的2拍瓦和5拍瓦激光系統(tǒng)。2017年率先實(shí)現(xiàn)10拍瓦激光放大輸出,引領(lǐng)超強(qiáng)激光科學(xué)國(guó)際前沿。
自20世紀(jì)60年代以來(lái),作為我國(guó)激光慣性約束聚變(ICF)裝置研究的發(fā)源地和核心團(tuán)隊(duì),上海光機(jī)所先后完成了神光Ⅰ、神光Ⅱ系列高功率激光裝置建設(shè),為高能密度物理前沿研究和國(guó)家戰(zhàn)略高技術(shù)發(fā)展提供了核心戰(zhàn)略支撐。1986年建成的神光Ⅰ裝置(激光12號(hào)實(shí)驗(yàn)裝置),標(biāo)志著我國(guó)ICF五位一體實(shí)驗(yàn)研究的重大突破,獲1990年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng);2001年建成的神光Ⅱ裝置和2005年成功研制國(guó)內(nèi)唯一的多功能探針系統(tǒng);2017年通過(guò)驗(yàn)收的神光驅(qū)動(dòng)器升級(jí)裝置成為我國(guó)ICF研究核心快點(diǎn)火與先進(jìn)閃光照相能力綜合研究平臺(tái)。
高精度衍射光柵制造技術(shù)和大口徑碳化硅反射鏡
衍射光柵是一種具有納米精度周期性微結(jié)構(gòu)的精密光學(xué)元件,是各類光譜儀器的“心臟”,在天文學(xué)、光通信、激光器、信息存儲(chǔ)、慣性約束激光核聚變等眾多領(lǐng)域中有重要應(yīng)用。將光柵做大做精是世界性難題,而光柵刻劃?rùn)C(jī)作為制作光柵的母機(jī),被譽(yù)為“精密機(jī)械之王”。長(zhǎng)春光機(jī)所經(jīng)過(guò)多年努力,突破一系列關(guān)鍵核心技術(shù),于2016年11月自主研制成功大型高精度衍射光柵刻劃系統(tǒng),并成功刻劃出世界最大面積的中階梯光柵(400毫米×500毫米),解決了我國(guó)光譜儀器“有器無(wú)心”的問(wèn)題,打破了國(guó)外壟斷和封鎖,提升了我國(guó)光譜儀器產(chǎn)業(yè)邁向高端和拓展國(guó)際市場(chǎng)的能力。
大口徑光學(xué)反射鏡是高分辨率空間對(duì)地觀測(cè)、深空探測(cè)和天文觀測(cè)系統(tǒng)的核心元件,碳化硅(SiC)陶瓷材料是國(guó)際公認(rèn)的高性能反射鏡材料,我國(guó)完全依賴進(jìn)口,長(zhǎng)期受制于人。長(zhǎng)春光機(jī)所完成了國(guó)際公開(kāi)報(bào)道中最大口徑4米的碳化硅非球面反射鏡制造——碳化硅鏡坯制備、非球面加工檢測(cè)以及改性鍍膜,核心制造設(shè)備和制造工藝具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),并于2018年8月通過(guò)驗(yàn)收。該成果標(biāo)志著我國(guó)在大口徑光學(xué)制造領(lǐng)域取得重大技術(shù)突破,形成大口徑系列反射鏡研制能力,對(duì)我國(guó)基礎(chǔ)研究、防災(zāi)減災(zāi)、公共安全、國(guó)防安全等具有重要戰(zhàn)略意義。
非線性光學(xué)晶體研究及裝備研制
福建物構(gòu)所相繼于1979年和1986年發(fā)明出新型非線性光學(xué)晶體——低溫相偏硼酸鋰(β–BaB2O4,簡(jiǎn)稱BBO)和三硼酸鋰(LiB3O5,簡(jiǎn)稱LBO)。BBO是世界上第一個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的紫外非線性光學(xué)晶體,LBO是可見(jiàn)與紫外光區(qū)頻率變換特別是大功率器件應(yīng)用的首選晶體,在科學(xué)研究以及精密加工、信息通信、醫(yī)療、半導(dǎo)體等行業(yè)具有廣闊應(yīng)用空間。LBO獲1991年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。BBO與LBO晶體材料及元器件研制打破了國(guó)外壟斷,以該技術(shù)為核心孵化出的福晶科技公司,長(zhǎng)期保持全球最大非線性光學(xué)晶體和激光晶體制造商地位。
