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中国从非线性光学晶体开始独创深紫外固态激光

导读: 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。

  “这是我国自主研发高精尖仪器的一个成功范例。”9月6日,由中科院承担的国家重大科研装备研制项目—“深紫外固态激光源前沿装备研制项目”通过验收,验收委员会给出了如是评价。

  该系列前沿装备中的深紫外非线性光学晶体与器件平台、深紫外全固态激光源平台,以及基于这两个平台研制的8台新型深紫外激光科研装备各项既定目标全面完成,使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。

  中科院院长白春礼表示,该项目是中科院相关研究所和科学家在长期科研工作积累的基础上,协同攻关、自主创新取得的重要成果,也是中科院近年来“致力重大创新突破、服务创新驱动发展”的具体体现。

  开启深紫外时代

  项目从一个晶体开始。

  这是一种名为氟硼铍酸钾(KBBF)的晶体。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10余年努力,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。

  深紫外非线性光学晶体问世后,如何将其研制成实用化、精密化激光源,则成为一个棘手的问题。

  KBBF晶体是层状结构,难以切割,而要做到深紫外倍频又必须切割。为此,陈创天携手激光技术专家、中国工程院院士许祖彦,开始摸索解决办法。

  “当时中国大陆还没有这方面的实验装置,我们不得不跑到香港科技大学,借用他们的实验室。”许祖彦回忆说,两个人窝在实验室里,每天工作到深夜一两点,终于搞出了KBBF棱镜耦合器件。

  该器件在国际上首次实现了1064nm激光的6倍频输出,将全固态激光波长缩短至177.3nm,首次将深紫外激光技术实用化、精密化,并已获中、日、美专利。

  之后两人密切配合,在国际上首次实现KBBF晶体倍频输出深紫外激光,并最终发展出实用化的深紫外固态激光源(DUV-DPL)。

  从此,中国开启了深紫外的时代。

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