近日，科技部高技術研究發展中心公布了“重大科學儀器設備開發”國家重大專項清單。經過科技部組織的多輪嚴格評審，由蘇州蘇大維格科技集團股份有限公司牽頭，與蘇州大學、南京郵電大學合作申請的《高效高損傷體光柵研制與應用研究》獲準立項。項目圍繞體光柵研制與工業應用等研究以及先進激光體光柵與技術戰略，旨在解決當前體光柵研制以及在新型激光技術開發與應用的技術瓶頸，提升激光技術和激光應用的整體水平，并進一步開拓體光柵在通訊和環保等領域的研究。
項目介紹
現代光電子學應用研究中的一個熱點問題，就是需要光束有良好的光譜特性、角度選擇特性和空間濾波特性。光熱折變玻璃上制備的體光學器件，由于它的衍射效率高、扦入損耗小、光譜選擇性好、損傷閾值高等優點，因而在激光技術、光電探測和高可靠性濾波器以及光通訊等方面具有重要用途。
激光是繼原子能、計算機、半導體之后，人類的又一重大發明，被稱為“最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”，廣泛應用于微納制造、工業加工、前沿科學研究以及國防等眾多領域。隨著人類文明的進步，對激光提出了更高效、更緊湊、更高光束質量的需求，特別是如何增強對光束時域、空域和頻域全域特性的控制能力。因此，新型激光器件和技術的研發迫在眉睫。記錄在光熱敏折變玻璃的體光柵由于衍射效率高、布拉格選擇特性好以及激光損傷閾值高等特點，滿足未來先進光束分離與控制技術高效、緊湊、穩定和低成本的要求，成為激光器行業、精密制造行業和國防工業的核心關鍵部件。體光柵在激光合束、半導體激光輸出光譜穩定與窄化、泵浦高效高重頻高光束質量固體激光以及泵浦高效高能堿蒸汽激光等均具有重要的應用。
上世紀七十年代人們就認識到體材料中的折射率調制可以實現體光柵，且這種光柵具有傳統的光學器件不可比擬的優點，在激光技術、光學技術和通訊技術等方面具有重要的應用。過去幾十年發表了無數的文章和專利，為何數十年來體光柵器件卻沒有進展？主要原因是體光柵的理想寫入材料要求與波長敏感、線性傳輸、高分辨、低噪聲、力熱性能穩定、不易擦除、大尺寸和低成本。對于激光而言，還需要高的損傷特性。經過人們不懈的努力，發現光熱折變玻璃是實現體光柵制備的良好材料。光熱折變玻璃是一種利用光熱敏技術制作的光誘導可微晶化的玻璃，是在玻璃體系中加入光敏因子和熱敏因子，使其在紫外曝光和熱定影之后發生相變，從而使得曝光區玻璃的折射率發生改變，實現體光學元件的記錄，是制作體光柵較理想的材料。國內外相關機構過去幾十年在體光柵及其應用等方面進行了不斷的努力與嘗試。目前美國在該領域占據全球絕對領導地位，可制備衍射效率高達99%、熱穩定性為400oC、最高激光損傷閾值超過30J/cm2@8ns的體光柵，其角度選擇性和光譜選擇性分別為毫弧度和納米量級，已開始應用于科研、工業、國防等領域。近十年，國內許多科研院所針對體光柵的制備與應用研究也開展了相關研究工作，但在光敏材料、體光柵設計技術和體光柵制備技術等方面依然與美國存在較大差距，蘇州蘇大維格光電科技股份有限公司與蘇州大學等單位在光熱折變玻璃和體光柵制備方面進行了多年的研究，并取得了良好的進展。
在此背景下，我國微納制造行業中的上市企業蘇州蘇大維格科技集團股份有限公司聯合蘇州大學和南京郵電大學相關研究團隊，結合材料學、物理學與信息科學，從科學層面解決玻璃材料的設計及優化、體光柵制備的物理機理，以及影響體光柵性能的關鍵因素等問題；從技術層面掌握高均勻性、高可重復性的玻璃材料制備工藝，固化滿足高效高損傷閾值要求的體光柵制備技術，建立體光柵的設計體系并研發基于體光柵的先進激光技術；從工程與產業化層面研制具有一定批量生產能力的玻璃材料和體光柵的制備、測試系統，開展體光柵與先進激光系統的集成化應用研究，開發工程樣機。預計項目結束時，完成體光柵在3種以上典型儀器的集成應用示范，形成可觀的經濟效益。將開拓微納光學、體光柵和新型激光技術及其交叉應用研究的一個新領域，不僅在微納光學和體光柵發展方面具有重要意義，而且在先進激光科學技術、激光工業應用以及國家安全等領域具有重要的實用價值。打破美國在體光柵制備與應用方面的壟斷，建立具有自主知識產權的體光柵設計、制備體系和應用技術。項目制備的體光柵和開展的各類基于體光柵的光束控制設備將直接應用于科學研究、工業激光加工、通訊和環保等領域；同時也可以直接應用于提升大型激光裝置的性能，為高功率激光工程提供技術積累和關鍵器件。本項目的研究將會在科技、經濟、社會、環境或國防安全等方面發揮極其重要的作用。