斑斓世界里的追光者

洪忆琳

■本报记者王敏

中国科学技术大学(以下简称中科大)国家同步辐射实验室教授级高级工程师洪以林是衍射光栅研制专家。但在同事眼里，他不仅仅是一个工程师，更是一个能想办法造出任何没有它的设备的工匠。

多年来，他围绕国家重大战略需求，长期从事衍射光栅研究，带领团队自主研发多套光栅研制关键工艺装备，逐步解决了制约我国高功率激光技术发展的大口径光栅“瓶颈”问题。日前，在中科院第四届院士大会上获得“科苑大师”称号。

“国家的需求是我的目标。克服困难，废寝忘食，乐在其中。”洪忆琳说。

边缘光栅

不久前，第十九届“中国光谷”国际光电博览会在武汉举行。洪一琳团队为大会带来了多项创新成果。

“我们展出的成果包括米级脉冲压缩光栅、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……”洪一林向《中国科学报》介绍这些成果时，如数家珍。

什么是光栅？“光栅是一种精密光学元件，具有纳米精度的周期性微结构，因其形似栅栏而得名。”洪一林介绍，光栅表面看起来像玻璃或镜子，但在电子显微镜下，其表面均匀分布着无数条平行线。由于衍射，光栅可以将入射的白光分散形成光谱。光栅是光谱仪器的“心脏”，不同的物质有不同的光谱特性，因此我们可以分析出物体的“成分”。

一般来说，光栅线越多，精度越高，分析“技巧”越强，光谱分析结果越准确。但是，要把光栅做得“更大”或“更细”是很难的，同时做到两者更是难上加难。

追溯到1991年，中国第一个国家实验室——国家同步辐射实验室的一期工程告一段落，即将通过国家验收，但从国外定制光栅的到货时间仍然遥遥无期。工程建设组试图联系国内多家光学元件研制单位，但都无法解决这个棘手的问题。

无奈之下，时任中科大副校长、国家同步辐射实验室项目总经理鲍忠谋找到洪一林所在的衍射波带片研究团队，要求团队“研制光电子能谱光束线光栅，尽可能满足一切必要条件”。

然而此时，小组的四个人都不知道如何制作光栅。“我们只能根据书本上的知识，从零开始探索过程。幸运的是，实验室已经配备了国产激光器、光学平台和离子束蚀刻机等基础研发设备。”洪忆琳回忆道。

因为全息曝光实验室离马路比较近，白天汽车经过产生的震动会让线条“模糊”，所以他们只能在半夜做全息曝光实验；蚀刻机直径不够大，自己动手；当全息掩模完成后，放入蚀刻机，抽真空，他们会抓紧时间睡一会儿，醒来后继续做蚀刻和电子显微镜实验...

就这样，整个团队经过3个月的日夜奋战，终于研制出国内第一台技术指标合格的同步辐射光栅，保证了国家同步辐射实验室一期工程的顺利验收。

从此，洪忆琳正式与铁栅栏结缘。

向高精度光栅进军

走进衍射光学元件精密加工实验室，十多台仪器设备正在有序运转。“这是涂胶机、离子束蚀刻机、清洗机、衍射效率测量系统……”洪一林介绍了他们根据光栅制造步骤自主研发的一系列国产关键工艺设备。

正是利用这些“金刚钻”，他们开发了各种大口径脉冲压缩光栅。如目前世界上最大的介质膜高阈值脉冲压缩光栅为1400 mm，这些成果已应用于我国主要的高功率激光装置，帮助我国高能激光系统达到世界先进水平。很难想象，上世纪末，我国大口径光栅的生产还是空白。

洪宜林介绍，作为高性能激光器的核心部件，这种大口径光栅不同于普通光栅，其主要特点是“一大三高”:米级大口径(1米以上)、高衍射效率(95%以上)、高精度衍射波前(光栅基底线条均匀性好、平面度精度高)、抗激光损伤阈值高(抗激光辐照能力强)。

“不言而喻，很难在一个光栅上做出这么多困难，而且工艺复杂。”洪忆琳直言。当时只有法国一家公司和美国一家公司能做出来，最大口径也只有900 mm左右。

为了打破困局，2002年，国家“863计划”重点项目“大口径衍射光学元件的研制”实施。由中国科学技术大学牵头，联合清华大学、苏州大学、四川大学和中科院上海光机所，组成了庞大的光栅团队进行攻关，目标是研制出半米的脉冲压缩光栅。

锋利的工具能做好工作。洪一林率先研发出中口径旋转涂胶机、中口径离子束刻蚀机、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个100 mm介质膜脉冲压缩光栅，实现了我国从无到有的跨越。2009年，团队研制出直径为430 mm的光栅，并成功完成关键任务。

带着信心，团队开始向更高的目标迈进——承担国家重大专项“衍射光学元件中试验证及关键技术研究”，制作米级(1400 mm)孔径脉冲压缩光栅，实现批量供货。

“光栅孔径从430毫米增加到了1400毫米。与设备相对应的是，几乎所有的关键工艺设备都需要重新研制，甚至部分设备的技术路线也需要改变。”洪宜林说，从口径上来说，这些设备几乎是世界上最大的。

时间紧，任务重，难度大。洪一林再次带领团队，从技术方案到关键器件，从机械设计到加工工艺，从安装调试到实验技术，进行了一系列创新和关键技术攻关。最终，历时7年，他们啃下了这块“硬骨头”，完成了关键大口径光栅工艺装备的自主研发。

除了研发设备，洪一林带领团队创新了工艺技术——首创等离子掩膜修正技术，实现光刻胶光栅线的高精度修正。同时开发了一批关键工序在线监控系统，光栅过程控制实现了从“经验”到科学“定量”控制的跨越。

在洪宜林看来，强国梦需要高科技支撑。要想赶上国际先进水平，没有捷径可走，只有付出更多的努力。

“我们要坚信，我们不比别人差。”

可能是“骨子里的传承”。洪艺麟从小就喜欢摆弄各种小东西。“我父亲早就被评为7级钳工了。小时候，爸爸经常带我在家里做一些玩具，桌椅。这给我的童年带来了很多乐趣，培养了我的动手能力。”洪忆琳自豪地说。

1981年，洪忆琳考入浙江大学光学仪器专业，该专业是国内光学工程的顶尖学科。“当时对相机、电影放映机等特别好奇。，梦想着以后能接触到这些‘高大上’的仪器。我认为那是最好的工作。”洪忆琳说。

1985年，洪宜林加入国家同步辐射实验室。回顾自己38年的科研生涯，洪一林感慨地说:“做事情一定要有信心，坚信自己不比别人差。但世界上有人能做到的事，我们当然也能做到，甚至比别人做得更好。”

傅1977年毕业于中国科学技术大学物理系，1984年初从物理系调到国家同步辐射实验室。30多年来，作为中科大教授级高级工程师，他一直与洪一林并肩战斗。他是“老领导”，也是洪忆琳最好的“搭档”。

“洪一林聪明能干，多年来做事踏实认真，非常难得。”谈到洪忆琳，傅邵军连连称赞。

作为大光栅团队的负责人，洪一林经常鼓励学生，动手是工程师的基本功，只有亲自动手，才能找到更好更快的解决问题的方法。要重视理论的指导作用，多花时间在理论上，做实验事半功倍。同时要有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，也是光栅被广泛应用的时代。我将继续带领团队满足国家和市场的需求，克服困难，不断提高光栅性能，为创造中国和中国贡献力量。”洪忆琳说。