中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所在用于體光柵（VBG）的光致熱折變玻璃（Photo-Thermo-Refractive glass，簡稱PTR）的研制方面取得新進(jìn)展，在國內(nèi)率先制備出80×30×20mm、具有高光敏和熱敏特性、高均勻性（<10^-5）的光致熱折變玻璃。PTR是一種高透過率光學(xué)微晶玻璃，該玻璃通過紫外曝光、熱顯影工藝，可獲得的折射率調(diào)制度最大達(dá)到1000ppm。

　　基于光致熱折變玻璃的體光柵器件，由于具有高精度角度和波譜選擇性以及高功率密度耐受性等優(yōu)點(diǎn)，在超快脈沖激光器展寬和壓縮、高功率固體激光器的光束轉(zhuǎn)向、模式選擇、線寬窄化、光譜組束等領(lǐng)域具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢。雖然該玻璃的研究最早可追溯到1980年，但由于該玻璃涉及ppm量級元素的調(diào)控、鹵化物成分的揮發(fā)控制、氧鹵玻璃的分相調(diào)控及較大尺寸玻璃的均勻析晶，因此，具有極高的組分優(yōu)化設(shè)計(jì)和制備工藝難度。

　　近三年來，在國家相關(guān)項(xiàng)目的牽引和支持下，依托中科院強(qiáng)激光材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海光機(jī)所高功率激光單元技術(shù)實(shí)驗(yàn)室和薄膜光學(xué)實(shí)驗(yàn)室利用各自在特種光功能玻璃和光柵光學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)勢，合作開展了大尺寸光致熱折變玻璃及體光柵的研究。通過優(yōu)化玻璃的組分設(shè)計(jì)、不同需求的光柵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝設(shè)計(jì)，在相關(guān)工藝技術(shù)中取得多項(xiàng)技術(shù)突破：解決了玻璃中酸堿度平衡問題，實(shí)現(xiàn)了銀原子和銀離子的階段控制；熔爐、坩堝制備條件的自主改進(jìn)及玻璃熔制工藝優(yōu)化的突破，獲得了大尺寸、高均勻性氧氟微晶玻璃的制備；成型和退火工藝設(shè)計(jì)，解決了玻璃中變價(jià)離子的價(jià)態(tài)控制，最終獲得大于30mm口徑的具有高光敏和熱敏特性的光致熱折變玻璃；高精穩(wěn)定性曝光裝備的建立及其熱顯影工藝的精密調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了體光柵器件的制備。相關(guān)成果發(fā)表在Optics Express（2018,26(1) 157-164；2018, 26(19), 25336）上。

圖1. 高均勻性光致熱折變玻璃及衍射器件 

圖2. 不同工藝下，光致熱折變玻璃光譜及晶向XRD 

圖3. 不同入射角度下的-1級和1級衍射效率曲線(TE偏振)