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人工非线性光学晶体诞生记

2013-07-24 10:52
孤身万里游
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  近年来,激光的应用越来越广泛。在医学领域,人们可以使用激光治疗仪切割肿瘤;在科研上,人们可以使用激光显微镜探寻微生物的奥秘。而这一切,都离不开人工非线性光学晶体。

  中科院理化所在非线性光学晶体开发和应用方面有着丰富的经验,其中,由中科院院士陈创天带头研发的LBO、KBBF晶体更是名扬海内外。一个合格的晶体器件到底是怎样产生的?近日,笔者就此探访了该所的中科院功能晶体与激光技术重点实验室。

  走进中科院理化所1号楼大门,直行右拐,一扇紧闭的大门背后,就是该所对人工晶体进行加工、打磨的实验区域。人工晶体研究发展中心高级工程师范飞镝站在门口,将记者领进各个实验室参观。

  工作人员介绍说,生产一枚合格的人工晶体首先需要准备生产晶体的原料,然后放入晶体生长炉,通过专门的设备加温加热后,晶体种子就会慢慢生长。这一过程,长的需要两三个月,“人工晶体长得越大,纯度越高,缺陷越少,工业应用就越好”。

  刚刚生长出来的人工晶体形状各异,需要工作人员定向切割,初步确定其形状和尺寸,之后,它会被送到人工晶体后加工实验室作进一步处理。

  “处理、加工的过程至少需要三道工序,即粗磨、精磨、抛光。”范飞镝边说边带记者走进晶体加工房间,几名年轻的工作人员身穿白大褂,正在一丝不苟地工作。

  在一个长方形的工作台上,装有沙子、汽油、酒精和水的瓶子一字排开,中间有几个凹陷下去的“坑洞”,里面伸出一个褐色的圆盘,根据工序要求的不同,该圆盘既可以是磨盘,也可以是抛光盘。

  “这是磨抛机,晶体的加工主要靠它。”范飞镝介绍说,在对送进来的晶体进行粗磨时,工作人员会使用沙子等辅助工具,进行人工打磨,将其磨到一定的尺寸和形状,这一过程一般需要半个小时。精磨主要是为晶体抛光作准备,去掉表面的各种痕迹;抛光时需要使用抛光液,一般一个面要花费半天到一天的时间。

  采访期间,一名女性工作人员正坐在左侧靠墙的角落,使用抛光盘,对一枚晶体进行抛光。她不时拿出放大镜,仔细查看晶体表面的光洁度,看是否有划痕或者麻点等缺陷。“一般处理完的晶体都不大”,范飞镝给记者展示了三个成品,每个都只有指甲那么大,看上去十分透明。

  在实验室的右侧,摆放着几台平面干涉仪、轮廓仪,这些都是晶体抛光完毕后做相关检验的设备。

  “干涉仪可以检测晶体的平面度,轮廓仪主要检验晶体边缘的角度。每一枚晶体的要求都不一样,如果相关数据达不到要求,我们就需要重新打磨。”范飞镝说。

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