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  • 發布時間:2023-08-14 08:13 原文鏈接: 洪義麟:斑斕世界里的追光者

    原文地址:http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/8/506484.shtm

     洪義麟   受訪者供圖

    ■本報記者 王敏

    中國科學技術大學(以下簡稱中國科大 )國家同步輻射實驗室教授級高級工程師洪義麟,是一位衍射光柵研制專家。但在同事眼中,他不僅是一位工程師,更是缺什么設備就能想辦法造出什么設備的能工巧匠。

    多年來,他始終圍繞國家重大戰略需求,長期從事衍射光柵研究,帶領團隊自主研發出多套光柵研制關鍵工藝設備,逐步解決了制約我國強激光技術發展的大口徑光柵“卡脖子”問題。日前,他獲得了中國科學院第四屆“科苑名匠”稱號。

    “國家的需求,就是我的目標。攻堅克難,廢寢忘食,樂在其中。”洪義麟說。

    結緣光柵

    前不久,第十九屆“中國光谷”國際光電子博覽會在武漢舉行。洪義麟團隊攜帶多項創新成果參會。

    “我們展示的成果有米級口徑脈沖壓縮光柵、反射式寬帶鍍金光柵、高性能光譜合束光柵、AR衍射光波導光柵、高衍射效率透射光柵……”洪義麟向《中國科學報》介紹這些成果時,如數家珍。

    何為光柵?“光柵是一種具有納米精度周期性微結構的精密光學元件,因形如柵欄,故名光柵。”洪義麟介紹,光柵表面上看像是一塊玻璃或鏡子,但在電子顯微鏡下看,其表面均勻分布著無數根平行的線條。由于衍射作用,光柵可以把射入的白光給色散開,形成光譜。光柵是光譜儀器的“心臟”,不同的物質光譜特征不同,由此可以分析出構成物體的“成分”。

    一般來說,光柵線條數量越多,精度越高,分析“本領”越強,光譜分析結果越精確。但無論將光柵“做大”還是“做精”都很困難,兩個同時做到,更是難上加難。

    時間回到1991年,我國第一個國家級實驗室——國家同步輻射實驗室一期工程建設接近尾聲,即將接受國家驗收,但從國外定制的光柵到貨時間卻還遙遙無期。工程建設團隊曾嘗試聯系國內多家光學元件研制單位,但都無法解決這一棘手難題。

    情急之下,時任中國科大副校長、國家同步輻射實驗室工程總經理包忠謀,找到洪義麟所在的衍射波帶片研制攻關小組,要求團隊“一定要研制出光電子能譜光束線的光柵,需要的條件,只要有可能,一律滿足”。

    然而,此時小組里的4個人,誰都不知道如何制作光柵。“我們只能按照書本知識,從頭開始摸索工藝,幸運的是實驗室已經配備了國產的激光器、光學平臺、離子束刻蝕機等基本研制設備。”洪義麟回憶道。

    因全息曝光實驗室靠近馬路,白天汽車經過產生的震動會使線條“模糊”,他們只能下半夜做全息曝光實驗;刻蝕機口徑不夠大,自己動手改造;全息掩模做好了,裝到刻蝕機里,抽上真空,他們就抓緊時間睡一會兒,醒來再繼續做刻蝕和電鏡實驗……

    就這樣,全組人員經過3個月的晝夜奮戰,終于研制出我國第一塊技術指標合格的同步輻射光柵,保障了國家同步輻射實驗室一期工程的順利驗收。

    從那時起,洪義麟正式與光柵結緣。

    向高精密光柵進軍

    走進衍射光學元件精密加工實驗室,十多臺儀器設備都在有序工作。“這是涂膠機、離子束刻蝕機、清洗機、衍射效率測量系統……”洪義麟按照光柵制作的步驟,依次介紹了他們自主研發的一系列國內大光柵研制關鍵工藝設備。

    正是憑借這些“金剛鉆”,他們研制出多種大口徑脈沖壓縮光柵。比如,目前國際上最大口徑1400毫米的介質膜高閾值脈沖壓縮光柵。這些成果已應用在國內主要強激光裝置上,助力我國高能激光系統達到世界先進水平。很難想象,上世紀末,我國大口徑光柵制作還是一片空白。

