上帝说，要有光，于是科学家便发明了光栅。而随着科技的进步，大面积、高精度光栅的研制成为各光栅强国竞争的焦点。

　　工欲善其事，必先利其器。研制一台能满足国家需求的光栅制造仪器是中国几代“光栅人”的梦想。

　　11月11日，这个梦想终于成真。由中科院长春光机所承担的国家重大科研装备研制项目“大型高精度衍射光栅刻划系统的研制”顺利通过验收。这标志着我国大面积高精度光栅制造中的相关技术已达到国际领先水平，打破了发达国家的技术封锁，结束了我国在高精度大尺寸光栅制造领域受制于人的局面。

　　有用的“小栅栏” 

　　人类借助光认识世界有两种方式，一种是光学成像，另一种是光谱分析。光谱信息就如同指纹，是标示出物质成分的“身份证”。光谱分析离不开光谱仪，而光栅就是光谱仪中最常用的核心色散元件。

　　“可以说光栅应用的领域遍及农轻重、海陆空、吃穿用等各行各业。”长春光机所研究员、该项目负责人唐玉国告诉《中国科学报》记者，“虽然我们在生活中很难直接看到光栅的身影，但它却实实在在地影响着人们的生活。”

　　光栅是一种具有纳米精度周期性微结构的精密光学元件，有许多类型，但同时将光栅“做大”和“做精”却属于世界性难题。时至今日，大面积高精度中阶梯光栅已经成为制约我国相关领域技术发展的“短板”。

　　为了摆脱这样的困局，2008年，在中科院和财政部的策划协调下，长春光机所获得“国家重大科研装备研制项目”支持，开展“大型高精度衍射光栅刻划系统”的研制工作，并于2009年1月正式启动。

　　失落的光栅大国 

　　光栅刻划机是制作光栅的母机，因部件加工装调精度之难，运行保障环境要求之高，被誉为“精密机械之王”。

　　而该项目立项之初，就把目标定为研制一台刻划面积属世界之最、技术水平国际领先的大型高精度衍射光栅刻划机。“换句话说，我们要做一台精密机械的‘王中王’。”唐玉国说。

　　其实，我国在光栅刻划机领域并非“零基础”。我国是拥有光栅刻划机的唯一一个发展中国家。而长春光机所则是我国光栅的发祥地，至今仍留有5台正常运转的光栅刻划机，历史上还支援了多家单位研制这种仪器。

　　但进入上世纪90年代后，我国在该领域的进步停止了，最终陷入了科学仪器所需高精度光栅全部依赖进口、战略高技术领域所需高精度大尺寸光栅受制于人的窘境。

　　“要改变这种现状，几乎所有的关键部件都要冲击世界‘极限’水平。”唐玉国坦言，由于该项目瞄准光栅刻划技术的世界领先水平，指标要求高、关键技术难、学科交叉多、任务工作量大，项目推进遇到了前所未有的困难。

　　八年练就“王中王” 

　　项目研制期间，项目组突破了一系列核心高精度零件的加工制造技术。以刻划机的“心脏”——丝杠为例，研究人员经过误差分解发现，丝杠每旋转一周的周期误差应低于200纳米。

　　然而，这种精度的丝杠不仅国外对我国禁运，而且远远超出了国家标准的最高精度等级。国内更是没有一套机床能达到要求。

　　面对难题，课题组决定采用传统机械加工方法——手工研磨。我国第一台光栅刻划机研制的参与人之一、80岁高龄的老专家张泰亲自上阵，提出多项创新性研磨、加工和监测思路，不分昼夜，带领团队历时近1年时间，终于加工出了这根丝杠。

　　经过8年艰苦攻关，项目组攻克了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，并成功制作出一块面积达400毫米×500毫米的世界上面积最大的中阶梯光栅，我国几代“光栅人”终于梦想成真。

　　“这个成果对天文界来说是个特大利好消息，以后我们的望远镜就可以用自己做的光栅了。”南京天文仪器研究所研究员朱永田说。

　　该成果填补了国内空白，也标志着我国大面积高精度光栅制造相关技术已达到国际领先水平。“该成果是中国科研工作者工匠精神的集中体现。”国家科技部原副部长、项目验收专家组组长曹健林评价称，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，能促进我国光谱仪器行业摆脱“有器无心”局面，帮助光谱仪器产业改变低端化现状，提升拓展国际市场的能力。