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    美國欲超車中國深紫外激光晶體技術

    發布時間:2016-03-13   

    OFweek激光網訊:2016年早些時候,美國APC(先進光學晶體)公司網站發布聲明,宣布該公司與克萊門森大學合作,用15年的時間終于研制出氟代硼鈹酸鉀晶體(KBBF),這種激光晶體能夠用于制造深紫外激光器。聲明中說,2009年中國開始禁止向國外提供這種具有戰略意義的晶體。該公司聲明稱,他們制造的晶體可以與中國制造的晶體相媲美,在部分關鍵技術領域超過中國同類材料。聲明中表示,這種晶體將提高美國探測國防威脅的能力,同時也將為科學研究和測量技術提供新的能力,這種材料被認為是“游戲規則改變者”。



    不過,中國在這個領域并沒有坐等美國的趕超。據中科院網站報道,2015年8月,中國福建物構所發現新型無鈹深紫外非線性光學晶體材料LSBO。報道稱,新發現的LSBO晶體有望成為下一代深紫外非線性光學晶體的優秀候選材料。



    美國APC公司網站上發表的聲明稱:


    KBBF是一種非線性光學晶體材料,它能夠將激光轉化為史無前例的176納米波長(深紫外)激光,從而可以制造出深紫外固體激光器。中國花費了15年時間和數以百萬計的美元才研制出世界上第一塊KBBF晶體,這是由中國科學院陳創天院士領導的研究組(1990年發現)制造出來的,中國最初向全世界的研究者開放提供KBBF晶體。然而,到了2009年,中國意識到這種晶體的戰略意義,隨即停止對外出口。美國APC公司(聯邦國有企業)與克萊門森大學合作從當時開始研制這種晶體,到今日APC公司成為了美國國內唯一生產這種戰略性材料的企業。APC公司的KBBF晶體現在已經經過了測試和評估,并展示出了可與中國制造的同類產品相媲美的性能,并且在部分領域有所超越,這將大幅度降低這種材料的成本。


      

    KBBF在高功率狀態下紫外線性能比上一代BBO晶體性能好兩倍,并能夠用于制造超高速激光掃描設備,這將大大提高美國國防和國土安全威脅探測能力,對美國科學研究和精密測量能力的提高而言,KBBF具有“規則改變者”的意義。目前APC公司還在繼續進行這種產品的開發。

    (APC公司聲明譯完)


      

    觀察者網軍事評論員表示,據國內相關資料,我國最早在1990年發現KBBF晶體,這種晶體是我國科技工作者首先提出并研制成功,在紫外線波段性能全面優于當時已經發現的任何材料。它的研制成功在國外引起巨大反響。


      

    1990年時中國用這種材料實現了低至204.8納米相位匹配的二次諧波的發生。它是用于短脈沖(<1納秒)、高功率(1兆瓦)激光器的很有希望的材料,在紅外、可見、紫外光區的激光倍頻、和頻及光參量振蕩器件中有廣泛的應用。


      

    2013年9月9日,中科院網站公布,我國深紫外固態激光源系列前沿裝備日前通過驗收,我國成為世界上唯一能夠制造實用化深紫外全固態激光器的國家。

    報道提到,上世紀90年代初,在發現硼酸鹽系列非線性光學晶體后,中科院院士陳創天的研究團隊經過十余年的努力,在國際上首先生長出大尺寸KBBF晶體。


      

    KBBF晶體是目前唯一可直接倍頻產生深紫外激光的非線性光學晶體,是在非線性光學晶體研究領域中,繼硼酸鋇、三硼酸鋰晶體后的第三個“中國產”非線性光學晶體。

      

    關于KBBF晶體基礎上制造的深紫外波段激光的應用,文章提到,如今,這8臺科學儀器已經在石墨烯、高溫超導、拓撲絕緣體、寬禁帶半導體和催化劑等研究中獲得了重要結果。


      

    以深紫外激光光發射電子顯微鏡(PEEM)為例,目前國際上最先進的光發射電子顯微鏡空間分辨率最高為20nm,而采用全固態激光器后能提高到3.9nm。中科院大連化物所利用這臺儀器開展了石墨烯/Ru(0001)表面插層反應原位觀測,為石墨烯等光電子材料發展和應用提供了強有力的研究手段。


      

    詹文山透露,目前2mm以下的KBBF晶體已可小批量生產,滿足國內市場需求。8臺科學儀器中,PEEM正在逐步進行產業化嘗試。

      

    “晶體—光源—裝備—科研—產業化,深紫外固態激光源前沿裝備研制項目打造了一條自主創新鏈,涵蓋了從提出原創科學思想到實現應用成果這一完整的科學價值鏈,為學科交叉面廣、跨度大、探索性和工程性很強的原創性重大科研裝備創新積累了經驗,也為中科院各業務管理單元合理分工、深度融合、協力創新提供了典型樣本?!卑状憾Y評價道。


      

    美國《自然》雜志文章刊登陳創天院士和他的KBBF晶體,文章中提到,美國曾試圖重金聘請陳院士到美國,被拒絕“這僅僅是深紫外波段儀器應用的開始?!痹S祖彥透露,項目二期將從物理、化學、材料拓展到信息、資環、生命等領域,開展6臺國際領先水平的儀器設備研制工作,繼續推動深紫外技術的深度開發。