朋友圈小范圍地在刷一條消息《15年努力 美國打破中國激光晶體封鎖》。
一開始沒注意,后來仔細看了下標題發(fā)現(xiàn):啊呀!這不對啊!是美國打破中國技術封鎖啊?!咋回事兒?
原來,2016年2月早些時候,美國APC(先進光學晶體)公司網(wǎng)站發(fā)布聲明,宣布該公司與克萊門森大學合作,用15年的時間終于研制出氟代硼鈹酸鉀晶體(簡稱KBBF),這種激光晶體能夠用于制造深紫外激光器。
聲明中說,2009年中國開始禁止向國外提供這種具有戰(zhàn)略意義的晶體。該公司聲明稱,他們制造的晶體可以與中國制造的晶體相媲美,在部分關鍵技術領域超過中國同類材料。(啊!好熟悉的話語!淚目!)
聲明中還表示,這種晶體將提高美國探測國防威脅的能力,同時也將為科學研究和測量技術提供新的能力,這種材料被認為是“游戲規(guī)則改變者”。
不過,這家美國公司并沒有高興多久,因為中國在這個領域并沒有坐等美國的趕超。
據(jù)中科院網(wǎng)站報道,2015年8月,中國福建物構所發(fā)現(xiàn)新型無鈹深紫外非線性光學晶體材料LSBO。報道稱,新發(fā)現(xiàn)的LSBO晶體有望成為下一代深紫外非線性光學晶體的優(yōu)秀候選材料。
2009年美國《自然》雜志文章《中國藏起了這種晶體》報道中國禁運KBBF晶體
那么這種讓美國人委屈了15年的晶體到底是什么?根據(jù)美國APC公司網(wǎng)站上發(fā)表的聲明我們可以略知一二:
KBBF是一種非線性光學晶體材料,它能夠將激光轉化為無可比擬的176納米波長(深紫外)激光,從而可以制造出深紫外固體激光器。這一項目花費了15年時間和數(shù)以百萬計的美元。
世界上第一塊KBBF晶體是由中國科學院陳創(chuàng)天院士領導的研究組(1990年發(fā)現(xiàn))制造出來的,中國最初向全世界的研究者開放提供KBBF晶體。然而,到了2009年,中國意識到這種晶體的戰(zhàn)略意義,隨即停止對外出口。
據(jù)悉,KBBF在高功率狀態(tài)下紫外線性能比上一代BBO晶體性能好兩倍,并能夠用于制造超高速激光掃描設備,這將大大提高美國國防和國土安全威脅探測能力,對美國科學研究和精密測量能力的提高而言,KBBF具有“規(guī)則改變者”的意義。目前APC公司還在繼續(xù)進行這種產品的開發(fā)。(APC公司聲明譯完)
觀察者網(wǎng)軍事評論員表示,據(jù)國內相關資料,我國最早在1990年發(fā)現(xiàn)KBBF晶體,這種晶體是我國科技工作者首先提出并研制成功,在紫外線波段性能全面優(yōu)于當時已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的任何材料。它的研制成功在國外引起巨大反響。
1990年時中國用這種材料實現(xiàn)了低至204.8納米相位匹配的二次諧波的發(fā)生。
它是用于短脈沖(<1納秒)、高功率(1兆瓦)激光器的很有希望的材料,在紅外、可見、紫外光區(qū)的激光倍頻、和頻及光參量振蕩器件中有廣泛的應用。
2013年9月9日,中科院網(wǎng)站公布,我國深紫外固態(tài)激光源系列前沿裝備日前通過驗收,我國成為世界上唯一能夠制造實用化深紫外全固態(tài)激光器的國家。
報道提到,上世紀90年代初,在發(fā)現(xiàn)硼酸鹽系列非線性光學晶體后,中科院院士陳創(chuàng)天的研究團隊經(jīng)過十余年的努力,在國際上首先生長出大尺寸KBBF晶體。
KBBF晶體是目前唯一可直接倍頻產生深紫外激光的非線性光學晶體,是在非線性光學晶體研究領域中,繼硼酸鋇、三硼酸鋰晶體后的第三個“中國產”非線性光學晶體。
關于KBBF晶體基礎上制造的深紫外波段激光的應用,文章提到,如今,這8臺科學儀器已經(jīng)在石墨烯、高溫超導、拓撲絕緣體、寬禁帶半導體和催化劑等研究中獲得了重要結果。
以深紫外激光光發(fā)射電子顯微鏡(PEEM)為例,目前國際上最先進的光發(fā)射電子顯微鏡空間分辨率最高為20nm,而采用全固態(tài)激光器后能提高到3.9nm。中科院大連化物所利用這臺儀器開展了石墨烯/Ru(0001)表面插層反應原位觀測,為石墨烯等光電子材料發(fā)展和應用提供了強有力的研究手段。
詹文山透露,目前2mm以下的KBBF晶體已可小批量生產,滿足國內市場需求。8臺科學儀器中,PEEM正在逐步進行產業(yè)化嘗試。
“晶體—光源—裝備—科研—產業(yè)化,深紫外固態(tài)激光源前沿裝備研制項目打造了一條自主創(chuàng)新鏈,涵蓋了從提出原創(chuàng)科學思想到實現(xiàn)應用成果這一完整的科學價值鏈,為學科交叉面廣、跨度大、探索性和工程性很強的原創(chuàng)性重大科研裝備創(chuàng)新積累了經(jīng)驗,也為中科院各業(yè)務管理單元合理分工、深度融合、協(xié)力創(chuàng)新提供了典型樣本。”白春禮評價道。
值得注意的是,美國《自然》雜志文章刊登陳創(chuàng)天院士和他的KBBF晶體,文章中提到,美國曾試圖重金聘請陳院士到美國,被拒絕。
那么KBBF晶體到底有哪些實際應用呢?
KBBF是制造1兆瓦脈沖激光器的理想材料,美國YAL-1激光反導試驗飛機的發(fā)射功率就是1兆瓦。不過,深紫外波段激光在大氣層內沒有實用意義,很容易被大氣吸收.
資料顯示,美國在70-80年代研究太空激光武器的時候曾研究深紫外波段的激光(176納米波長)攔截來襲洲際導彈的可行性.
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