深紫外全固态激光器用途解密，陈创天让中国这一技术领先世界

来源：摩登先生作者：摩登先生发布时间：2019-05-16 08:42:12

美国APC公司在今天对外宣布：我们终于突破了中国人的技术封锁，掌握了KBBF单晶制备工艺！这项技术是在1996年，由中国科学院理化所院士陈创天利用KBBF单晶体在国际上首次获得深紫外全固态激光。该激光对微纳加工、微观探测、物质检测、超导研究等有重要价值。由于国外在此领域没有获得实质性突破，2009年开始中国就此技术不在对国外进行技术交流和相关内容展示-将而言之技术封锁！

肯定有人觉得不靠谱！中国什么可能超越美国呢？还能对美国技术封锁？实际上这个问题要从深紫外激光本身特性来说明，深紫外激光的是不相干性最好的激光。我们都学过物理，物理中光是广波形式存在的，有波存在就有相互干涉的情况。而深紫外激光就是人造激光光源中难得好光源，有了这样的光源对于精密加工测量有着重大的意义，加工精度更高，测量范围更准。不过整套深紫外激光发生光学系统和我们常见的紫外激光也不一样，因为绝大多数材料对于深紫外是不透过的，以至于要制造这套设备，单台造价成本就要上千万美元。国外虽然曾经投入巨资研制同类系统，不过因为太过昂贵，而且已经量子的极限，所以只能放弃。而中国人的锲而不舍，终究把这个东西给做出来了。

深紫外全固态激光器用途解密：

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

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。

同时，在一期任务顺利完成基础上，去年中科院理化所联合北京中科科仪等单位，在科技部支持下启动了深紫外仪器设备产业化开发工作，逐步将研制成功的深紫外仪器设备推向市场。

美国在KBBF晶体制造技术方面的追赶是从2009年开始的，当时美国《自然》杂志刊登文章称，中国开始禁运KBBF晶体，将对美国相关领域的研究产生严重影响，呼吁开始研制美国自己的KBBF晶体。

据查询，正是从2009年开始，美国政府开始直接对APC公司的KBBF项目拨款，项目启动资金约15万美元，此后又在2011年追加50万美元，完成了项目相关预研。此后进入正式的研制开发阶段，迄今项目耗资“数百万美元”（具体数字没有查询到）。