胡麗麗研究員檢視連熔激光釹玻璃

玻璃的形成和結構及性能演化機制是凝聚態物理最富挑戰的謎題之一。

全球玻璃行業市場規模巨大，預計2027將年超過1.5萬億美元。中國是世界最大的玻璃生產國（＞50%），但不少高端玻璃制品目前還受制于人。譬如一米見方就要賣30萬元的釹（音：nǚ）玻璃，它被裁切后裁切的釹玻璃，吸收了足夠多能量便能產生炫目的超強激光, 可以成為超強激光器的“心臟”。美、德、日本等國家花費六年時間完成這種玻璃的研發制備后，將相關制備工藝技術、設備和產品實施了嚴格的封鎖、禁運。

這是中國發展超強激光面臨的重要挑戰之一。

中國激光玻璃領域的學術帶頭人，中國科學院上海光學精密機械研究所（簡稱：上海光機所）研究員胡麗麗歷經7年努力，取得突破，為中國“神光”研制釹玻璃。

2025年1月，62歲、頭發花白的胡麗麗，在玻璃領域深耕38年后登上了ICG（國際玻璃協會）主席獎的領獎臺，是該獎項設立30年來第三位中國獲獎學者。獲獎證書上的一句話讓人感動：玻璃的夢想（glass dream）。在此之前，她榮獲旨在獎勵非晶態材料領域做出突出貢獻的杰出科學家的著名獎項——N. F. Mott獎，是該獎項自1983年設立以來的首位中國獲獎者。

激光釹玻璃

實干興邦，近十年努力突破，為中國“神光”制釹玻璃

“玻璃不像晶體，沒有規則的結構。讓玻璃擁有特殊的性能，研發出特種玻璃，難度不小，也缺乏系統性的理論。”日前，胡麗麗在接受澎湃科技專訪時表示。但瞄準國家重大戰略需求，她主動換了“賽道”。

“1987年開始從事玻璃研究以來，我的指導思想，包括跟學生也是這么說的，這個材料做了的話，就要用。材料的研究是最后要實現應用的。所以，我非常樂意在實驗室從基礎研究出發，最后把制備工藝技術走通，把產品做出來。”胡麗麗這么說，也是這么做的。在特種玻璃與光纖研發這一賽道里，她帶領團隊不斷創新。

為滿足中國自主研發激光聚變裝置的迫切需求，自2005年起，胡麗麗帶領團隊，從基礎研究出發，對新型高增益激光釹玻璃研發、大尺寸激光釹玻璃批量制備涵蓋的連續熔煉、精密退火、包邊、檢測四大關鍵核心技術進行了近十年的持續攻關。

其中難度最大的，當屬大尺寸激光釹玻璃的連續熔煉技術攻關。難題接踵而至，羥基和過渡金屬雜質超標、玻璃炸裂、玻璃內部出現條紋和氣泡。研究團隊一次次測試、分析、討論解決方案。

2012年，在大家的共同努力下，連續熔煉工藝中的重重難題終于被攻克。他們設計建立了激光釹玻璃連熔中試生產線，實現了全鏈條關鍵技術集成和貫通。

釹玻璃包邊工藝研究 

截至目前，研究團隊圓滿完成“神光”系列裝置應用的大尺寸激光釹玻璃的研制。自主研發的激光釹玻璃成品鉑顆粒、羥基吸收系數等核心技術指標國際領先，成功挑戰了由美、德、日三家聯手才能達到的技術極限。

釹玻璃團隊

相關成果先后榮獲2016年度“上海市技術發明特等獎”、2017年度“國家技術發明二等獎”、2022年度“中國科學院杰出科技成就獎”。

八年攻堅，打破國外壟斷和禁運

光纖激光器是用光纖作激光介質的激光器。其應用范圍非常廣泛，包括激光空間遠距通訊、軍事國防安全、醫療器械儀器設備、大型基礎建設等。進入21世紀以來，光纖激光器逐步占據了激光器市場的半壁江山。

萬瓦級高功率摻鐿大模場光纖的纖芯需要承受超高激光功率密度，極易引起色心（Color Center），導致輸出功率下降，破壞激光系統的穩定性。公開資料顯示，色心是指晶體中的零維缺陷，導致光吸收或發射。

光纖超連續譜

摻鐿大模場光纖是高功率光纖激光器的核心增益介質，它的作用是產生激光并對激光功率進行放大，從而實現上萬瓦的輸出功率。但該光纖產品及其制備工藝長期被美國Nufern、nLight等公司壟斷和嚴格管控，成為制約中國高功率光纖激光器發展的技術瓶頸。

特種光纖

自2011年以來，胡麗麗研究員帶領年輕的研發團隊，聚焦高功率激光光纖的激光效率、功率穩定性和長期可靠性等三個難點問題。歷經八年攻堅克難，他們從稀土摻雜石英玻璃構效關系基礎研究出發，在摻鐿激光光纖的纖芯成分設計、制備工藝優化、包層結構創新三個方面開展了一系列研究工作，在國內率先攻克了萬瓦級摻鐿大模場光纖的批量制備關鍵技術。

光纖預制棒

這一技術突破解決了中國高功率光纖激光器關鍵元件的問題，讓中國高功率光纖激光器裝上了國產“芯”。團隊研制的若干高性能摻鐿激光光纖也打破了國外公司的產品禁運，及其技術和產品壟斷，滿足了空間環境等高功率光纖激光器急迫的應用需求。2019年以來，研究團隊實現直接銷售額超過2億元，間接經濟效益超過18億元。

高純石英

AI+特種玻璃構效理論研究，瞄準未來

鄧路博士從海外留學歸來，加入胡麗麗研究員團隊，目前主要做材料計算模擬和玻璃構效關系研究。他分享了2025年春節期間的一件小事：當時，國產開源人工智能大模型deepseek還沒像現在這么火，剛有一些媒體在報道。突然有一天，胡麗麗研究員就在工作微信群里發了一條deepseek相關的報道，希望大家關注，并分享了她自己的看法。

“她一直關注前沿。”鄧路說。

隨著人工智能AI的發展，玻璃的研究范式亟待改變。如何實現AI賦能的玻璃新材料快速開發，成為了當下熱點。“它將來是一種工具，我們要學習好用好這種工具，使得我們特種玻璃的研發高效、精準。”胡麗麗研究員表示。自“十四五”開始，她積極引進學科交叉領域的海外優秀人才，打造涵蓋玻璃結構性能表征、分子動力學模擬、AI輔助建模的玻璃構效關系研究平臺。為了進一步加快玻璃構效關系平臺的建設進程，胡麗麗研究員帶領團隊成員多次走訪相關單位，組織學術論壇，積極謀劃相關平臺的論證工作，有望在“十五五”期間構建一個集高通量制備、AI輔助建模、結構表征驗證的特種玻璃材料構效關系平臺，創新特種玻璃研發范式。

特種光纖團隊