【技术领域】新材料

【技术简介】掺钛蓝宝石晶体（简称钛宝石）可用于产生拍瓦（PW，1015W）级超强激光，晶体的口径要求达到250px量级。目前国外生长拍瓦激光装置用钛宝石的主流技术是热交换法（HEM），国内中科院上海光机所根据已有技术基础，自主研发成功HEM设备，改进晶体生长工艺，成功制备出？157mm的优质钛宝石晶体，应用于钛宝石啁啾脉冲激光放大系统，获得峰值功率3.75 PW的激光输出。成为国内唯一可以制备超大口径钛宝石的科研机构。热交换技术主要是将原料熔化后，在靠近籽晶处的坩埚底部导入热交换气，将热量从底部导出，形成上下温度梯度，通过功率或温度的调节对熔体进行结晶，经降温冷却形成钛宝石晶体。

【主要技术指标】

（1）钛宝石晶体成品口径≦200 mm；

（2）加工面形< λ/4，平行度< 30"，光洁度40-20；

（3）晶体527 nm吸收系数0.5～1.0 cm^-1；

（4）晶体光学均匀性≤5×10^-5；

（5）晶体品质因数FOM > 150

【技术特点】特殊构型的石墨加热器、保温屏，建立合适的径向和纵向温度梯度，形成有利于大尺寸钛宝石晶体生长的热场；全自动、触摸屏计算机控制系统，实现晶体生长过程实时操控。

【适用范围】超精密激光制造、激光加工、医疗（肿瘤诊治等）、质子加速器、极端条件下的物理探索等。

【专利状态】正在申请。

【技术状态】小批量生产、工程应用阶段。

【合作方式】

（1）投资需求。寻求投资扩大生产及工程应用规模，批量化生产高品质掺钛蓝宝石激光晶体并实现工程应用拓展，资金需求2000万元，转化周期1~2年。

（2）合作形式。包括技术转让（将技术成果、专利及所属权利转让于受让单位）、许可使用（允许其他单位根据范围、时限、数量等约定条件使用相关技术成果和专利）和合作开发（与其他单位合作进行技术开发、市场开拓等，并共享新产品有关权益）三种形式。

【预期效益】钛宝石作为高附加值的核心激光增益介质和耗材，未来国内外对大口径钛宝石激光晶体的需求将日益增大，钛宝石晶体应用于激光器装置可形成“材料-器件-应用”产业链，将产生较大的经济和社会效益。