深紫外固态激光源前沿装备研制项目有一个豪华的科研阵容——7名院士率领的8个研究团队。他们通力合作,已研制出8台8类国际领先的深紫外激光设备。
自2008年项目启动以来,该项目共获得财政部拨付的1.8亿元专项资金。该项目工程总体部总经理、中科院理化所研究员詹文山说:“这些资金是用来制造世界上最先进科研仪器的,验收时,它们的指标得是世界上最好的。”目前,这8台仪器有6台已通过验收,还有2台基本完成,正在调试。
对于前沿科学来说,没有一流的科学仪器就不能拿到一流的科学数据,就做不出一流的科学成果。而在我国,尖端科研仪器大量依赖进口,常常遭遇发达国家的禁运。
深紫外固态激光源前沿装备正是在这个背景下立项的。其成果已成为我国科研仪器制造的骄傲。该项目的核心技术——177.3nm深紫外全固态激光光源(DUV-DPL)是我国所独有的,这种装置是光电子能谱仪的“心脏”,相当于计算机的CPU。
为了发展我国自主科学仪器设备,开创深紫外领域科学技术发展的新局面,在财政部专项资金的支持下,2008年3月,中国科学院设立了深紫外固态激光源前沿装备研制项目。
DUV-DPL效率高,体积小,以它为核心的系列装备,是目前空间、时间及能量分辨率最高的桌面分析仪器,在物理、化学、材料、信息、生命、环保、地质等学科领域均有重大应用价值。
中国科学院院士、深紫外激光拉曼光谱仪研制子项目负责人李灿介绍说,他们利用DUV-DPL研制了国际上第一台激光波长短至177.3nm的深紫外拉曼光谱仪,获得国际上第一张激发波长短至177.3nm的深紫外拉曼光谱,现已初步应用于催化、光电材料、环保检测等领域。“例如,将仪器做成小型便携式,可以应用于现场污染物分析,取一滴水即可分析其污染成分,有助于迅速追查水污染源。”
以DUV-DPL为核心的这8种新仪器,只用了3年多时间就陆续制成,但对它们的核心——DUV-DPL的研究,如果从发现KBBF晶体算起,已耗费整整20年。
深紫外固态激光源前沿装备研制项目的首席科学家有两位,一位是中国科学院院士陈创天是深紫外非线性光学晶体和器件研制子项目负责人,另一位是中国工程院院士许祖彦是深紫外全固态激光源(DUV-DPL)研制子项目负责人。
上世纪90年代初,使用非线性光学晶体,已可使激光波长从近红外拓展到可见、近紫外波长区,但仍缺乏使激光拓展到波长短于200nm的深紫外光谱区的光学晶体。而深紫外激光源对于科技发展非常重要,先进的能谱技术,光谱技术,光刻技术,纳米微加工技术,原子、离子的激光冷却技术,以及表面物理、光化学等领域各种现代化仪器都需要深紫外激光源。科学家们把200nm形容为一堵“墙”,如何突破这堵墙,成为激光领域的一个热门课题。
中国科学家突破了这堵墙。陈创天院士研究组在发现硼酸盐系列非线性光学晶体的基础上,运用分子设计工程学方法,在1991年发现了KBBF晶体。此后,陈创天和许祖彦率领的两个研究组通力协作,于1996年正式证实此晶体可实现深紫外相干光输出,于2002年发明了KBBF晶体的棱镜耦合装置,并在近3年中研制成功了固定波长和宽调谐两个系列的DUV-DPL,通过在8种仪器上的应用证明了其实用化、精密化的特性。
深紫外项目不仅在科研上取得世界领先的成绩,在项目管理和顶层设计方面也积累了诸多有益经验。
“我们设置了‘工程监理’,这是我国科研项目中首次使用‘工程监理’制度。”该项目工程总体部总经理、中科院理化所研究员詹文山说。自2008年启动实施以来,财政部和中科院在项目组织管理体制和运行管理体制方面进行了大量探索和创新。在立项方面,加强了顶层设计和统筹规划,大力推动产学研用的有机结合;在预算方面,取消以课题为单元的预算分配模式,采取按项目整体需求分年度配置资源的方式;在经费使用方面,实行项目单位统一支配,统一监管,加强了项目资源的内部统筹能力;在组织实施方面,汇集和调动国内外多家科研院所和企业的优势力量,统筹协调各类技术资源。在内部管理机制上,推行了研究所法人责任制和项目监理制,强化项目的优势集成和过程管理。