稀有钛金属宝石使上海超强短激光实验装置大放

国内新闻 2018-11-09 14:46:44

  日前,在国家科技周科技创新成果展览会上,在上海超短激光实验装置模型旁边,放置了直径为195mm的紫红色“宝石”。这是一块钛金宝石,晶莹剔透,引起观众的好奇,它与旁边的“国家武器”有关系吗?中国科学院上海光学精密机械研究所钛几何研究所研究员杭毅告诉科技日报记者,这种大型钛宝石,是人们眼中的美丽装饰品,一个巨大的“能量”。它是大型科学实验装置——上海超短激光实验装置的关键材料之一。其主要目的是放大激光能量,实现瓦片级高峰值功率的激光输出。激光脉冲的峰值功率达到瓦数、脉冲宽度为几十飞秒的超短激光是人类已知的最亮光源。钛蓝宝石晶体就像超短短激光器中的“人类心脏”。没有它,就无法生产出超短激光。钛蓝宝石晶体的直径越大,吸收的能量越多,激光输出功率越高。在自然界中没有发现钛宝石。钛宝石不是挖出来的,而是在实验室里种植人工制作的水晶!据报道,钛宝石是一种化学有序的晶体材料,它是由一些钛元素掺入蓝宝石中形成的。高纯度的、透明蓝宝石,这就是我们通常所说的“白宝石”,其化学成分主要是氧化铝。在氧化铝中人工掺杂一些钛离子的钛宝石晶体在超过两千度的高温环境中缓慢生长,这被称为人造晶体生长。这种人造宝石水晶呈现微红色。 2015年,中国科学院上海光学研究所自主研发了国内首个生产大型钛宝石水晶设备的换热方法。通过这种国产设备,研究人员能够通过十多次晶体生长实验,优化晶体生长工艺参数,突破大规模钛宝石晶体生长的关键技术。 2017年,世界上最大尺寸为、,直径为235毫米,已成功开发。钛宝石水晶。在此之前,研究人员只能从国外购买大尺寸钛宝石晶体,尺寸仅为200毫米,等待长达两年的交付。 Hangyong表示,目前10瓦激光主放大器中使用的大型钛蓝宝石水晶是由中国科学院上海光学研究所自主研发的。、光学均匀性和、激光输出功率的光学尺寸均处于国际领先水平。钛宝石的熔点高达2050摄氏度,硬度仅次于金刚石,铝和钛离子的半径相差30%。生长和加工大晶体非常困难。大型钛蓝宝石水晶具有较大的热应力和结构应力,易产生气泡。晶体很容易破裂,需要大约两个月才能生长。基于大尺寸钛蓝宝石晶体,广泛使用具有高功率瓦特级别的超高倍短激光器。它有望用于高能物理学、核物理学和其他可以产生极端条件的科学研究,用于小规模激光,如光谱测量、激光精密加工,天体物理学研究和宇宙起源。另外,“钛宝石”顾名思义,也是一种“宝石”,它具有宝石美容的基本特征、罕见的、经久耐用。目前,合成宝石是避免天然矿产资源过度开采的有效途径,未来有很大的应用前景。 (来源:科技日报)