近日,由中科院長春光機所承擔的國家重大科研裝備研制項目“大型高精度衍射光柵刻劃系統的研制”順利通過驗收。這標志著我國大面積高精度光柵制造中的相關技術已達到國際水平,結束了我國在高精度大尺寸光柵制造領域受制于人的局面。

衍射光柵(以下簡稱光柵)是一種具有納米精度周期性微結構的精密光學元件。它作為核心色散單元器件,在光譜學、天文學、激光器、光通訊等諸多領域中具有重要應用價值。光柵面積大可獲得高集光率和分辨本領,精度高可獲得更好的信噪比,但同時將光柵“做大”和“做精”屬于世界性難題。我國戰略高技術領域所需要的高精度大尺寸光柵受到國外嚴格限制。隨著科學技術的發展,大面積高精度中階梯光柵已經成為制約我國相關領域技術發展的“短板”,此類光柵研制也是各光柵強國之間展開競爭的焦點。

2008年,在中國科學院和財政部共同支持下,長春光機所開始“大型高精度衍射光柵刻劃系統”的研制工作,目標為研制一臺刻劃面積屬世界之最、技術水平達國際領先的大型高精度衍射光柵刻劃機,突破精密機械加工、精密光學加工、精密檢測、高精度微位移控制等一系列關鍵技術,并研制出面積達400毫米×500毫米的中階梯光柵。

光柵刻劃機是制作光柵的母機,因部件的加工裝調精度之難、運行保障環境要求之高,被譽為“精密機械之王”。本項目研制的光柵刻劃機,幾乎所有關鍵部件都沖擊世界“極限”水平。研制期間,項目組突破了一系列核心高精度零件的加工制造技術。

經過8年艱苦攻關,項目組共攻克18項關鍵技術,取得9項創新性成果,研制出一套大型高精度光柵刻劃系統,并成功研制出面積達400毫米×500毫米的世界上面積最大的中階梯光柵,我國幾代“光柵人”終于圓夢。

該成果填補國內空白,也標志著我國大面積高精度光柵制造中的相關技術已達到國際水平。驗收評審專家對該項目取得的成果給予了充分肯定,認為“光柵刻劃系統和光柵都達到了項目實施方案的技術指標”,一致同意項目通過驗收。

大型高精度光柵刻劃系統以及大面積中階梯光柵的研制成功,不僅打破了我國大型光學系統、遠程探測與識別等大科學裝置以及國家戰略高技術領域所需要的高精度大尺寸光柵受制于人的局面,而且能促進我國光譜儀器行業擺脫“有器無心”局面,幫助我國光譜儀器產業改變低端化現狀、提升拓展國際市場的能力。