2016年中国科学院重大创新成果

　　中国科学院长春光学精密机械与物理研究所是中国光栅的发源地。早在1958年，就研制出了国内第一台光栅刻划机和第一块光栅，我国第一颗原子弹爆炸试验的光谱设备就曾经使用过这里研制的光栅。随着科学技术的不断发展，大面积高精度光栅又成为了制约我国相关领域技术发展的“短板”。因此，2008年，在中科院和财政部的策划协调下，长春光机所再次承担起了研制“大型高精度衍射光栅刻划系统”的工作，经过8年艰苦攻关，项目组攻克18项关键技术，取得9项创新性成果，研制出一套大型高精度光栅刻划系统，并成功研制出面积达400mm×500mm的世界上面积最大的中阶梯光栅，我国几代“光栅人”终于圆梦成真。

　　大型高精度光栅刻划系统以及大面积中阶梯光栅的研制成功，不仅打破了我国大型光学系统、远程探测与识别等大科学装置以及国家战略高技术领域所需要的高精度大尺寸光栅受制于人的局面，而且能促进我国光谱仪器行业摆脱“有器无心”局面，帮助我国光谱仪器产业改变低端化现状、提升拓展国际市场的能力。

　　平流层飞艇是国际上发展的一个热点，它可以定点在2万米以上的高空，执行长时间对地侦察和监视任务，在军民用领域都有广泛的用途。平流层是指20-50公里左右的大气层，这里气象条件下比较稳定，日照时间长，并且处于大多数战斗机和防空系统的射高范围之外，适合飞行器长时间驻留。

　　平流层飞艇可以长时间在某一个地点驻留长达数天、数月甚至更长时间，相比较而言，卫星和预警机想保留对一个地方进行全天监视，难度非常大，费用也非常高昂。目前世界各国如美国、日本、英国、德国、以色列等都在发展平流层飞艇。

　　目前，中国在平流层飞艇技术方面属于世界领先水平，中科院近期刚刚成功进行了不同尺寸艇身的放飞试验。到2020年研制出长航时，长驻空动力飞行平流层飞艇系统，突破核心关键技术，成功实施2万米高度驻留试验，在国际上率先掌握在平流层高度具备一定载荷能力的可控飞艇作业平台技术。

　　超强超短激光能在实验室内创造出前所未有的超强电磁场、超高能量密度和超快时间尺度综合性极端物理条件，在台式化加速器、超快化学、阿秒科学、材料科学、激光聚变、核物理与核医学、高能物理等领域具有重大应用价值。因此，国际上多个国家投入巨资开展10拍瓦(1拍瓦=1千万亿瓦)级大型超强超短激光装置的研制，展开激烈竞争。

　　超强超短激光有着多种用途，比如在生物领域，可用于研制台式化电子加速器和超快X射线源，用于对蛋白质中原子运动的成像探测，揭示生命的奥秘;可用于研制基于小型化激光质子加速器的激光质子刀，用于癌症的治疗;产生的阿秒(10-18秒)脉冲还可以用于探测原子内电子的运动，推动材料科学与信息技术的进步;超强超短激光还可用于产生反物质，研究天体物理和宇宙起源，将来还可能用于真空结构和暗物质的探测。

　　EAST装置是我国自行设计研制的国际首个全超导托卡马克装置。

　　EAST装置的主机部分高11米，直径8米，重400吨，由超高真空室、纵场线圈、极向场线圈、内外冷屏、外真空杜瓦、支撑系统等六大部件组成。其实验运行需要有大规模低温氦制冷、大型高功率脉冲电源及其回路、大型超导体测试、大型计算机控制和数据采集处理、兆瓦级低杂波电流驱动和射频波加热、大型超高真空、以及多种先进诊断测量等系统支撑。学科涉及面广，技术难度大，许多关键技术目前在国际上尚无经验借鉴。

　　EAST的建造具有十分重大的科学意义，它的建成使我国成为世界上少数几个拥有这种类型超导托卡马克装置的国家，使我国磁约束核聚变研究进入世界前沿。在装置建成后的10-15年期间，能在装置上对建造稳态先进的托卡马克核聚变堆的前沿性物理问题开展探索性的实验研究，并使中国在人类开发清洁而又无限的核聚变能的领域内做出自己应有的重大贡献。