领先全球15年的激光晶体技术,美国才研制成功,我们又进行升级

激光技术最重要的一点就是激光晶体的材料,如今我国在激光晶体技术领域一骑绝尘,将世界各国远远地甩在身后。而我国的KBBF晶体技术,更是让世界各国的科学家都感到头疼。连美国也是花了15年才宣布攻克该技术。

领先全球15年的激光晶体技术,美国才研制成功,我们又进行升级

陈创天


陈创天在1962年从北大物理系毕业后,就进入到福建物质结构研究所学习深造,在中科院院士卢嘉锡的指导下,陈创天在化学领域深入探索了3年。期间他自学结构化学、量子化学等知识,选择非线性光学材料结构和性能之间的关系作为研究方向。随后又计算出了钛酸钡晶体的非线性系数,以及其它一些晶体的非线性光学系数。

非线性光学性质也被称为强光作用下的光学性质,主要因为这些性质只有在激光这样的强相干光作用下才表现出来,激光晶体就属于其中一种。

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激光设备只有靠激光晶体才能射出特殊频率的激光,对于非线性光学材料的探索及研究,他具有超常的天赋。早在1968年时他就发表了著名的阴离子基团理论,解释了各种主要类型非线性光学晶体的结构与性能相互关系。

这一理论为世界各国科研人员寻找非线性光学材料,提供了一定的理论基础。而陈创天带领的团队经过两年摸索后,最终研发出具有非线性光学效应的BBO晶体。与当时国际上ADP晶体相比,性能效果超过其4倍之多。

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1983年陈创天将BBO晶体的成果在国际上展示时,整个激光界都为之震撼,此后全球80%的BBO晶体都是中国自主研发的。而世界上几乎所有科学家都认为激光的波长在200纳米之上时,1990年陈创天团队却再次研发出KBBF晶体,这也标志着深紫外时代的到来。

KBBF晶体产生的最短激光波长为184.7纳米,波长越短的激光设备精度与功率越高。KBB也被视为未来制造兆瓦级激光器的首选材料,当KBBF晶体面市时,马上就在全球成为了抢手货,有些国家更是将其作为重要资源。

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不久后我国再次推出了KBBF晶体棱镜耦合技术,也由此确立了在深紫外固体激光领域的权威。这种晶体能助力激光反导系统、激光探测等各种技术水平的提升。

正是基于KBBF的重要性,2009年时我国就决定对外禁售KBBF这一具有战略意义的晶体。这个措施能直接影响国外众多国家与激光研究有关的项目。

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这也使得美国只有自主研发激光晶体。2016年在KBBF晶体问世后的15年,美国APC(先进光学晶体)公司与克莱门森大学共同合作这才打破了我国的垄断,由此可见在激光晶体领域我国是当之无愧的领头羊。

这些年间,我国的晶体技术没有停滞不前,陈创天院士带领的团队在2015年又宣布研发出了LSBO新型晶体,并有望成为下一代深紫外非线性光学晶体的材料。正是研究人员这种刻苦钻研的精神,给我们带来一次又一次的突破,让我们领先于世界。


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