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长春光机所:2米口径碳化硅反射镜已应用于工程项目;3月9日研制出直径4.03米SiC反射镜坯

新华社长春4月27日电(记者孟含琪)中国科学院长春光学精密机械与物理研究所近日成功自主研制出直径4.03米的单体碳化硅反射镜坯,将其应用于望远镜或卫星上成像,分辨率可达哈勃望远镜的3倍。

  经历数百次实验探索与工艺验证,长春光机所的研究团队用6年时间成功研制出4米口径碳化硅镜坯,可直接应用于可见光波段,并且整个制作流程使用的是完全自主知识产权的制备工艺及装备,实现我国在关键科学技术上的“非对称赶超”。

  “假如将哈勃望远镜对准地球,勉强能够看到餐桌上的碟子;但如果换成4米口径的反射镜,其分辨率将提高3倍,完全可以数出餐盘内的面包数量。”长春光机所先进光学与结构材料实验室主任张舸说。

  现代大型光学望远镜系统均采用反射式结构,最核心的部件是反射镜,相当于“千里眼”的“角膜”。反射镜的口径越大,望远镜的分辨本领和聚光能力越强。碳化硅材料是目前国际光学界公认的高性能反射镜材料。我国在大口径反射镜材料研制上完全依赖进口,发展大口径反射镜坯制造技术迫在眉睫。

  长春光机所是我国光学材料的发源地。上世纪90年代末长春光机所着手从事光学级碳化硅材料研究。然而,大口径复杂形状碳化硅反射镜坯的制造难度极大,特别是镜体的无约束形变和温场精确控制等技术,是世界公认难题。目前的公开报道中,由法国研制的世界最大口径碳化硅反射镜坯为3.5米,但它仅能应用于远红外波段(人眼无法对其成像直接观测);应用于可见光波段(人眼可直接观测)的反射镜最大口径仅为1.5米。

  2015年我国自主研发的首颗商用遥感卫星“吉林一号”卫星升空,其使用了团队研制的624毫米反射镜,拍摄出的照片清晰明亮。随着大口径碳化硅反射镜技术继续发展,这一技术将在空间对地观测、深空探测和天文观测等领域发挥更大作用。


       直径4.03米的单体碳化硅反射镜坯,将其应用于望远镜或卫星上成像,将大大提高分辨率。现代大型光学望远镜系统均采用反射式结构,最核心的部件是反射镜,且反射镜的口径越大,望远镜的分辨本领和聚光能力越强。一段时间内,我国在大口径反射镜材料研制上一直落后于欧美国家,完全依赖进口。 20世纪90年代末,长春光机所着手从事光学级碳化硅陶瓷材料研究。经历数百次实验探索与工艺验证,研究团队成功研制出4米口径碳化硅镜坯,可直接应用于可见光波段。随着大口径碳化硅反射镜技术继续发展,将在空间对地观测、深空探测和天文观测等领域发挥更大作用。

4月27日,制造团队成员与反射镜坯合影。新华社记者张楠摄


长春光机所召开大口径碳化硅反射镜材料研究团队表彰大会

2016-04-26

       宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来。2016年3月9日,光学技术中心碳化硅反射镜材料研究团队成功研制出直径4.03米应用于光学成像的单体碳化硅反射镜坯。该成果标志着我国在大口径光学材料制备领域取得了里程碑式的进展。 

  为表彰该团队做出的重大成果,弘扬“安、钻、迷”的科研精神,在全所营造鼓励创新的科研氛围,4月22日下午,长春光机所召开大口径碳化硅反射镜材料研究团队表彰大会。所务会成员、光学中心全体职工,各研究部门负责人及下设研究室主任、副主任,有关部门代表300余人参加了会议。会议由副所长张学军主持。

  会上,所党委副书记、纪委书记金宏宣读了《长春光机所关于表彰大口径碳化硅反射镜材料研究团队的决定》。决定指出,长春光机所光学技术研究中心碳化硅反射镜材料研究团队经过二十年的刻苦攻关,从无到有,先后掌握了1m量级、2m量级反应烧结碳化硅反射镜材料制备关键技术,并将成果成功应用于航空、航天重要项目。近年来,该团队历经5次试验,于2016年3月9日研制成功直径4m、应用于光学成像的反应连接碳化硅整体镜坯。该镜坯采用背部半封闭轻量化结构,实现了陶瓷材料的近净尺寸成型,是目前为止世界上公开报道口径最大的碳化硅反射镜坯。该成果实现了大口径光学材料自主可控;制造装备、研制工艺等拥有自主知识产权,为大型光电系统的研制提供了可靠的技术保障,标志着我国大口径光学材料制备技术取得了里程碑式的进展。经所务会研究决定,授予光学技术中心先进材料与结构材料室“长春光机所 ‘碳化硅材料’重大创新突出贡献奖”,并奖励赵文兴研究员50万元,奖励研究团队50万元。 

  随后,所党委书记、副所长马明亚,副所长张涛为获奖团队颁发了奖杯和证书。 

  会上,赵文兴研究员做了题为《大尺寸碳化硅反射镜坯研制历程汇报》的学术报告。他回顾了该团队自90年代末认识到碳化硅陶瓷作为大口径反射镜材料的技术优势后,毅然决然转行从事陶瓷材料制备技术研究,历经近20年的刻苦攻关,克服技术难度大、参考资料少、资金紧张等困难,终获成功的科研历程。 


