打破封锁禁运，他们让国产光栅从跟跑到领跑

有了光，才有了五彩斑斓的世界。光栅是分析和处理光的重要器件，可以被认为是人类现代纳米光子学的第一个光学元件，在深空探测、半导体装备、医疗设备、航空航天等领域具有重要应用价值。

自上世纪九十年代起，我国在强激光光栅研制领域面临着西方国家的技术封锁和产品禁运，这严重限制了我国在相关前沿科学和产业的发展。在这一背景下，我国涌现出了多支精密光栅研发团队，中国科学院上海光学精密机械研究所强激光衍射光栅团队便是其中的典型代表。他们攻克了强激光衍射光栅的系列科学问题及关键技术，抢占了国际强激光光栅领域科技制高点。近日，该团队荣获第二届中国科学院青年五四奖章集体。

到国家最需要的地方去

光栅是一种具有周期性微纳结构的超精密光学元件，将光栅“做大”、“做精”属于世界性难题。

2014年，上海光机所领导班子瞄准强激光领域的未来发展需求，决定组建强激光衍射光栅团队。在党委书记邵建达研究员的带领下，晋云霞承担起了团队筹建和科研任务攻关的重任。

“团队组建之初，资金和实验室场地是我们首先要解决的问题。”晋云霞在接受《中国科学报》采访时提到。想要研制更高工艺要求的光栅，除了高技术人才之外，还需要尖端设备和场地，一期投资成本高达近千万。在所领导的坚定支持下，组建团队的第一笔资金得以解决。然而，她却在实验室场地上“犯了难”。

“所里没有合适的空间，到外面去找一个厂房吧。”晋云霞听到后，心里“咯噔”一下。作为科研人员，她并没有“跑场地”的经验，后来她成功地在本部园区外4.2公里的地方找到了一块“风水宝地”。正是在这个400平米的实验室里，该团队按下了我国向强激光衍射光栅领域发展的快进键。

国产光栅跟跑变领跑，向无人区进发

2014年到现在，该团队从最初的几人发展到如今的32人，平均年龄32岁。十年时间里，上海光机所强激光衍射光栅团队面向我国强激光领域“卡脖子”问题，攻克了一系列关键核心技术。

2023年，研发团队成功制备1620mm×1070mm的超大口径无拼缝光栅，该光栅面积是目前国际已知最大同类光栅元件的2.9倍。

团队成员对首件1620mm×1070mm的大口径光栅进行衍射效率测试 研究团队供图

团队成员在首次实现“五彩斑斓”的大口径光栅样件旁拍照留念 研究团队供图

晋云霞分享道，研发过程面临三大难题：一是近2米、近吨级大口径高精光学基板的非接触搬运和精密安装难度大；二是没有国内外相关经验可借鉴；三是光栅参数多、工艺流程长、关系解耦难、容错成本高。

团队成员曹红超副研究员主要负责大口径光栅的工艺研发工作。“制备一次光栅需要经过涂胶、光场调试、曝光、显影、修形、镀膜等十几道精密工序，至少耗时一周，任何一步出错都得从头开始。”“花费数天精心准备的工作经常面临失败，导致在近2米的光栅表面只能看得到碎片式光影残留。但这个过程也让我们积累了宝贵的经验，在后续的研发中取得了更好的结果。”他笑着说。

团队成员进行大口径光栅涂胶准备工作 研究团队供图

超大尺寸无拼缝脉冲压缩光栅的成功研发，彰显了我国在大口径光栅研制的基础研究和工程技术能力，一举使我国在这一领域实现了国际领跑。

挑最重的担子，啃最硬的骨头

“光栅从样件制备到外场验证、再到真正成为产品，中间有很多路要走。”团队成员孔钒宇研究员告诉《中国科学报》。

他依稀记得2017年6月的一天，整个团队成员的心情犹如坐过山车。那时，团队成员已经为马上要在上千公里之外的外场进行应用验证的偏振无光合束光栅连续奋战了好几个月，他们对于即将到来的考验既紧张又期待。

然而，意外发生了。原先准备好的两片光栅样件中，有一片在验证中被损毁！“样件处于整个系统的‘咽喉’部，对整个系统起着至关重要的作用。”晋云霞回忆道，在仅有一片备件光栅的情况下，研究团队要面对接下来外场验证的各种挑战，这无异于“在钢丝上行走”。

于是，团队马上启动紧急预案。由孔钒宇带领两位助理工程师紧急开展新一片偏振无关合束光栅的研制工作。经过数天的日夜奋战，他们终于将备用样件送达验证现场。

尽管过程曲折，但他们的努力最终得到了回报。研发团队所研制的高功率偏振无关光谱合束光栅，首次支撑了高功率激光的输出。在后续数年的研究中，他们将研发的系列偏振无关合束光栅成功应用到高功率光纤光谱合成、半导体激光、激光测风雷达等领域，成为我国偏振无关光谱合束技术路线实现高能激光装备的唯一供货团队。

“十年前，团队很多成员都还是研究生，如今已经成长为研究骨干。”晋云霞告诉《中国科学报》，“我们将继续建设好这支‘顶天立地’的队伍。既能把我国的光栅研制推进到国际科技前沿，又能将研究成果转化，助推我国先进激光技术的发展。”

未来，团队将继续做斑斓世界里的追光者，向性能更优异的强激光衍射光栅研制发起挑战，为我国科技发展贡献更大的力量。