“完美”的大尺寸釹玻璃什么樣？這名女科學(xué)家曾攻克世界級(jí)難題

與激光釹玻璃打了38年交道，在中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所研究員胡麗麗看來(lái)，“最關(guān)鍵是要沉下心，在面對(duì)困難和失敗時(shí)，敢于從最基礎(chǔ)的理論出發(fā)，從一次次失敗的數(shù)據(jù)中歸納總結(jié)找到方向。”

 

由于在國(guó)產(chǎn)高功率激光裝置關(guān)鍵元器件釹玻璃上的貢獻(xiàn)，胡麗麗曾獲評(píng)上海市第十六屆科技精英、上海“最美科研工作者”、全國(guó)三八紅旗手等稱號(hào)。而其38年致力的激光釹玻璃，則是一種含有釹離子的特殊玻璃，它可以在“泵浦光”的激發(fā)下產(chǎn)生激光或?qū)す饽芰窟M(jìn)行放大，被喻為激光器的“心臟”。

 

胡麗麗研究員檢視連熔激光釹玻璃 受訪者供圖

 

對(duì)這名女科學(xué)家來(lái)說(shuō)，做科研就像玻璃一樣純粹。如今，胡麗麗已經(jīng)62歲，面對(duì)熱愛的事業(yè)，她仍舊堅(jiān)持每天在工作時(shí)間結(jié)束后多待一兩個(gè)小時(shí)、周末下午沒事時(shí)就到實(shí)驗(yàn)室看看。在她看來(lái)，做研究如果想出成就，就絕不能僅靠一天8小時(shí)，“聰明才智是需要的，但勤奮更是不可或缺的要素。”

 

 

胡麗麗表示，激光釹玻璃性能的好壞直接決定了激光裝置輸出能量的大小和質(zhì)量。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)激光聚變裝置的研究對(duì)大尺寸高性能激光釹玻璃的批量生產(chǎn)技術(shù)提出了迫切需求。自2005年起，胡麗麗帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)對(duì)新型高增益激光釹玻璃研發(fā)、大尺寸激光釹玻璃批量制備進(jìn)行了近十年的持續(xù)攻關(guān)。激光釹玻璃連續(xù)熔煉技術(shù)是解決該需求的唯一途徑。

 

釹玻璃團(tuán)隊(duì) 受訪者供圖

 

此前，美國(guó)曾聯(lián)合德國(guó)和日本兩家頂級(jí)光學(xué)玻璃公司進(jìn)行了持續(xù)6年的共同攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了大尺寸激光釹玻璃連續(xù)熔煉，他們認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)難度極高。在完成美國(guó)和法國(guó)兩大激光聚變裝置的釹玻璃供貨任務(wù)后，他們拆除了大尺寸激光釹玻璃連續(xù)熔煉線，并對(duì)我國(guó)實(shí)施嚴(yán)格禁運(yùn)。依靠自主研發(fā)解決激光聚變研究的戰(zhàn)略需求就成為了當(dāng)務(wù)之急。

 

一塊“完美”的大尺寸釹玻璃，需要滿足高光學(xué)質(zhì)量、低應(yīng)力、無(wú)鉑顆粒等夾雜物、羥基、過(guò)渡金屬鐵和銅等雜質(zhì)控制在ppm量級(jí)的高純度等28個(gè)技術(shù)指標(biāo)要求。除了技術(shù)指標(biāo)外，釹玻璃在生產(chǎn)過(guò)程中總是在封閉式隧道窯炸裂，也讓團(tuán)隊(duì)傷透了腦筋。成型后的釹玻璃溫度高達(dá)六七百攝氏度，需要在隧道窯里待上7天，逐漸冷卻到六七十度。而在實(shí)驗(yàn)初期，玻璃在隧道窯里頻繁發(fā)生炸裂，請(qǐng)來(lái)的外援專家也無(wú)法提供解決方案。

 

最后，胡麗麗拍板重做方案。她帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)花了半年時(shí)間重新設(shè)計(jì)和建造隧道窯，終于解決了玻璃炸裂的問題。2012年，胡麗麗團(tuán)隊(duì)完成了N31型激光釹玻璃連續(xù)熔煉生產(chǎn)中試線的建設(shè)和連續(xù)熔煉工藝技術(shù)集成，采用該技術(shù)研制的N31型激光釹玻璃滿足了當(dāng)時(shí)在建的神光裝置供貨亟需。近些年，根據(jù)神光裝置對(duì)新型高增益激光釹玻璃的需求，在完成原有N31型激光玻璃連續(xù)熔煉工藝攻關(guān)基礎(chǔ)上，她又主持研發(fā)了新型N41激光釹玻璃及其連續(xù)熔煉工藝技術(shù)攻關(guān)，攻克了N41新型釹玻璃的全流程制備工藝技術(shù)，批量研制的N41新型釹玻璃已在神光系列裝置中得到了應(yīng)用。目前正在開展我國(guó)最大型激光聚變裝置的N41型激光釹玻璃供貨生產(chǎn)。

