文/中國科學院上海光學精密機械研究所

釹玻璃

它是漂亮的玻璃，如水晶般純凈，透著絢麗的紫紅色，外面還裹著一圈淡藍色的包邊。

它是神奇的玻璃，能將微不足道的激光能量放大到不可思議的量級，足以點亮“人造太陽”。

它是神秘的玻璃，僅有幾個國家掌握制造它的關鍵技術。

它，就是釹玻璃。

激光器的“心臟”

釹玻璃是一種含有釹離子的特殊玻璃，它可以在泵浦光的激發下產生激光或對激光能量進行放大，是激光器的“心臟”。激光釹玻璃是目前人類所知能夠輸出最大能量的激光工作介質，它的性能直接決定了激光裝置輸出能量的潛力和質量。

數千片大口徑高品質的激光釹玻璃在裝置中，就像時刻準備著，只待一聲令下就迸發戰斗力的千軍萬馬列陣，又像人類心臟一樣反復“搏動”和“接力”，將激光能量放大。微弱得幾乎無法察覺的激光經過一片片釹玻璃之后，像被施了魔法般越來越強大，以至于能夠引發聚變反應。

釹玻璃擁有普通光學玻璃難以企及的“超能力”，同時也比它們“難伺候”。

它“性格”活潑，動不動就與其他物質“糾纏不清”，連生性懶惰的鉑都會被它吸引。它還格外“嬌氣”。大尺寸激光釹玻璃成品須同時符合高光學質量、低應力等28個技術指標。溫度低了，產生裂紋；濕度太大，容易發霉；包邊膠的耐環境性差一點，會脫膠；還不能有附加應力，就算用手摸一下，手上的溫度也會激發玻璃內部應力變化。

釹玻璃棒

打磨完美玻璃

一般人很難想象把嬌氣又活潑的釹玻璃打磨成“完美玻璃”的艱辛。從1964年起，中國科學院上海光學精密機械研究所（以下簡稱“上海光機所”）就開始了釹玻璃的研究。經過三代人的努力，釹玻璃團隊打破了國外技術封鎖，為我國激光聚變裝置研制了三代激光釹玻璃及其生產工藝技術，解決了國家的戰略急需。

尤其是2005年以來，釹玻璃團隊經過10多年持續攻關，逐項攻克了大尺寸激光釹玻璃批量制造涵蓋的連續熔煉、精密退火、包邊、檢測四大關鍵核心技術，自主發明并建成了具有中國特色的首條大尺寸激光釹玻璃連續熔煉線，實現了大尺寸激光釹玻璃的批量生產。上海光機所已成為國際上獨立掌握釹玻璃元件全流程生產技術的機構。

目前，團隊研制的激光釹玻璃已經成功應用于我國“神光”系列激光裝置和上海超強超短激光實驗裝置。看似脆弱的釹玻璃成為激光器的強大“心臟”，幫助科學家創造“人造太陽”，獲得取之不盡、用之不竭的清潔能源；幫助他們解開物質世界的奧秘，回答宇宙起源等前沿科學問題。

釹玻璃連續熔煉線

迎難而上克難關

大尺寸激光釹玻璃成型是連續熔煉工藝中挑戰極高的一個技術環節，其流量小，對光學均勻性要求高，卻要像“攤大餅”一樣達到特定的坯片規格。玻璃黏度大了攤不開，太小又會出現缺陷。3年時間，無數次實驗，釹玻璃團隊終于啃下了這塊“硬骨頭”。

在連續熔煉技術攻關的最初階段，大尺寸釹玻璃總是在封閉式隧道窯中炸裂，這是釹玻璃團隊面臨的又一個困難。成型后的釹玻璃溫度高達六七百攝氏度，需要在這個隧道窯里待上一星期，逐漸冷卻到六七十攝氏度。實驗初期，玻璃都在隧道窯里炸裂了。請來的外援專家到現場看了后說，這個問題他們也解決不了，在場的人都沉默了。釹玻璃團隊秉著“只能上，不能退”的決心，花了半年時間，重新做方案，改變隧道窯的結構，最終解決了玻璃炸裂的問題。

釹玻璃包邊成為阻擋他們前進的又一座大山。原有外購的包邊膠存在容易脫膠、收縮大導致釹玻璃炸裂等問題。釹玻璃團隊尋找了數家外協單位仍然未解決問題，于是決定自主研發釹玻璃包邊膠。通過幾年的持續攻關、上萬次實驗，他們最終研制出滿足性能的包邊膠，還成功研制出一整套機械化包邊工藝，大大提升了釹玻璃包邊性能和批量生產效率。

團隊負責人胡麗麗說，沒有團隊的合作，這個項目不可能完成。挑戰極限的科研攻關過程中失敗是常態，成功來自在一次次失敗中吸取和總結教訓。這10多年的攻關中，釹玻璃團隊所經歷的失敗不可勝數。每次失敗后，大家會互相鼓勵和安慰：“沒關系，會成功的。”“我們再換一種方法試一下。”正是由于團隊成員齊心協力、精誠合作，他們才最終戰勝了困難，取得了釹玻璃批量制備技術的全鏈路技術攻關的成果。

團隊負責人胡麗麗

工作人員檢查釹玻璃