美国欲超车中国深紫外激光晶体技术

OFweek激光网讯：2016年早些时候，美国APC(先进光学晶体)公司网站发布声明，宣布该公司与克莱门森大学合作，用15年的时间终于研制出氟代硼铍酸钾晶体(KBBF)，这种激光晶体能够用于制造深紫外激光器。声明中说，2009年中国开始禁止向国外提供这种具有战略意义的晶体。该公司声明称，他们制造的晶体可以与中国制造的晶体相媲美，在部分关键技术领域超过中国同类材料。声明中表示，这种晶体将提高美国探测国防威胁的能力，同时也将为科学研究和测量技术提供新的能力，这种材料被认为是“游戏规则改变者”。

不过，中国在这个领域并没有坐等美国的赶超。据中科院网站报道，2015年8月，中国福建物构所发现新型无铍深紫外非线性光学晶体材料LSBO。报道称，新发现的LSBO晶体有望成为下一代深紫外非线性光学晶体的优秀候选材料。

美国APC公司网站上发表的声明称：

KBBF是一种非线性光学晶体材料，它能够将激光转化为史无前例的176纳米波长(深紫外)激光，从而可以制造出深紫外固体激光器。中国花费了15年时间和数以百万计的美元才研制出世界上第一块KBBF晶体，这是由中国科学院陈创天院士领导的研究组(1990年发现)制造出来的，中国最初向全世界的研究者开放提供KBBF晶体。然而，到了2009年，中国意识到这种晶体的战略意义，随即停止对外出口。美国APC公司(联邦国有企业)与克莱门森大学合作从当时开始研制这种晶体，到今日APC公司成为了美国国内唯一生产这种战略性材料的企业。APC公司的KBBF晶体现在已经经过了测试和评估，并展示出了可与中国制造的同类产品相媲美的性能，并且在部分领域有所超越，这将大幅度降低这种材料的成本。

KBBF在高功率状态下紫外线性能比上一代BBO晶体性能好两倍，并能够用于制造超高速激光扫描设备，这将大大提高美国国防和国土安全威胁探测能力，对美国科学研究和精密测量能力的提高而言，KBBF具有“规则改变者”的意义。目前APC公司还在继续进行这种产品的开发。

(APC公司声明译完)

观察者网军事评论员表示，据国内相关资料，我国最早在1990年发现KBBF晶体，这种晶体是我国科技工作者首先提出并研制成功，在紫外线波段性能全面优于当时已经发现的任何材料。它的研制成功在国外引起巨大反响。

1990年时中国用这种材料实现了低至204.8纳米相位匹配的二次谐波的发生。它是用于短脉冲(<1纳秒)、高功率(1兆瓦)激光器的很有希望的材料，在红外、可见、紫外光区的激光倍频、和频及光参量振荡器件中有广泛的应用。

2013年9月9日，中科院网站公布，我国深紫外固态激光源系列前沿装备日前通过验收，我国成为世界上唯一能够制造实用化深紫外全固态激光器的国家。

报道提到，上世纪90年代初，在发现硼酸盐系列非线性光学晶体后，中科院院士陈创天的研究团队经过十余年的努力，在国际上首先生长出大尺寸KBBF晶体。

KBBF晶体是目前唯一可直接倍频产生深紫外激光的非线性光学晶体，是在非线性光学晶体研究领域中，继硼酸钡、三硼酸锂晶体后的第三个“中国产”非线性光学晶体。

关于KBBF晶体基础上制造的深紫外波段激光的应用，文章提到，如今，这8台科学仪器已经在石墨烯、高温超导、拓扑绝缘体、宽禁带半导体和催化剂等研究中获得了重要结果。

以深紫外激光光发射电子显微镜(PEEM)为例，目前国际上最先进的光发射电子显微镜空间分辨率最高为20nm，而采用全固态激光器后能提高到3.9nm。中科院大连化物所利用这台仪器开展了石墨烯/Ru(0001)表面插层反应原位观测，为石墨烯等光电子材料发展和应用提供了强有力的研究手段。

詹文山透露，目前2mm以下的KBBF晶体已可小批量生产，满足国内市场需求。8台科学仪器中，PEEM正在逐步进行产业化尝试。

“晶体—光源—装备—科研—产业化，深紫外固态激光源前沿装备研制项目打造了一条自主创新链，涵盖了从提出原创科学思想到实现应用成果这一完整的科学价值链，为学科交叉面广、跨度大、探索性和工程性很强的原创性重大科研装备创新积累了经验，也为中科院各业务管理单元合理分工、深度融合、协力创新提供了典型样本。”白春礼评价道。

美国《自然》杂志文章刊登陈创天院士和他的KBBF晶体，文章中提到，美国曾试图重金聘请陈院士到美国，被拒绝“这仅仅是深紫外波段仪器应用的开始。”许祖彦透露，项目二期将从物理、化学、材料拓展到信息、资环、生命等领域，开展6台国际领先水平的仪器设备研制工作，继续推动深紫外技术的深度开发。