胡丽丽：为“人造小太阳”铸“心”

上图：超连续光谱是一种具有极宽带宽的光源。光纤超连续谱产生装置能进一步提高超连续谱输出功率。

下图：胡丽丽研究员检视连熔激光钕玻璃。

上图：目前，胡丽丽团队的钕玻璃已成功应用于我国“神光”系列激光聚变装置和10拍瓦超强超短激光装置。

下图：胡丽丽和特种光纤团队成员不断挑战科研新领域。

她的故事，不仅是一段科研攻坚的传奇，更是一曲“以兴趣为灯、以坚持为路”的追光者之歌。

记者｜陈冰

在人类探索清洁能源与尖端科技的道路上，激光被称为“最快的刀”“最准的尺”“最亮的光”，而支撑其能量的核心材料——钕玻璃，则是激光器的“心脏”。中国科学院上海光学精密机械研究所研究员胡丽丽，正是这样一位为“人造小太阳”铸“心”的科学家。她带领团队攻克大尺寸激光钕玻璃的批量制造技术，推动我国高功率激光技术跻身世界前列。

与此同时，她还发挥在激光玻璃方面的研究特长，进一步在激光光纤、高纯石英玻璃等领域攻坚克难，啃下多块“硬骨头”，打破了国外公司的技术和产品垄断。

2024年，在韩国仁川举行的国际玻璃协会年会上，胡丽丽研究员荣获国际非晶态材料领域著名奖项——N. F. Mott奖，成为该奖项自设立以来首位中国获奖者。此前共有14位非晶态领域国际顶尖学者荣获该奖项，包括美国艺术与科学院院士、欧洲科学院院士、英国皇家学会会士等。此外，胡丽丽还是国际玻璃协会主席奖设立30年来第三位（前两位分别是2001年干福熹院士及2016年彭寿院士）中国获奖学者。她被国际玻璃领域公认为杰出且令人敬佩的女科学家。

她的故事，不仅是一段科研攻坚的传奇，更是一曲“以兴趣为灯、以坚持为路”的追光者之歌。

从院士门生到激光材料领军人

激光钕玻璃是一种含有稀土发光离子——钕离子的特殊玻璃，它可以在“泵浦光”的激发下产生激光或对激光能量进行放大。激光钕玻璃性能的好坏直接决定了激光装置输出能量，是目前人类所知地球上能够输出最大能量的激光工作介质。在被称为“人造小太阳”的激光惯性约束聚变（Inertial Confinement Fusion，简称ICF）大科学装置中，激光钕玻璃一直发挥着不可替代作用。

自中国科学院上海光机所1964年建所到20世纪末，以干福熹院士、姜中宏院士为代表的激光钕玻璃团队，经过三十多年的艰苦奋斗，在激光钕玻璃的研究上取得了从无到有的创新，摘下激光玻璃研究领域“桂冠”，先后研制了硅酸盐激光钕玻璃、N21及N31磷酸盐激光钕玻璃，为我国“神光”系列装置提供了核心工作物质。

胡丽丽的科研生涯正是始于干福熹、姜中宏这两位中国光学玻璃材料泰斗的指引。她师从两位院士，继承了他们对激光材料的深厚研究积淀。从博士阶段开始，胡丽丽便专注于玻璃基础研究，毕业后有幸从事稀土掺杂玻璃的基础与制备工艺研究。由于尺寸大、性能指标要求极高，大尺寸激光钕玻璃连续熔炼技术挑战了光学玻璃制造极限，美国联合德国和日本两家顶级光学玻璃公司进行了持续6年的共同攻关，才实现了大尺寸激光钕玻璃连续熔炼。在完成美国和法国二大激光聚变装置的钕玻璃供货任务后，他们拆除了大尺寸激光钕玻璃连续熔炼线，并对我国实施严格禁运。胡丽丽回忆，上海光机所曾尝试从国外采购一块大尺寸钕玻璃，但对方不仅开出天价，还以物流为由百般推诿。这一经历让她深刻意识到：“别人不给，我们必须自己研究！”

为满足我国自主研发激光聚变装置的迫切需求，自2005年起，胡丽丽带领团队对新型高增益激光钕玻璃研发、大尺寸激光钕玻璃批量制备涵盖的连续熔炼、精密退火、包边、检测四大关键核心技术进行了近十年的持续攻关。钕玻璃的研发堪称材料科学的“极限挑战”。一块长80厘米、宽50厘米的钕玻璃，需历经4到6个月的连续熔炼、精密退火、包边和检测，任何微小瑕疵都会导致前功尽弃。其制备难度被胡丽丽形容为“与娇气的超能力公主打交道”。

难题一个接着一个，羟基和过渡金属杂质超标、玻璃炸裂、玻璃内部出现条纹和气泡……胡丽丽团队在简陋的彩钢板棚内启动连续熔炼实验。夏季棚内温度超40℃，熔炉旁更是高达六七百摄氏度。团队成员回忆：“隧道窑炸裂是家常便饭，玻璃碎片四处飞溅，大家只能一次次重来。”为解决玻璃在冷却过程中的应力问题，团队耗时半年重新设计窑炉结构，通过调整温控曲线和气流分布，最终攻克这一技术瓶颈。

