大连化物所化学激光团队在研究好东西!

davischao 收藏 40 15540
导读:大连化物所化学激光团队在研究好东西!
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美军已经把氧化碘化学激光器搬上了波音747用于反导。在一段我国的官方信息中,我们也愉快地发现了以下词汇……


大连化物所


光,自古以来就是人类认识自然、改造自然的一种有力工具,“松明子”照明就是最早的“化学发光”,但传统意义上的光都不是激光,更不是化学激光。激光是20世纪60年代继原子能、计算机、半导体之后20世纪迅速发展起来的一门高新技术,化学激光更是由于其可获得的巨大功率和宽的光谱覆盖面而在各种激光器的竞争中脱颖而出,成为个中翘楚。


中科院大连化学物理研究所化学激光研究室早在七十年代初就开展了HF/DF等化学激光的研究工作。二十年来,特别是近十几年来,化学激光研究室的科研人员发扬了不怕苦、不怕累、连续作战的拼搏精神和严谨的科学态度,不断开拓创新,勇攀科学高峰,一步一个脚印,几年一个台阶,使氧碘化学激光(COIL)研究水平在很短时间内跨入了世界先进行列,近几年化学激光研究成果连续两次获得中科院科技进步特等奖、一次国家科技进步二等奖,发表论文近百篇,有力地促进了我国化学激光事业的发展。


以创新基础研究抓好团队梯队建设


化学激光是指通过释能化学反应实现激活介质粒子数反转的激光系统,其包罗对象宽泛,国际上学术竞争激烈。为了搞好化学激光研究,化学激光研究室一直把创新放在第一位。首先是站在化学激光发展的前沿,向国家建议立项,保证了科研课题选题的先进性和前瞻性,并长期坚持下来。其次瞄准国际上采用的先进设计概念和关键技术,把基础研究作为重中之重来抓,以基础研究前沿性、战略性的龙头作用带动相关学科的建立,全方位构建化学激光研究团队。


目前,化学激光研究室聚集了化学激光理论基础、应用基础研究和技术攻关的多方面人才,上有院士、研究员做科学、技术后盾,下有博士、硕士等多名研究人员及工程技术人员,学科发展遍及超音速氧碘化学激光器、单重态氧发生器、氧碘化学激光器效率、光腔研究、光学元件加工与镀膜、氧碘化学激光测试与诊断、新型引射源等方向,真正形成了一个多学科多专业交叉的学术研究团队。


张存浩先生是化学激光研究室的第一位室主任。他敏锐把握化学物质在储能和释能方面具有的优越性,带领全室同志,从1972年起相继开展了CO2气动激光、HF化学激光等化学激光新体系的研究。几个激光体系同时布点,研究工作齐头并进,杨柏龄、庄琦、桑凤亭等逐渐成长为科研中坚力量。在HF化学激光研究激光器研制中,杨柏龄研究员在较短时间内拿下了超音速微喷管列阵这个拦路虎,大大缩短了实验研制进程。


1991年,化学激光研究室主任庄琦等同志敏锐意识到大体积大电流均匀放电技术在脉冲COIL研究中的桎梏,重点开展连续波COIL研究。在1992年建成连续波COIL装置的基础上,于1993年成功建成超音速COIL装置,使我国COIL研究进入一个新天地。


从1996年开始,化学激光研究工作由桑凤亭研究员主持。他果敢地提出了超音速COIL的总体设计新思想,并身先士卒,始终奋战在科研第一线。在充分发挥老同志传帮带作用的同时,他给年青人创造条件,压担子,积极调动年轻科技人员的积极性,放手让青年科研人员在实践中很快成长。这期间,大连化物所的COIL研究工作取得了重大突破,独立发展了自己的COIL新技术,并承担了多项国家任务,解决了一系列COIL研制和工程技术等难题,先后两次荣获中科院科技进步特等奖、一次国家科技进步二等奖,使我国的COIL研制工作达到了国际先进水平。同时,金玉奇等年轻科研人员崭露头角,他在COIL上采用“束转动90度环形非稳腔”,明显提高了光束质量。今天,金玉奇研究员已成长为新一任研究室主任,许多年轻人也已成为化学激光研究的骨干,工作中非常出色。


