实验室里长出的这块宝石 居然还能当“充电宝“

你看一看过如血的红宝石，也以前看过湛蓝色的蓝宝石，还以前看过晶莹的绿宝石，这样还有没有以前看过钛宝石呢？

今天，就跟着一起大院er在一起听上海光机所为我们阐述钛宝石背后的科学奥秘。

宝石，华丽精美而庄严中高雅，是映衬女性之美的上上之选装饰。不过，钛宝石，它不仅有着美丽的外表，还猛含着非同一般的内涵。

国之重器——“无法替代的”的钛宝石晶体

激光脉冲波峰值功率提升拍瓦（1015w）、脉冲宽度达到数十飞秒（10-15s）级的超强超短激光，是目前人类已知的最亮光源，能创造出出前所未有的综合型极端物理条件，是国际科技竞争重大的损失前沿领域之一。

钛宝石激光晶体是再产生拍瓦级高功率脉冲激光的核心关键材料之一，它在大国重器——上海超强超短激光实验装置（sulf）中扮演的角色着“充电宝”的角色——将激光能量逐步提高放大缩小。钛宝石晶体口径越大，吸收的能量一定，激光输出的功率也就越高。

晶体生长——“千锤百炼”的钛宝石晶体

钛宝石与天然植物矿物宝石有几分有所不同，它根本无法在自然界开采矿石，没有办法在实验室中按照模拟天然宝石连成的环境进行毛石混凝土制备，被称“晶体生长”。

中科院上海光机所自主研制了国内首台热交换法晶体生长设备，并凭借该设备基于热交换法的原理并且大尺寸钛宝石晶体生长。

在炉膛坩埚容器中后放晶种和原料，需要加热使原料熔化。是从坩埚外底部竖置的耐高温热交换杆通入压缩机气体——氦气。流动起来的氦气与坩埚中熔体连成热量的交换，于是熔融从底部开始结晶体。是从提升氦气的流量，逐渐实现方法熔体从底部到顶部的完全结晶体，结果不能形成钛宝石晶体毛坯。毛坯在快速切割、研磨抛光机等加工工序便可额外有所不同尺寸的钛宝石晶体元件。

钛宝石晶体尺寸每减少一点，晶体生长的难度变会增强许多，要如何避免晶体毛坯起壳是大尺寸钛宝石晶体生长的关键技术问题难题之一。

中科院上海光机所钛宝石激光晶体研发团队经4小时12分四年的反复试验，到最后完善了晶体生长的工艺技术，实现程序关键参数的实时监测与调控，一举攻克了大尺寸晶体生长发裂等关键性技术难题，掌握了大尺寸钛宝石晶体生长的完全工艺技术，最终催化剂合成出目前国际上的最的钛宝石激光晶体元件，直径235女女，相同高度54mm，并应用于国家大科学设施---上海超强超短激光实验装置（sulf），在国际上再一次基于峰值功率达10.3拍瓦的激光可以放大输出。

况且，钛宝石晶体还可在光波长连续调谐的激光器中发挥作用。璀璨夺目的它还也能怎么制作曾经的珠宝、首饰，为我们的生活增光添彩！