理化所經(jīng)過(guò)20余年的努力,在深紫外非線性光學(xué)晶體及激光技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)突破,在國(guó)際上率先突破非線性光學(xué)晶體KBBF(KBe2BO3F2)大尺寸生長(zhǎng)技術(shù)和精密化、實(shí)用化深紫外全固態(tài)激光技術(shù),研制出多個(gè)系列的實(shí)用化、精密化深紫外全固態(tài)激光源,并與物理所、大連化物所、半導(dǎo)體所等單位合作研制成功一系列國(guó)際首創(chuàng)/領(lǐng)先的深紫外激光前沿科學(xué)裝備,構(gòu)建了“晶體—光源—裝備—科研—產(chǎn)業(yè)化”的完整創(chuàng)新鏈,標(biāo)志著我國(guó)成為世界上唯一能夠制造實(shí)用化、精密化深紫外固態(tài)激光器的國(guó)家。
1984年,金屬所在鈦鎳釩急冷合金中發(fā)現(xiàn)具有5次對(duì)稱的二十面體準(zhǔn)晶,有力地論證了準(zhǔn)晶的存在,打破了固體材料傳統(tǒng)的晶體和非晶體分類標(biāo)準(zhǔn),為物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)及材料研究打開(kāi)了全新的研究領(lǐng)域。獲1987年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。該成果及后續(xù)有關(guān)研究工作為推動(dòng)航空航天準(zhǔn)晶熱障涂層、太陽(yáng)能選擇性吸收薄膜、準(zhǔn)晶復(fù)合材料、準(zhǔn)晶熱電材料等新材料研發(fā)及應(yīng)用積累了理論基礎(chǔ)。
面向世界科技前沿的15項(xiàng)重大科技成果:
高溫超導(dǎo)體研究、拓?fù)湮飸B(tài)領(lǐng)域系列研究、粒子物理與核物理研究、有機(jī)分子簇集和自由基化學(xué)研究、納米科技創(chuàng)新、人工合成生物學(xué)研究、非人靈長(zhǎng)類模型與腦連接圖譜研究、基因組研究、《中國(guó)植物志》編研及生物多樣性研究、古生物研究、第四紀(jì)環(huán)境研究、東亞大氣環(huán)流研究、數(shù)學(xué)機(jī)械化方法與辛幾何算法、系列大型天文觀測(cè)設(shè)施、以北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)為代表的大型加速器類裝置。
面向國(guó)家重大需求的15項(xiàng)重大科技成果:
載人航天與探月工程的科學(xué)與應(yīng)用、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)系列衛(wèi)星研制、空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)系列衛(wèi)星、深海科考和載人深潛器技術(shù)、量子通信與量子計(jì)算研究、極大規(guī)模集成電路關(guān)鍵技術(shù)、高性能計(jì)算、國(guó)產(chǎn)芯片與系統(tǒng)軟件研發(fā)、機(jī)器人與人工智能技術(shù)、先進(jìn)核能研究、超強(qiáng)激光技術(shù)及裝置、高精度衍射光柵制造技術(shù)和大口徑碳化硅反射鏡、青藏高原科學(xué)考察研究、青藏鐵路工程凍土路基筑路技術(shù)與示范工程和地球深部資源探測(cè)理論、技術(shù)與裝備。
面向國(guó)民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)的10項(xiàng)重大科技成果:
黃淮??萍紩?huì)戰(zhàn)和渤海糧倉(cāng)科技示范工程、煤炭清潔高效利用核心技術(shù)和工業(yè)示范、非線性光學(xué)晶體研究及裝備研制、干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)研究、新藥創(chuàng)制、遠(yuǎn)緣雜交與分子育種研究、海洋生態(tài)牧場(chǎng)研究與示范、科技救災(zāi)、中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)、地域空間開(kāi)發(fā)和功能區(qū)劃研究。
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