包边是四大核心技术之一，而包边胶的耐环境性一度成为“拦路虎”——湿度稍高即发霉，温差稍大即脱胶。胡丽丽带领团队反复调整胶体配方，引入纳米增强材料，最终研发出适应极端条件的包边技术。

2012年，在大家的共同努力下，终于实现了大尺寸激光钕玻璃连续熔炼工艺、测试技术、包边工艺、精密退火全链条关键技术集成和贯通。自主研发的激光钕玻璃成品铂颗粒、羟基吸收系数等核心技术指标国际领先，挑战成功了由美、德、日三家联手才能达到的技术极限！

目前，胡丽丽团队的钕玻璃已成功应用于我国“神光”系列激光聚变装置和10拍瓦超强超短激光装置。这些装置不仅为核聚变研究提供支撑，更在材料科学、高能物理等领域发挥重要作用。美国有关专报曾评价：“中国在高功率激光材料领域实现了从追随到并跑的跨越。”

光之所向，心之所往

光纤是信息社会的“主动脉”和基石材料，而激光光纤则是高功率光纤激光器的“心脏”。进入21世纪以来，光纤激光器逐步占据了激光器市场的半壁江山。其中，掺镱大模场光纤是高功率光纤激光器的核心增益介质，它的作用是产生激光并对激光功率进行放大，从而实现上万瓦的输出功率。掺镱大模场光纤产品及其制备工艺长期被美国Nufern、nLight等公司垄断和严格管控。

自2011年以来，胡丽丽研究员带领年轻的研发团队历经八年研发，终于在国内率先攻克了万瓦级掺镱大模场光纤的批量制备关键技术，使得我国高功率光纤激光器装上了国产“芯”，不仅满足了空间环境等高功率光纤激光器的应用亟需，更大幅降低了高功率激光器的制造成本，加快了我国高功率光纤激光器在先进制造中的普及应用，提升了我国先进制造的能级。

随着人工智能及量子计算时代来临，长距离光纤通信和数据中心的光互连对数据传输容量、密度和速率的需求与日俱增，对现有通信材料和通信技术提出了严峻挑战。自1999年，日本学者在掺铋玻璃中发现了半高宽为150 nm的近红外发光后，铋（Bi）离子作为激活离子应用于宽带光纤放大器逐渐成为研究重点。俄罗斯、英国、美国等研究机构相继推出掺铋宽带光纤产品并用于新型宽带放大器的研究。尽管我国在铋离子掺杂宽带发光机理研究方面获得了受国际关注的研究成果，但直到2020年，仍未能研发出低损耗掺铋高磷石英基光纤。

2020年，胡丽丽研究员团队借助已有激光光纤的研发平台和积累，开始向这一领域发起挑战。国内20年都没取得的突破，胡丽丽团队在不到一年时间内就率先研制出低损耗掺铋高磷石英基光纤，实现了国内在该领域从0到1的技术突破。随后，他们又在国内率先攻克了高增益系数掺铋硅基光纤关键制备技术，先后开发出增益范围覆盖O+E+S+U波段的三款宽带掺铋硅基光纤，极大推动了国内掺铋光纤的研究进程，满足我国光通信领域对新型宽带增益光纤材料国产化的亟需。

团队成员再接再厉，还在国际上率先实现全光纤结构掺钕激光。2023年国家再次把建立高纯石英玻璃研发平台的任务交给了胡丽丽研究员团队。用于高功率激光应用的高性能石英玻璃制备技术门槛极高，主要由康宁、贺利士等公司把持相关技术，其高端产品对国内实施严格禁运。胡丽丽团队迎难而上，开展高纯石英玻璃制备关键科学技术的攻关，一年时间，从无到有，建立了一套高纯石英玻璃的研制平台、制备工艺模型、极低羟基检测平台，并完成了数十轮工艺实验。

实际上，玻璃的形成和结构及性能演化机制一直是凝聚态物理最富挑战的谜题之一。我国是世界最大的玻璃生产国，但不少高端玻璃制品目前还受制于人。随着人工智能AI的发展，玻璃的研究范式亟待改变。如何实现Al赋能的玻璃新材料快速开发成为了当下热点。拥有开阔视野的胡丽丽研究员积极引进学科交叉领域的海外优秀人才，联合其他科研机构一同打造涵盖玻璃结构性能表征、分子动力学模拟、AI辅助建模的玻璃构效关系研究平台。

多年来，胡丽丽一直保持着每天工作11小时的习惯，深夜改论文、清晨查资料是常态。即便深夜出差归来，也要先去车间查看熔炉状态。她坦言，自己从未刻意坚持，只是“乐在其中”。“科研没有捷径，但每一次失败都是通往成功的台阶。”胡丽丽说，克服难题的瞬间，幸福感足以扫平所有失败阴霾。

胡丽丽用三十余年光阴，诠释了何谓“择一事，终一生”。她说，“一辈子能做好一件事，已是幸运”。她的故事，是无数中国科研工作者的缩影——在冷板凳上燃烧热情，在逆境中开辟新路。正如她所言：“激光是照亮未来的光，而我们，愿做永远追随光的人。”