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激光晶體

“中國晶”研製培育曆程(上)

星之球激光 來源:激光網2011-11-14 我要評論(0 )   

上個(ge) 世紀80年代,美國人研發了KTP晶體(ti) 。這是一種新型高效 非線性光學材料 ,具有優(you) 異的性能,可廣泛應用於(yu) 民用、軍(jun) 工等領域。美國政府把KTP晶體(ti) 作為(wei) 高度保密的高科技產(chan) 品...

       上個(ge) 世紀80年代,美國人研發了KTP晶體(ti) 。這是一種新型高效非線性光學材料,具有優(you) 異的性能,可廣泛應用於(yu) 民用、軍(jun) 工等領域。美國政府把KTP晶體(ti) 作為(wei) 高度保密的高科技產(chan) 品,嚴(yan) 格限製對非盟國出口。這種非常昂貴的“戰略物資”,即使摔碎了,也要把碎片搜集起來上交。時價(jia) 折合一萬(wan) 多元人民幣一克,人家還不賣給我們(men) ,因為(wei) 我們(men) 是被“禁運”國家。

  以蔣民華院士為(wei) 代表的山東(dong) 大學晶體(ti) 材料研究所科研團隊,“長”出為(wei) 中國人爭(zheng) 氣的KTP晶體(ti) ,打破了技術壟斷,並出口美國、日本等。

  此後,一係列“中國晶”蓬勃生長,其中之一的KBBF族晶體(ti) ,為(wei) 中國獨有。國外搞了多年,就是“長”不成。這回是他們(men) 想出高價(jia) 購買(mai) ,對不起,此乃“非賣品”也! 2009年2月,國際著名的“Nature”雜誌以“China’s crystal cache”為(wei) 題,采訪了KBBF的主要發明者,中科院理化所陳創天院士。文中提到西方發達國家許多單位和個(ge) 人想使用該晶體(ti) 卻買(mai) 不到的困境。

  10月17日,記者來到濟南,采訪了山東(dong) 大學晶體(ti) 材料研究所所長、晶體(ti) 材料國家重點實驗室主任陶緒堂教授。

  ■ 萬(wan) 元難買(mai) 一克晶

  剛剛送走參加“山東(dong) 大學百年校慶”的嘉賓,陶緒堂教授就馬不停蹄地接受了記者的采訪。他說,如果我的恩師蔣民華院士能夠接受您的采訪就好了。非常沉痛的是,5月6日,蔣老師永遠離開了我們(men) ……他為(wei) 中國晶體(ti) 材料事業(ye) 做出的傑出貢獻,將永留史冊(ce) 。1956年,蔣老師從(cong) 山東(dong) 大學畢業(ye) 以後,到廈門大學盧嘉錫院士那裏進修學習(xi) 一段時間,回來就做大晶體(ti) 。我們(men) 所的曆史與(yu) 中國大晶體(ti) 研究是同步的。幾十年來,幾代人堅持不懈地做下來。上個(ge) 世紀60年代,我國潛艇上的一些聲呐探測器件,用的就是我們(men) 的酒石酸鉀鈉晶體(ti) 。1964年,山東(dong) 大學獲得的第一個(ge) 國家級獎項就是磷酸二氫銨大晶體(ti) 。

  我們(men) 的談話,自然說到曾經被“卡脖子”的過去。

  KTP晶體(ti) ,是美國杜邦公司首先做出來的。它是一種新型高效非線性光學材料,具有非常優(you) 異的性能,能夠廣泛應用於(yu) 激光醫療、激光加工、通訊、光盤等領域。美國政府把KTP晶體(ti) 作為(wei) 高度保密的高技術產(chan) 品,是“戰略物資”,進行非常嚴(yan) 格的管理,即使摔碎了,也要把碎片搜集起來上交。嚴(yan) 格限製對非盟國出口,對社會(hui) 主義(yi) 國家實行技術禁運。

  那個(ge) 時候,這個(ge) 晶體(ti) 價(jia) 錢非常貴。上個(ge) 世紀80年代,一克要一萬(wan) 多元人民幣,比金子貴好多倍! 做一個(ge) 器件,最少也要幾十克。而且,這麽(me) 貴你也買(mai) 不到。人家就是要卡我們(men) 的脖子。

  材料科學太重要了。老一輩科學家講,一代材料、一代器件、一代產(chan) 品。材料是基礎。基礎不行,別的就很難搞。蔣老師一直強調,搞材料,一是要問有沒有什麽(me) 功能;二是有什麽(me) 用途。就是要有責任感、有誌氣,為(wei) 國家需要服務、為(wei) 民族自強爭(zheng) 光。

  美國人的方法是用高溫高壓來生長KTP晶體(ti) 。蔣先生說我們(men) 不能按他們(men) 的方法來做。那樣做出來了,也算人家的技術。我們(men) 就采用一種新的方法來生長這個(ge) 晶體(ti) 。我們(men) 用“助熔劑”的方法來長。1984年下半年,我們(men) 用自己的技術生長出了KTP晶體(ti) 。

  原來,他們(men) 隻能長出指甲蓋大小,晶體(ti) 隻是部分透明。我們(men) 長出的晶體(ti) 有幾百克重!整個(ge) 全是透明的。

  1986年,蔣老師把KTP晶體(ti) 帶到廣交會(hui) 上,開了中國高技術產(chan) 品向西方工業(ye) 國家出口的先河。以前,是美國人“卡”我們(men) ,打破了他們(men) 的技術壟斷之後,反過來,是我們(men) 的晶體(ti) 出口到美國、日本等國家。

  還有一個(ge) 有趣的故事,1987年,美國賣給我國一台激光器,附加條件是其中的KTP技術不能賣給中國。當時正在美國的中國科學院晶體(ti) 專(zhuan) 家陳創天笑著對美國人說,現在我們(men) 長出的KTP比你們(men) 的好多了!美國人隻好笑著說,這是美國國務院的官僚主義(yi) !

