你看过如血的红宝石，也看过湛蓝的蓝宝石，还看过晶莹的绿宝石，那么有没有看过钛宝石呢？
今天，就跟着大院er一起听上海光机所为我们解读钛宝石背后的科学奥秘。
宝石，华丽而不失优雅，是衬托女性之美的绝佳装饰。但是，钛宝石，它不仅有着美丽的外表，还蕴藏着非同一般的内涵。
钛宝石戒指（图片来源：作者提供）
国之重器——“不可替代”的钛宝石晶体
激光脉冲峰值功率达到拍瓦（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，能够创造出前所未有的综合性极端物理条件，是国际科技竞争重大前沿领域之一。
（图片来源：作者提供）
钛宝石激光晶体是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）中扮演着“充电宝”的角色——将激光能量逐步提高放大。钛宝石晶体口径越大，吸收的能量越多，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
钛宝石与天然矿物宝石大有不同，它无法在自然界开采，只能在实验室中通过模拟天然宝石形成的环境进行人工制备，称为“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，并利用该设备基于热交换法的原理进行大尺寸钛宝石晶体生长。
（图片来源：作者提供）
在炉膛坩埚容器中放入晶种和原料，加热使原料熔化。通过坩埚外底部竖置的耐高温热交换杆通入制冷气体——氦气。流动的氦气与坩埚中熔体形成热量的交换，于是熔体从底部开始结晶。通过增加氦气的流量，逐渐实现熔体从底部到顶部的完全结晶，最终形成钛宝石晶体毛坯。毛坯经过切割、磨抛等加工工序便可获得不同尺寸的钛宝石晶体元件。
（图片来源：作者提供）
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