    洪義麟介紹,作為高性能激光的核心元件,不同于普通光柵,這類大口徑光柵的主要特點是“一大三高”:米量級大口徑(達到1米以上)、高衍射效率(達到95%以上)、高精度衍射波前(線條均勻性好和光柵基片面型精度高)、高抗激光損傷閾值(耐強激光照射能力強)。

    “將這么多難點匯集在一塊光柵上,制作難度之大、工藝之復雜,不言而喻。”洪義麟直言。當時,國際上僅有法國和美國各一家公司可以制作,且最大口徑僅有900毫米左右。

    為了打破困局,2002年,國家“863計劃”攻關項目“大口徑衍射光學元件研制”開始實施。由中國科大牽頭,聯合清華大學、蘇州大學、四川大學、中國科學院上海光學精密機械研究所組成大光柵團隊進行攻關,目標是研發半米量級的脈沖壓縮光柵。

    工欲善其事,必先利其器。洪義麟牽頭開始研制中等口徑旋轉涂膠機、中等口徑離子束刻蝕機、等離子灰化機等關鍵工藝設備。

    有了設備,團隊很快研制出第一塊100毫米口徑的介質膜脈沖壓縮光柵,實現了國內脈沖壓縮光柵從無到有的跨越。2009年,團隊研制出430毫米口徑的光柵,圓滿完成攻關任務。

    有了信心,團隊開始向更高目標進軍——承擔國家重大專項“衍射光學元件中試驗證與關鍵技術攻關”項目,制作米量級(1400毫米)口徑脈沖壓縮光柵,并實現批量供貨。

    “光柵口徑一下從430毫米增長到1400毫米。對應到設備上,幾乎所有關鍵工藝設備都需要重新研制,甚至有些設備的技術路線都要作出改變。”洪義麟說,從口徑上來看,這些設備幾乎都是國際上最大的。

    時間緊,任務重,難度大。洪義麟再次帶領團隊從技術方案到關鍵器件、從機械設計到加工工藝、從安裝調試到實驗工藝,進行了一系列的創新和關鍵技術攻關。最終,歷經7年時間,他們啃下了這塊“硬骨頭”,完成了關鍵大口徑光柵工藝設備的自主研制。

    除了研制設備外,洪義麟帶領團隊創新工藝技術——首創等離子掩模修正技術,實現光刻膠光柵線條的高精度修正。同時,研制出一批關鍵工藝在線監測系統,光柵工藝控制實現了從憑“經驗”到科學“定量”控制的跨越。

    在洪義麟看來,強國之夢,需要高新技術支撐。要想趕上國際先進水平,沒有捷徑,只有付出更多努力。

    “要堅信我們不比別人差”

    可能是“骨子里的遺傳”,洪義麟從小就喜歡動手鼓搗各種小東西。“我的父親很早就評上了7級鉗工。小時候,父親經常帶著我在家里做一些玩具、桌椅板凳等。這為我的童年帶來了很多樂趣,也培養了我的動手能力。”洪義麟自豪地說。

    1981年,洪義麟考入浙江大學光學儀器專業,這是我國光學工程里的頂尖學科。“當時,我對照相機、電影放映機等特別好奇,夢想著以后能親手接觸這些‘高大上’的儀器,覺得那就是最好的工作。”洪義麟說。

    1985年,洪義麟加入國家同步輻射實驗室。回首38年科研生涯,洪義麟感慨道:“干事情要有信心,要堅信我們不比別人差。但凡國際上有人可以做出來的東西,我們一定也能做出來,甚至能比別人做得更好。”

    付紹軍是1977年中國科大物理系畢業生,1984年初從物理系調入國家同步輻射實驗室。30多年來,作為中國科大教授級高級工程師,他一直與洪義麟并肩作戰,是洪義麟的“老領導”,也是最好的“搭檔”。

    “洪義麟既聰明又能干,而且多年如一日,踏踏實實、認認真真做事情,這是非常難得的。”談起洪義麟,付紹軍贊賞連連。

    作為大光柵團隊負責人,洪義麟經常勉勵學生,動手是工程師的基本技能,只有親自做過,才能更好、更快地找到解決難題的方法;要重視理論的指導作用,在理論上多花時間,做實驗就會事半功倍。同時,還要具備很強的持續學習能力和良好的團隊合作精神。

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