以应用基础研究塑造团队攻坚能力


氧碘化学激光器是目前化学激光器家族中波长最短的激光器,也是目前唯一工作在电子态之间跃迁的化学激光。它具有高能、高效、光纤传输性能好、大气传输窗口等特点,使它在工业、医疗和军事等领域有很好的发展和应用前景。


化学激光研究团队在工作中勇于探索,不断开拓创新,不断发展出新技术,不断开辟应用基础研究新局面,在氧碘化学激光器单元技术研究、性能参数测试诊断以及化学激光的机理与技术研究方面取得一系列切实可行的技术和成果,保证了化学激光研究的不断突破和可持续发展。


单重态氧发生器是氧碘化学激光器最关键的部件。单重态氧发生器O2( D)的绝对浓度测量一直是人们关注的问题,对氧碘化学激光器性能参数的测试而言,寻求一种方便快捷,切实可行,可以实时测量的方法非常必要。化学激光团队在国内外首次用模拟体光源发光的方法Piston Source标定单重态氧的自发辐射的荧光强度,测量了O2( D)的绝对浓度。该测试方法的建立,结束了实验室O2( D)浓度相对监测的历史。文章发表在J. Phys. Chem. A 2000上,获得专利一项。该项成果在国际大会做口头报告一次,国内大会做口头报告两次,赢得美国、德国、日本、捷克、韩国等国专家的一致好评。德国DLR研究所所长、氧碘化学激光研究专家Bohn教授表示,他们实验室正在筹备用该方法测量单重态氧的产率,但大连化物所化学激光研究室的工作抢在了他们前面;韩国科学家金泽中特意到化学激光研究室参观,表示要加强在化学激光应用基础研究和诊断测试方面的合作。


氧碘化学激光器小信号增益的分布是是一项非常重要的应用实验研究工作。其基本的实验技术原理是基于小信号增益的定义以及小信号增益随入射光频率存在着分布即增益线型。 该研究首次使用亚音速小型氧碘激光器做探测光源,测量氧碘激光器小信号增益二维分布;在国际上首次采用调频技术直接对超音速氧碘激光器的增益谱线和增益线宽进行了测量;创造性地使用多面体柱面镜的旋转来完成COIL二维空间增益扫描测量。这些方法极具实用价值,为各种气体流动激光器增益测量提供了有效方法。该项成果通过了院组织的科技成果鉴定。在国际大会做口头报告一次,国内大会报告一次,国内外刊物发表论文7篇,获得专利一项。该测试方法的建立及测试装置的建设具通用性,为化学激光新体系的研究提供了有效的测试方法和手段。


近年来工业应用对氧碘化学激光器有很大的需求,为适应市场的要求——降低成本和小型化,化学激光研究室在使用氮气做稀释气体的氧碘化学激光器的研究中也取得了较大的发展,N-COIL的化学效率达到了25%。同时配合N-COIL使用的低温吸附的研究也取得了阶段性的成果,为氧碘化学激光器的工业应用打下了良好的基础。


以集成高技术研究凝聚团队奉献精神


研制COIL激光器,需要集成基础研究的成果和多种相关技术,需要搞综合性的科研,需要凝聚力强的队伍和团队精神。正所谓“团结就是力量”,在桑凤亭主任领导的COIL激光器研制中,全研究室各课题组发扬团队精神,通力合作,真正做到“全室一盘棋”,大家心往一处想,劲往一处使,保证了COIL研制的飞快发展。