揚眉吐氣“中國晶”

  2004年,美國一家激光專(zhuan) 業(ye) 雜誌載文說,第四代光存儲(chu) 技術的實現要等中國的晶體(ti) 。 這個(ge) 預言並非空穴來風,而是基於(yu) 一個(ge) 現實——在人工晶體(ti) 研究方麵,中國走在世界前列。

  繼KTP晶體(ti) 打破西方壟斷之後,一個(ge) 又一個(ge) 具有自主知識產(chan) 權的“中國晶”在中國蓬勃生長,比如BBO晶體(ti) 、LBO晶體(ti) 、KBBF族晶體(ti) 等。其中,KBBF族非線性光學晶體(ti) 是到目前為(wei) 止中國獨有的。

  陶教授介紹說,這個(ge) 讓中國人揚眉吐氣的“中國晶”,是我國科研合作的一個(ge) 典範,是國內(nei) 幾家科研單位通力合作的結果。

  KBBF晶體(ti) 是我們(men) 中國人發現的。1990年,中國科學院陳創天院士課題組,依據他們(men) 獨創的理論,發現了KBBF。這是個(ge) 非常好的晶體(ti) ,是唯一可以用於(yu) 200納米以下真空紫外的晶體(ti) 。但是,KBBF具有類似雲(yun) 母的層狀特性,成核很難,長大就更難。不能下種子,隻能自發成核生長。下種子它就生長不出來,這是很特殊的晶體(ti) 。這個(ge) 晶體(ti) 一直長不厚。為(wei) 什麽(me) 國外到目前還長不出來?就是這個(ge) 道理。

  原來,陳老師他們(men) 的KBBF也隻能長到0.8毫米厚,無法評價(jia) 其性能。由於(yu) 我們(men) 重點實驗室在助熔劑生長KTP等晶體(ti) 方麵積累了豐(feng) 富的經驗,陳老師就找到蔣老師,商量合作開展KBBF晶體(ti) 攻關(guan) 。結果,我們(men) 隻用一年多的時間,就讓它長到了2.8個(ge) 毫米。有了這個(ge) 2.8毫米的厚度,中科院物理所許祖彥院士課題組就可以測試晶體(ti) 的性能了。測試結果又反饋到生長研究組,反複改進工藝後,得到了比較理想的晶體(ti) 。這一協作鏈條中,缺一不可。

  大家非常高興(xing) ,通過我們(men) 三家科研單位的通力合作,使這個(ge) 東(dong) 西成為(wei) 又一個(ge) “中國晶”。而且,是我們(men) 中國獨有的!

  以前,我們(men) 的“中國牌”晶體(ti) 搞出來,外國人也很快跟著做出來。到目前,這個(ge) KBBF晶體(ti) 他們(men) 還沒做出來。包括美國、日本、歐洲的許多研究人員都想買(mai) 這個(ge) 晶體(ti) ,因為(wei) 有了這個(ge) 晶體(ti) ,就可以做很多獨一無二的東(dong) 西。近年,國家撥出專(zhuan) 款,在中科院的多個(ge) 研究所,用這個(ge) 晶體(ti) 產(chan) 生的深紫外光源,建設了8台套獨步世界的先進設備,包括深紫外激光拉曼光譜儀(yi) 、深紫外激光發射電子顯微鏡等獨有的科研利器,居深紫外領域國際領先地位。

  我們(men) 對KBBF晶體(ti) 的貢獻,是通過我們(men) 的晶體(ti) 生長技術,讓KBBF晶體(ti) 從(cong) 0.8毫米,長到了2.8毫米的厚度。作為(wei) 光學晶體(ti) ,達到一定厚度才能加工。我們(men) 蔣老師說過:“晶體(ti) 長大方成材。”就是說,塊狀晶體(ti) 必須要長到一定尺寸才能派上用場。

  國際上對KBBF很看好,認為(wei) 它是第四代光存儲(chu) 優(you) 選材料,可能成為(wei) 新一代光刻係統中準直部分的優(you) 選光源。

  KBBF族非線性光學晶體(ti) 是我們(men) 中國整個(ge) 晶體(ti) 界的一個(ge) 驕傲。應該也是我們(men) 民族的驕傲!這是那些老先生畢生努力的結果,也是我國科研合作的一個(ge) 典範。不同單位、不同的研究方向,為(wei) 了一個(ge) 目標,大家通力合作。我們(men) 現在還在合作。這正是我們(men) 獨特的優(you) 勢。#p#分頁標題#e#

  上世紀80年代,美國國家基金會(hui) 、能源部等曾聯合召開非線性光學晶體(ti) 研討會(hui) ,主題是“為(wei) 什麽(me) 十多年來優(you) 秀的非線性光學晶體(ti) 都是中國人和歐洲人發明的”。他們(men) 得出結論,一是中國人在此領域有長達數十年的堅持,另一個(ge) 原因就是團結協作。

 

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