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稀有钛宝石让上海超强超短激光实验装置生辉:博发娱乐登录

2021-01-07 07:54上一篇:华为拒绝Verizon缴纳总额达10亿美元的专利使用费|博发娱乐网址 |下一篇:没有了

本文摘要:日前,在全国科技周科技创新成果展上,一颗直径约195毫米的紫红色“宝石”被放置在上海超强激光实验装置模型旁边。这是一块钛宝石,晶莹剔透,引起观众的惊叹。和旁边的“民族武器”有什么关系?中国科学院上海光学与力学研究所钛宝石项目负责人尹航研究员向《科技日报》记者解释说,这种大型钛宝石在人们眼中是一种美丽的装饰物品,但它没有很大的“能量”。它是大型科学实验装置——上海超强非同激光实验装置的核心关键材料之一,其主要目的是扩大激光能量标度,构建薄膜瓦级的高峰值功率激光输入。

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日前,在全国科技周科技创新成果展上,一颗直径约195毫米的紫红色“宝石”被放置在上海超强激光实验装置模型旁边。这是一块钛宝石,晶莹剔透,引起观众的惊叹。和旁边的“民族武器”有什么关系?中国科学院上海光学与力学研究所钛宝石项目负责人尹航研究员向《科技日报》记者解释说,这种大型钛宝石在人们眼中是一种美丽的装饰物品,但它没有很大的“能量”。它是大型科学实验装置——上海超强非同激光实验装置的核心关键材料之一,其主要目的是扩大激光能量标度,构建薄膜瓦级的高峰值功率激光输入。

激光脉冲峰值功率超过膜瓦特,脉冲宽度超过几十飞秒,是未知的视线和星体来源。Ti:蓝宝石晶体在非常强的非等同激光装置中就像一颗“人的心脏”。没有它,就没有办法产生非常强的不相同的激光。

Ti:蓝宝石晶体的孔径越大,吸收的能量越多,激光输入功率越高。自然界没有发现钛宝石,钛宝石也不是挖出来的,而是在实验室里人工制作的。据报道,钛蓝宝石是一种化学结构有序的晶体材料,由蓝宝石中的一些钛元素组成。

高纯度、半透明的蓝宝石,通常称为“红宝石”,主要由氧化铝组成。ti-蓝宝石晶体是在氧化铝中人工掺杂一些钛离子,通过2000多度的高温环境逐渐生长,称为人工晶体生长。这种人造水晶制品呈现出红色。

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2015年,中国科学院上海光学与力学研究所自主研发了国内首台传热法生长大尺寸钛宝石晶体的设备。借助这套国产设备,研究人员试图通过十余次晶体生长实验,优化晶体生长工艺参数,突破大尺寸Ti:蓝宝石晶体生长的关键技术。2017年,他们成功研制出直径约235 mm的优质Ti:蓝宝石晶体,尺寸仅次于世界。在此之前,研究人员无法从国外销售大尺寸的钛宝石晶体,尺寸只有200毫米,必须等待大约两年的交付时间。

尹航说,10膜瓦激光主放大器中使用的大尺寸钛宝石晶体是中国科学院上海光学机械研究所自行研制的,在晶体尺寸、光学均匀分布、激光输出功率等指标上处于国际领先水平。钛蓝宝石的熔点高达2050,硬度不如金刚石,Al和Ti离子半径相差30%,因此大尺寸晶体生长加工的可玩性很低。

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大尺寸Ti:蓝宝石晶体的热应力和结构变形相当大,更容易产生气泡,晶体也不容易开裂,需要近两个月的时间才能扩宽。在大尺寸钛宝石晶体的基础上,构建了一种非常强的高峰值功率非等同激光器,得到了广泛的应用。未来将用于积极开展高能物理、核物理等能产生极端条件的科学研究,用作光谱测量、激光仪器处理等小型激光器,研究天体物理和宇宙起源。

另外,“钛宝石”顾名思义也是一种“宝石”,具有美观、宝石少、经久耐用的基本特点。目前,宝石的制备可视为防止过度研发天然矿产资源的有效途径,未来具有可观的应用前景。


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