化学激光研究团队以国家需求为己任,以激光科学世界前沿为目标,敢于挑战尖端,不断攀登科学高峰。90年代初,针对研制一台具有一定激光输出功率和良好光束质量COIL装置的用户委托科研任务,在公开资料少、国内加工工业配套困难、技术集成经验少的情况下,化学激光研究室COIL研究团队明知山有虎,偏向虎山行,义无返顾地承担起这项任务,立即组织力量向超音速COIL进军。针对国内加工技术的现状并结合独创的设计思想,仅用了两年时间,他们攻克了一个个技术难点,解决了关键部件的研制,探索了系统集成的经验和规律,最终使激光器激光输出功率和光束质量达到了用户提出的指标要求,保质保量地完成了激光器的研制任务。该成果通过中科院的科技成果鉴定,并被评为中科院科技进步特等奖。


化学激光研究团队是一个不怕苦,不怕累,甘心奉献的群体。在一次激光器系统安装测试试验中,正值8月份,室外气温高达38℃,甚至到了9月中旬气温仍是32℃多。化学激光作业组二十多人,其中年龄最大的已经60岁。这些日子里,许多同志白天热得吃不下饭,晚上又被老式空调吵的睡不好觉,体重明显减轻。记得那年的中秋节是在试验现场度过的,大多数人是第一次在异乡过节,就在“每逢佳节倍思亲”的时候,所领导给作业组的同志们发来了慰问电和祝福,同志们备受鼓舞,他们把浓浓的思念之情化为工作的动力,为完成试验任务默默地奉献着。就是在这样的环境中作业组坚持工作了近50天,一天工作十多个小时,第一个到达现场的总是化学激光作业组的同志,最后离开的也是这些同志。


化学激光研究团队全体科技人员在工作中严把技术关,始终使激光器处于最佳状态。实验时,COIL的BHP配制不稳定,不仅影响输出功率大小,而且影响激光器的稳定性。经过大量观察和仔细分析,找到了出现泡沫的原因是由于发生器不干净,存在金属离子造成的。通过改进配液规程,改变发生器清洗方法,使这一“拦路虎”得到了很好的解决。我国光学界老专家王大珩院士一次参观实验后,对化学激光研究团队精益求精的工作作风给予了高度赞扬。他非常风趣地说:“一般实验都怕见领导,平时实验非常好,可领导一来参观,就出问题。可大化所的激光器是参观的领导官越大,激光器性能越好”。


30多年来,敬业爱岗,甘于献身科学事业,在化学激光研究室己不是空话和套话;勇于承担重任,团结协作,努力开拓创新,也已成为他们紧迫的历史使命感和责任感。他们也知道科研工作中充满了竞争,也布满荆棘,但他们更知道如何从中脱颖而出,如何励精图治去实现心中的理想。正是由于继承了老一辈科学家的团结拼搏精神,并矢志不移的加以发扬,才有了今天日益壮大的化学激光研究室。


目前,摆在化学激光研究室面前的任务仍然非常艰巨,科研中还有许多问题需要去解决,特别是与国外化学激光的研究水平还有较大的差距,赶超国际水平还有很长的一段路要走。“挑战尖端、甘于奉献、开拓创新、勇攀高峰”, 化学激光研究室正在倍加努力地工作,继续在攀登科学高峰的崎岖道路上,为我国激光事业的发展贡献力量,争创更大的辉煌。


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查了一下,美军装在波音747上用于弹道导弹助推段拦截的就是氧碘化学激光器。该激光器能够摧毁250千米内的导弹,其波长为1.3 m,是目前波长最短的高能化学激光器。由于其波长短,能够缩小反射镜的直径并提高激光在靶面上的耦合效率。美军这套激光器的功率达到了百万兆瓦级,不知俺们现在能达到多少了。当然,就算俺们有了功率够强的激光器,而且也解决了实用化的问题,也未必就会象美军一样急匆匆把它搬上飞机。一是俺们可没有自己的波音747这样大块头的飞机,二来俺们可没有美国空军的绝对制空权。考虑到整套系统的可怕体积,能装在重型车辆上进行机动就已经很不错了。


下面这些就是美军装在波音747-400上的激光器,实在是牛逼亚……俺一直有个疑问:要是美军用它来照射飞机一类的空中目标,甚至照射地面目标,会产生啥样的情形?


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