公司获科技部国家重大专项“重大科学仪器设备开发”项目立项2016年8月

近日,科技部高技术研究发展中心公布了“重大科学仪器设备开发”国家重大专项清单。经过科技部组织的多轮严格评审,由苏州苏大维格科技集团股份有限公司牵头,与苏州大学、南京邮电大学合作申请的《高效高损伤体光栅研制与应用研究》获准立项。项目围绕体光栅研制与工业应用等研究以及先进激光体光栅与技术战略,旨在解决当前体光栅研制以及在新型激光技术开发与应用的技术瓶颈,提升激光技术和激光应用的整体水平,并进一步开拓体光栅在通讯和环保等领域的研究。

 

项目介绍

现代光电子学应用研究中的一个热点问题,就是需要光束有良好的光谱特性、角度选择特性和空间滤波特性。光热折变玻璃上制备的体光学器件,由于它的衍射效率高、扦入损耗小、光谱选择性好、损伤阈值高等优点,因而在激光技术、光电探测和高可靠性滤波器以及光通讯等方面具有重要用途。

激光是继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明,被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”,广泛应用于微纳制造、工业加工、前沿科学研究以及国防等众多领域。随着人类文明的进步,对激光提出了更高效、更紧凑、更高光束质量的需求,特别是如何增强对光束时域、空域和频域全域特性的控制能力。因此,新型激光器件和技术的研发迫在眉睫。记录在光热敏折变玻璃的体光栅由于衍射效率高、布拉格选择特性好以及激光损伤阈值高等特点,满足未来先进光束分离与控制技术高效、紧凑、稳定和低成本的要求,成为激光器行业、精密制造行业和国防工业的核心关键部件。体光栅在激光合束、半导体激光输出光谱稳定与窄化、泵浦高效高重频高光束质量固体激光以及泵浦高效高能碱蒸汽激光等均具有重要的应用。

 

上世纪七十年代人们就认识到体材料中的折射率调制可以实现体光栅,且这种光栅具有传统的光学器件不可比拟的优点,在激光技术、光学技术和通讯技术等方面具有重要的应用。过去几十年发表了无数的文章和专利,为何数十年来体光栅器件却没有进展?主要原因是体光栅的理想写入材料要求与波长敏感、线性传输、高分辨、低噪声、力热性能稳定、不易擦除、大尺寸和低成本。对于激光而言,还需要高的损伤特性。经过人们不懈的努力,发现光热折变玻璃是实现体光栅制备的良好材料。光热折变玻璃是一种利用光热敏技术制作的光诱导可微晶化的玻璃,是在玻璃体系中加入光敏因子和热敏因子,使其在紫外曝光和热定影之后发生相变,从而使得曝光区玻璃的折射率发生改变,实现体光学元件的记录,是制作体光栅较理想的材料。国内外相关机构过去几十年在体光栅及其应用等方面进行了不断的努力与尝试。目前美国在该领域占据全球绝对领导地位,可制备衍射效率高达99%、热稳定性为400oC、最高激光损伤阈值超过30J/cm2@8ns的体光栅,其角度选择性和光谱选择性分别为毫弧度和纳米量级,已开始应用于科研、工业、国防等领域。近十年,国内许多科研院所针对体光栅的制备与应用研究也开展了相关研究工作,但在光敏材料、体光栅设计技术和体光栅制备技术等方面依然与美国存在较大差距,苏州苏大维格光电科技股份有限公司与苏州大学等单位在光热折变玻璃和体光栅制备方面进行了多年的研究,并取得了良好的进展。

 

在此背景下,我国微纳制造行业中的上市企业苏州苏大维格科技集团股份有限公司联合苏州大学和南京邮电大学相关研究团队,结合材料学、物理学与信息科学,从科学层面解决玻璃材料的设计及优化、体光栅制备的物理机理,以及影响体光栅性能的关键因素等问题;从技术层面掌握高均匀性、高可重复性的玻璃材料制备工艺,固化满足高效高损伤阈值要求的体光栅制备技术,建立体光栅的设计体系并研发基于体光栅的先进激光技术;从工程与产业化层面研制具有一定批量生产能力的玻璃材料和体光栅的制备、测试系统,开展体光栅与先进激光系统的集成化应用研究,开发工程样机。预计项目结束时,完成体光栅在3种以上典型仪器的集成应用示范,形成可观的经济效益。将开拓微纳光学、体光栅和新型激光技术及其交叉应用研究的一个新领域,不仅在微纳光学和体光栅发展方面具有重要意义,而且在先进激光科学技术、激光工业应用以及国家安全等领域具有重要的实用价值。打破美国在体光栅制备与应用方面的垄断,建立具有自主知识产权的体光栅设计、制备体系和应用技术。项目制备的体光栅和开展的各类基于体光栅的光束控制设备将直接应用于科学研究、工业激光加工、通讯和环保等领域;同时也可以直接应用于提升大型激光装置的性能,为高功率激光工程提供技术积累和关键器件。本项目的研究将会在科技、经济、社会、环境或国防安全等方面发挥极其重要的作用。