激光脉冲峰值功率达到拍瓦（即PW，10¹⁵W）、脉冲宽度达到数十飞秒级（即fs, 10^-15s）的超强超短激光，是人类已知的最亮光源，能在较小的空间内创造出前所未有的超高能量密度、超强电磁场和超快时间尺度综合性极端物理条件，在激光加速、阿秒科学、材料科学、核物理、天体物理、高能物理、医疗诊治等领域具有重大应用价值，是国际科技竞争重大前沿领域之一。要产生拍瓦级高功率的脉冲激光，其核心关键之一是制备大口径高品质的宽带增益介质——钛宝石晶体。

　　在中科院战略性先导科技专项（B）、上海市基础研究重大项目以及中科院海西创新研究院自主部署项目等资助下，中科院上海光机所科研团队自主研发成功热交换法生长大尺寸钛宝石晶体设备，并开展了钛宝石晶体生长仿真模拟、晶体生长及其缺陷形成分析、晶体退火、加工、性能表征分析等工作。最终制备出尺寸达235 mm×72 mm的钛宝石晶体元件。该晶体元件在180mm口径范围内，光学均匀性达到5.52×10^-5，晶体应力双折射仅为5.0 nm/cm。235 mm×72 mm的大尺寸钛宝石晶体成功应用于上海超强超短激光实验装置，获得339 J激光脉冲能量输出，峰值功率达10.3 PW，处于国际领先水平。

　　上海光机所研制的大尺寸热交换炉设备以及235 mm×72 mm的钛宝石晶体元件

　　 　　（上海光机所供稿）