2025年春运即将接近尾声。每年春节前后,数以亿计的人们会踏上返乡或返程的旅途,高铁、飞机等则成为人们出行不可或缺的交通工具。无论是走进高铁列车组车厢,还是登上飞机机舱,清新明亮的内部环境让归途的人们倍感舒心,这一效果的营造离不开两侧通透的玻璃。而在上海光机所实验室内,存在着一种应用于高功率激光装置中的大尺寸钕玻璃,它的批量生产,背后离不开科学家们在实验室里夜以继日地研究,靠着顽强的毅力与坚定的信念翻越了科研征途上一座又一座高山,上海光机所学术委员会副主任、先进激光与光电功能材料部研究员胡丽丽便是其中的代表。她不仅以累累硕果成为科研征途上的“追光者”,更助力青年,传承科研精神,成为奋进路上的“秉烛者”。日前,胡丽丽接受记者采访,介绍了相关科研历程。
胡丽丽检视连熔激光钕玻璃。
据了解,自1987年以来,胡丽丽长期致力于特种玻璃构效关系基础研究、激光玻璃与激光光纤的基础研究及其制备技术研发,在我国高功率激光聚变装置用大尺寸钕玻璃核心材料研发与高功率光纤激光国产化方面作出卓越贡献,是我国激光玻璃领域的学术带头人。
提出玻璃析晶动力学新判据、发明了激光玻璃动态除羟基和除过渡金属杂质的新方法、主持研发多个品种新型高增益激光玻璃……在胡丽丽的科研履历上,一项项成果惊艳众人。此外,在她的带领下,相关团队历经十年攻关,成功挑战光学玻璃制造极限,自主研发出大尺寸激光钕玻璃批量生产关键技术和核心装备,使我国成为国际上独立拥有批量制备大尺寸激光钕玻璃能力的国家。
随着人工智能及量子计算时代来临,长距离光纤通信和数据中心的光互连对数据传输容量、密度和速率的需求与日俱增,在过去40年里,全球数据传输容量每隔4年约增长10倍,预计到2037年光纤传输速率将达到50-100 Pb/s,这对现有通信材料和通信技术提出了严峻挑战。由于通信光纤材料存在背景损耗,光信号传输一段距离后信号功率开始衰减,需要光纤放大器对光信号功率进行中继放大,从而增加传输距离。现有光纤放大器的增益介质以稀土离子掺杂光纤为主,尤其是商用C波段放大用掺铒石英光纤。然而,稀土离子的发光来自内壳层4f电子跃迁,受到禁阶跃迁的限制,发光带宽很窄,这限制了光纤放大器带宽的提高。因此,亟需发展新型宽带光增益材料,实现超宽带放大。
2020年,胡丽丽带领团队承担科技部重点研发课题任务,借助已有激光光纤的研发平台和积累,不到一年时间内,在国内率先研制出低损耗掺铋高磷石英基光纤,采用该掺铋光纤实现了近红外波段的净增益放大和激光输出,实现了国内该领域0到1的技术突破。随后,课题组聚焦“铋活性中心形成机理”和“非饱和损耗抑制机理”两大科学问题,在国内率先攻克了高增益系数掺铋硅基光纤关键制备技术,先后开发出增益范围覆盖O+E+S+U波段的三款宽带掺铋硅基光纤,极大推动了国内掺铋光纤的研究进程,满足我国光通信领域对新型宽带增益光纤材料国产化的亟需。
胡丽丽还非常重视培养青年人才,传承科研精神,因而成为了青年科研征途上的“秉烛者”。自1997年以来,她先后指导了87名研究生,被评选为中国科学院朱李月华优秀导师。