【中国科学报】斑斓世界里的追光者

　　中国科学技术大学（以下简称中国科大 ）国家同步辐射实验室教授级高级工程师洪义麟，是一位衍射光栅研制专家。但在同事眼中，他不仅是一位工程师，更是缺什么设备就能想办法造出什么设备的能工巧匠。

　　多年来，他始终围绕国家重大战略需求，长期从事衍射光栅研究，带领团队自主研发出多套光栅研制关键工艺设备，逐步解决了制约我国强激光技术发展的大口径光栅“卡脖子”问题。日前，他获得了中国科学院第四届“科苑名匠”称号。

　　“我们展示的成果有米级口径脉冲压缩光栅、反射式宽带镀金光栅、高性能光谱合束光栅、AR衍射光波导光栅、高衍射效率透射光栅……”洪义麟向《中国科学报》介绍这些成果时，如数家珍。

　　何为光栅？“光栅是一种具有纳米精度周期性微结构的精密光学元件，因形如栅栏，故名光栅。”洪义麟介绍，光栅表面上看像是一块玻璃或镜子，但在电子显微镜下看，其表面均匀分布着无数根平行的线条。由于衍射作用，光栅可以把射入的白光给色散开，形成光谱。光栅是光谱仪器的“心脏”，不同的物质光谱特征不同，由此可以分析出构成物体的“成分”。

　　一般来说，光栅线条数量越多，精度越高，分析“本领”越强，光谱分析结果越精确。但无论将光栅“做大”还是“做精”都很困难，两个同时做到，更是难上加难。

　　时间回到1991年，我国第一个国家级实验室——国家同步辐射实验室一期工程建设接近尾声，即将接受国家验收，但从国外定制的光栅到货时间却还遥遥无期。工程建设团队曾尝试联系国内多家光学元件研制单位，但都无法解决这一棘手难题。

　　情急之下，时任中国科大副校长、国家同步辐射实验室工程总经理包忠谋，找到洪义麟所在的衍射波带片研制攻关小组，要求团队“一定要研制出光电子能谱光束线的光栅，需要的条件，只要有可能，一律满足”。

　　然而，此时小组里的4个人，谁都不知道如何制作光栅。“我们只能按照书本知识，从头开始摸索工艺，幸运的是实验室已经配备了国产的激光器、光学平台、离子束刻蚀机等基本研制设备。”洪义麟回忆道。

　　因全息曝光实验室靠近马路，白天汽车经过产生的震动会使线条“模糊”，他们只能下半夜做全息曝光实验；刻蚀机口径不够大，自己动手改造；全息掩模做好了，装到刻蚀机里，抽上真空，他们就抓紧时间睡一会儿，醒来再继续做刻蚀和电镜实验……

　　就这样，全组人员经过3个月的昼夜奋战，终于研制出我国第一块技术指标合格的同步辐射光栅，保障了国家同步辐射实验室一期工程的顺利验收。

　　走进衍射光学元件精密加工实验室，十多台仪器设备都在有序工作。“这是涂胶机、离子束刻蚀机、清洗机、衍射效率测量系统……”洪义麟按照光栅制作的步骤，依次介绍了他们自主研发的一系列国内大光栅研制关键工艺设备。

　　正是凭借这些“金刚钻”，他们研制出多种大口径脉冲压缩光栅。比如，目前国际上最大口径1400毫米的介质膜高阈值脉冲压缩光栅。这些成果已应用在国内主要强激光装置上，助力我国高能激光系统达到世界先进水平。很难想象，上世纪末，我国大口径光栅制作还是一片空白。

　　洪义麟介绍，作为高性能激光的核心元件，不同于普通光栅，这类大口径光栅的主要特点是“一大三高”：米量级大口径（达到1米以上）、高衍射效率（达到95%以上）、高精度衍射波前（线条均匀性好和光栅基片面型精度高）、高抗激光损伤阈值（耐强激光照射能力强）。