 

胡麗麗團(tuán)隊(duì)釹玻璃相關(guān)科研成果成功挑戰(zhàn)了由美、德、日三家聯(lián)手才能達(dá)到的技術(shù)極限，因此也先后榮獲2016年度“上海市技術(shù)發(fā)明特等獎(jiǎng)”、2017年度“國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)”、2022年度“中國(guó)科學(xué)院杰出科技成就獎(jiǎng)”。

 

 

大尺寸激光釹玻璃、超寬帶放大用摻鉍石英光纖……談及工作上的進(jìn)展，胡麗麗總是滔滔不絕。幾年前，胡麗麗卸下了上海光機(jī)所高功率激光單元技術(shù)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人的重任，按理說(shuō)她身上的擔(dān)子應(yīng)該輕了不少，但同事們發(fā)現(xiàn)，胡麗麗仍舊“泡”在實(shí)驗(yàn)室里。

 

胡麗麗研究員（右一）研究釹玻璃包邊工藝 受訪者供圖

 

在胡麗麗看來(lái)，除了興趣使然，做研究如果想出成就，就絕不能僅靠一天8小時(shí)。“聰明才智是需要的，但勤奮更是不可或缺的要素。”如今，胡麗麗已經(jīng)62歲，面對(duì)熱愛的事業(yè)，她仍舊堅(jiān)持每天在工作時(shí)間結(jié)束后多待一兩個(gè)小時(shí)、周末下午沒事時(shí)來(lái)到實(shí)驗(yàn)室看看……

 

胡麗麗的學(xué)生，現(xiàn)任上海光機(jī)所材料部部長(zhǎng)的廖梅松告訴記者，直到現(xiàn)在胡麗麗仍保持著到車間一線查看生產(chǎn)情況，并在生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)上與操作人員交流的習(xí)慣，“在她看來(lái)，這是最直接了解生產(chǎn)線問題的方式。”

 

在胡麗麗進(jìn)入上海光機(jī)所之前，釹玻璃研發(fā)團(tuán)隊(duì)先后由干福熹、姜中宏兩位院士帶領(lǐng)。談及兩位院士對(duì)團(tuán)隊(duì)的影響，胡麗麗直言，“兩位院士實(shí)干、團(tuán)結(jié)、創(chuàng)新的精神為團(tuán)隊(duì)打下了很好的基礎(chǔ)。”而自1997年以來(lái)，胡麗麗也已先后指導(dǎo)了87名研究生，并手把手地教導(dǎo)新人撰寫科研報(bào)告和論文。“從大的論文框架到具體寫作和結(jié)果分析，胡老師都是親力親為。”廖梅松表示。

 

同時(shí)，胡麗麗研究員在激光玻璃和激光光纖領(lǐng)域的科研業(yè)績(jī)得到了國(guó)際同行的高度認(rèn)可。她個(gè)人榮獲了包括2024年國(guó)際非晶態(tài)材料領(lǐng)域著名的N. F. Mott獎(jiǎng)和2025年國(guó)際玻璃協(xié)會(huì)主席獎(jiǎng)兩項(xiàng)國(guó)際獎(jiǎng)勵(lì)。她是N.F.Mott獎(jiǎng)項(xiàng)1983年設(shè)立以來(lái)的首位中國(guó)獲獎(jiǎng)?wù)撸彩菄?guó)際玻璃協(xié)會(huì)主席獎(jiǎng)設(shè)立30年來(lái)第三位（前兩位分別是2001年干福熹院士及2016年彭壽院士）中國(guó)獲獎(jiǎng)學(xué)者。她被國(guó)際玻璃領(lǐng)域公認(rèn)為杰出且令人敬佩的女科學(xué)家。

 

而今，胡麗麗正將AI引入新型玻璃研發(fā)，積極推動(dòng)特種玻璃研究的范式創(chuàng)新。“結(jié)合AI,特種玻璃的研發(fā)工作能更精準(zhǔn)高效。”胡麗麗表示。