【解说】大厦门口,口径达2米的单体碳化硅反射镜成为参观者关注的焦点。

  

【同期】(中科院长春光机所副所长 张学军):从它的原材料到生产工艺,到制造的设备都是我们自己研制的,现在国际上最大的口径碳化硅单体只能做到1.5米,我们现在最大能做到4米,展出的2米口径是我们国家未来航天,还有大口径望远镜核心的材料。

 

长春光机所近日在深圳高交会展出2米口径碳化硅反射镜,这是世界上公开报道的最大单体碳化硅反射镜。

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   国际在线消息(记者 陈惠婷 通讯员 王卉):长春光机所成果转化处处长褚明辉女士首先介绍了展区中最吸引眼球的一个庞然大物,“眼前最显目的就是我们研制的,国际上公开报道的、最大单体碳化硅反射镜,2米口径的。这个主要用于航天相机的反射镜。国际上目前做的最大的是1米5口径的,但是只有报道没有使用,而我们最大的口径可做到四米,二米已经比较成熟,作为主要产品在做。这个东西不能用金钱衡量,它代表着我们在国际上整个碳化硅材料从研制到加工制造的综合能力体现。”

   这是长春光机所制备的一块两米碳化硅反射镜。此类反射镜是航天相机、天文望远镜等大型现代精密光电设备中的核心光学元件。长期以来欧美等发达国家在大尺寸光学材料领域对我国实施严格禁运。中科院长春光机所成功制备完成的2米口径反射镜坯是目前国际上公开报道的口径最大的单体碳化硅反射镜,具有完全自主知识产权,打破了国外技术封锁, 填补了我国在该领域的空白。 经过多年艰苦攻关,长春光机所已经全面掌握了包括材料制备、加工检测、改性镀膜在内的2m量级碳化硅反射镜高精度光学加工装备与技术,极大提升了我国先进光学制造领域的技术实力,有力保障了多项国家重点型号项目的顺利实施,对我国国家安全和国民经济建设具有重大战略意义。


        中科院长春光学精密机械与物理研究所所长助理孙守红介绍了该所展出的诸多精品,比如2米口径碳化硅反射镜,这可以解决高分辨率空间遥感光学系统的瓶颈问题,打破欧美国家长期在此领域的垄断。除此之外,还有“快舟一号”载荷、“天绘一号”载荷、“嫦娥三号极紫外相机”等实物。

          超大口径反射镜是高分辨率空间遥感光学系统的瓶颈部件,而大口径高精度非球面制造技术是高分辨率空间光学遥感器、大口径天文望远镜等代表国家整体技术水平的大型现代化光电设备的核心关键技术。

           长春光机所立足于自主研发,完成了超大口径轻质碳化硅反射镜镜坯制备、超大口径碳化硅反射镜高效率高精度加工与检测技术、超大口径碳化硅反射镜改性与镀膜技术等一系列关键技术攻关,突破了2m量级碳化硅反射镜制造技术。

           该技术的出现打破了欧美发达国家在大型望远镜技术领域的垄断地位,满足了国家重大战略需求,为我国大型现代化光电设备的技术发展提供了重要支撑力量。


长春光机所精彩亮相第17届高交会

  2015年11月16日,第十七届中国国际高新技术成果交易会,即“深圳高交会”上午10点开幕。长春光机所首次以团体形式参展。 

  长春光机所展区面积达到300平方米,设置了“航天光学遥感”、“航空平台及装备”、“材料及先进制造”、“精密光学仪器与装备”、“大功率半导体激光器”、“创新产业”、“期刊、国际合作交流、人才引进”七个主题专区,展示了高性能CMOS图像传感器、2米口径SiC反射镜、灵巧光学跟瞄平台、半导体激光器、三维扫描成像仪、大变倍高清电动长焦镜头等共计60余项产品。展品充分显示了长春光机所在以科技创新为核心的“研产学并举”发展道路上取得的科研成果和品牌实力。 

  当天,中国工程院院长周济,广东省省长朱小丹,中科院秘书长邓麦村等领导来到长春光机所展区,听取了长春光机所所长贾平所做的情况介绍,并实地观看了成果演示。 

  其中,空间遥感相机、大口径光学材料、世界上最高分辨率CMOS图像传感器等科研成果和产品吸引了来自中央电视台、中央人民广播电台、新华社、中国新闻社、经济日报、科技日报等多家国内媒体的兴趣。长春光机所所长特别助理孙守红向媒体记者介绍了相关情况,并表示长春光机所此次参展,是希望借助这样的平台,集中展示长光所近年来的研究成果,也希望将科研成果与其他企业的产品进行跨界融合。 

  开幕当天,不少参展商来到长光所展区展观看成果展示、开展洽谈。 

  深圳高交会是目前中国规模最大、最具影响力的科技类展会,展会全方位展现中国创新发展的最新成果,是中国高新技术领域对外开放的重要窗口和高新技术成果交易的重要平台,此次展会将持续至11月21日。 

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