你看過如血的紅寶石，也看過湛藍的藍寶石，還看過晶瑩的綠寶石，那么有沒有看過鈦寶石呢？
今天，就跟著大院er一起聽上海光機所為我們解讀鈦寶石背后的科學奧秘。
寶石，華麗而不失優雅，是襯托女性之美的絕佳裝飾。但是，鈦寶石，它不僅有著美麗的外表，還蘊藏著非同一般的內涵。
鈦寶石戒指（圖片來源：作者提供）
國之重器——“不可替代”的鈦寶石晶體
激光脈沖峰值功率達到拍瓦（1015W）、脈沖寬度達到數十飛秒（10-15s）級的超強超短激光，是目前人類已知的最亮光源，能夠創造出前所未有的綜合性極端物理條件，是國際科技競爭重大前沿領域之一。
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鈦寶石激光晶體是產生拍瓦級高功率脈沖激光的核心關鍵材料之一，它在大國重器——上海超強超短激光實驗裝置（SULF）中扮演著“充電寶”的角色——將激光能量逐步提高放大。鈦寶石晶體口徑越大，吸收的能量越多，激光輸出的功率也就越高。
晶體生長——“千錘百煉”的鈦寶石晶體
鈦寶石與天然礦物寶石大有不同，它無法在自然界開采，只能在實驗室中通過模擬天然寶石形成的環境進行人工制備，稱為“晶體生長”。
中科院上海光機所自主研制了國內首臺熱交換法晶體生長設備，并利用該設備基于熱交換法的原理進行大尺寸鈦寶石晶體生長。
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在爐膛坩堝容器中放入晶種和原料，加熱使原料熔化。通過坩堝外底部豎置的耐高溫熱交換桿通入制冷氣體——氦氣。流動的氦氣與坩堝中熔體形成熱量的交換，于是熔體從底部開始結晶。通過增加氦氣的流量，逐漸實現熔體從底部到頂部的完全結晶，最終形成鈦寶石晶體毛坯。毛坯經過切割、磨拋等加工工序便可獲得不同尺寸的鈦寶石晶體元件。
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