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中科院理化所生长出尺寸最大的透明块状KBBF单晶
发布时间:2009-03-10    来源:网络   阅读次数:856 分享到:

   2月19日的《自然》杂志,以《中国藏匿的晶体》为题,用3页篇幅对中科院理化技术研究所陈创天院士率领的团队,发现并生长出一种最新的光学晶体———氟代硼铍酸钾(KBBF)晶体进行了详细报道,并称“中国实验室成为这种具有重大科学价值的晶体的唯一来源,它表明中国在材料科学领域实力日益增强”。 

  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。《自然》杂志称:“其他国家在晶体生长方面的研究,目前看来还无法缩小与中国的差距。” 

  陈创天团队经过18年研究,采用“局域自发成核生长技术”,突破大尺寸KBBF晶体生长的技术瓶颈,生长出迄今为止尺寸最大的透明块状KBBF单晶,并结合他们发明的非线性光学晶体的棱镜耦合专利技术,成功制作出KBBF晶体厚度为2.3毫米的光接触棱镜耦合器件,保证了产生深紫外激光的实用性和精密化性能。这项技术为193纳米光刻技术系统中所需要的全固态光源奠定了基础。目前,该技术已获中国、美国和日本发明专利授权。 

   KBBF晶体能够缩短激光的波长,装备该晶体的各种激光器能发出具有极窄频宽的紫外光波,可测量固体电子能级的分辨率达到360微电子伏特;并可用于建造超高分辨率光电子能谱仪、超导测量、光刻技术等前沿科学研究,对未来的微纳米加工、生物医学、激光电视等将产生深远影响。

    去年 7月25日,中国科学院基础科学局会同计划财务局在北京主持召开了“KBBF族深紫外非线性光学晶体的发现、生长和应用”成果鉴定会。鉴定会专家组由9位院士和其他5位同行专家组成,闵乃本院士为鉴定委员会主任。

    鉴定委员会听取了项目组的研制报告、测试小组的测试报告以及查新报告和用户使用报告,对相关问题进行了质询,并现场考察了KBBF晶体生长、KBBF棱镜耦合器件的加工和Nd:YAG激光6倍频谐波光的产生装置。经过讨论后一致认为:“KBBF族深紫外非线性光学晶体的发现、生长和应用”研究属原创性发明,主要技术指标处于国际领先地位,拥有自主知识产权,具有重要的学术意义和社会效益,同意通过成果鉴定。

    KBBF族晶体是我国在非线性光学晶体研究领域中,继发现BBO、LBO晶体后的第3个中国牌非线性光学晶体,对推动全固态深紫外激光源的发展和应用具有开拓性的作用,也充分证明我国在非线性光学晶体领域继续保持国际领先水平。

    鉴定委员会高度评价了中国科学院理化技术研究所、福建物质结构研究所、物理研究所和山东大学晶体材料研究所在长达18年的研究过程中的长期团结合作、强强联合所做出的为世人瞩目的成果。专家及领导还建议今后更多开展国际、国内合作,使这一深紫外非线性光学晶体和光源获得进一步发展和应用。

我国非线性光学晶体研究处于国际领先地位,先后发明BBO、LBO 等一系列紫外非线性光学晶体,导致宽调谐光参量激光器的产业化和多种激光光源的更新换代。陈创天课题组、蒋民华课题组和许祖彦课题组通力合作,在晶体设计、生长和表征方面取得了重大进展。陈创天组运用阴离子基团理论, 发现了系列紫外、深紫外非线性光学晶体,其中KBBF晶体在产生深紫外谐波光方面是目前国际上最优秀的晶体;蒋民华组发挥晶体生长的传统优势,生长出大尺寸全透明的单晶;在此基础上,许祖彦课题组与陈创天课题组首次利用KBBF棱镜耦合技术,成功实现了197-193nm和355nm-177.3nm的有效功率输出,并首次实现了钛宝石可调谐激光的4倍频谐波光输出。该系列成果已应用于建造国际上第一台超高分辨率角分辨全固态光电子能谱仪,促进了相关前沿科学和光电子产业的发展。著名光电子刊物Laser Focus World发表了题为“深紫外激光从KBBF晶体中产生”的文章,回应了该杂志1998年“第4代光存储的193nm激光光源期待着中国晶体”的预言。因为KBBF晶体的发现、生长及其应用研究,陈创天、许祖彦和蒋民华共同获得2007年的“求是杰出科技成就集体奖”。

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