　　“将这么多难点汇集在一块光栅上，制作难度之大、工艺之复杂，不言而喻。”洪义麟直言。当时，国际上仅有法国和美国各一家公司可以制作，且最大口径仅有900毫米左右。

　　为了打破困局，2002年，国家“863计划”攻关项目“大口径衍射光学元件研制”开始实施。由中国科大牵头，联合清华大学、苏州大学、四川大学、中国科学院上海光学精密机械研究所组成大光栅团队进行攻关，目标是研发半米量级的脉冲压缩光栅。

　　工欲善其事，必先利其器。洪义麟牵头开始研制中等口径旋转涂胶机、中等口径离子束刻蚀机、等离子灰化机等关键工艺设备。

　　有了设备，团队很快研制出第一块100毫米口径的介质膜脉冲压缩光栅，实现了国内脉冲压缩光栅从无到有的跨越。2009年，团队研制出430毫米口径的光栅，完成攻关任务。

　　有了信心，团队开始向更高目标进军——承担国家重大专项“衍射光学元件中试验证与关键技术攻关”项目，制作米量级（1400毫米）口径脉冲压缩光栅，并实现批量供货。

　　“光栅口径一下从430毫米增长到1400毫米。对应到设备上，几乎所有关键工艺设备都需要重新研制，甚至有些设备的技术路线都要作出改变。”洪义麟说，从口径上来看，这些设备几乎都是国际上最大的。

　　时间紧，任务重，难度大。洪义麟再次带领团队从技术方案到关键器件、从机械设计到加工工艺、从安装调试到实验工艺，进行了一系列的创新和关键技术攻关。最终，历经7年时间，他们啃下了这块“硬骨头”，完成了关键大口径光栅工艺设备的自主研制。

　　除了研制设备外，洪义麟带领团队创新工艺技术——首创等离子掩模修正技术，实现光刻胶光栅线条的高精度修正。同时，研制出一批关键工艺在线监测系统，光栅工艺控制实现了从凭“经验”到科学“定量”控制的跨越。

　　在洪义麟看来，强国之梦，需要高新技术支撑。要想赶上国际先进水平，没有捷径，只有付出更多努力。

　　可能是“骨子里的遗传”，洪义麟从小就喜欢动手鼓捣各种小东西。“我的父亲很早就评上了7级钳工。小时候，父亲经常带着我在家里做一些玩具、桌椅板凳等。这为我的童年带来了很多乐趣，也培养了我的动手能力。”洪义麟自豪地说。

　　1981年，洪义麟考入浙江大学光学仪器专业，这是我国光学工程里的顶尖学科。“当时，我对照相机、电影放映机等特别好奇，梦想着以后能亲手接触这些‘高大上’的仪器，觉得那就是最好的工作。”洪义麟说。

　　1985年，洪义麟加入国家同步辐射实验室。回首38年科研生涯，洪义麟感慨道：“干事情要有信心，要坚信我们不比别人差。但凡国际上有人可以做出来的东西，我们一定也能做出来，甚至能比别人做得更好。”

　　付绍军是1977年中国科大物理系毕业生，1984年初从物理系调入国家同步辐射实验室。30多年来，作为中国科大教授级高级工程师，他一直与洪义麟并肩作战，是洪义麟的“老领导”，也是最好的“搭档”。

　　“洪义麟既聪明又能干，而且多年如一日，踏踏实实、认认真真做事情，这是非常难得的。”谈起洪义麟，付绍军赞赏连连。

　　作为大光栅团队负责人，洪义麟经常勉励学生，动手是工程师的基本技能，只有亲自做过，才能更好、更快地找到解决难题的方法；要重视理论的指导作用，在理论上多花时间，做实验就会事半功倍。同时，还要具备很强的持续学习能力和良好的团队合作精神。

　　“我们赶上了一个伟大的时代，也是光栅广泛应用的时代。我将继续带领团队顺应国家需求、顺应市场需求，攻坚克难，不断提升光栅性能，为中国制造、中国创造贡献自己的力量。”洪义麟表示。