美國APC公司發表研制成功KBBF晶體聲明

    2016年2月早些時候，美國APC（先進光學晶體）公司網站發布聲明，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（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。聲明中表示，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“游戲規則改變者”。

    不過，中國在這個領域并沒有坐等美國的趕超。據中科院網站報道，2015年8月，中國福建物構所發現新型無鈹深紫外非線性光學晶體材料LSBO。報道稱，新發現的LSBO晶體有望成為下一代深紫外非線性光學晶體的優秀候選材料。

    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

    美國APC公司網站上發表的聲明稱：KBBF是一種非線性光學晶體材料，它能夠將激光轉化為史無前例的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。中國花費了15年時間和數以百萬計的美元才研制出世界上第一塊KBBF晶體，這是由中國科學院陳創天院士領導的研究組（1990年發現）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略意義，隨即停止對外出口。美國APC公司（聯邦國有企業）與克萊門森大學合作從當時開始研制這種晶體，到今日APC公司成為了美國國內唯一生產這種戰略性材料的企業。APC公司的KBBF晶體現在已經經過了測試和評估，并展示出了可與中國制造的同類產品相媲美的性能，并且在部分領域有所超越，這將大幅度降低這種材料的成本。

    KBBF在高功率狀態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“規則改變者”的意義。目前APC公司還在繼續進行這種產品的開發。

    據國內相關資料，我國最早在1990年發現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于當時已經發現的任何材料。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了低至204.8納米相位匹配的二次諧波的發生。2013年9月9日，中科院網站公布，我國深紫外固態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激光器的國家。

    報道提到，上世紀90年代初，在發現硼酸鹽系列非線性光學晶體后，中科院院士陳創天的研究團隊經過十余年的努力，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。

    以深紫外激光光發射電子顯微鏡（PEEM）為例，目前國際上最先進的光發射電子顯微鏡空間分辨率最高為20nm，而采用全固態激光器后能提高到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展和應用提供了強有力的研究手段。

    美國《自然》雜志文章刊登陳創天院士和他的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。

    美國在KBBF晶體制造技術方面的追趕是從2009年開始的，當時美國《自然》雜志刊登文章稱，中國開始禁運KBBF晶體，將對美國相關領域的研究產生嚴重影響，呼吁開始研制美國自己的KBBF晶體。

    據查詢，正是從2009年開始，美國政府開始直接對APC公司的KBBF項目撥款，項目啟動資金約15萬美元，此后又在2011年追加50萬美元，完成了項目相關預研。此后進入正式的研制開發階段，迄今項目耗資“數百萬美元”。

    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。

    2015年8月，中國科學院網站上刊登文章《福建物構所發現新型無鈹深紫外非線性光學晶體材料》，披露了一些中國在激光晶體研制方面的新成果。文章提到：深紫外激光由于波長短、能進行更高精度加工的優點，在半導體光刻、激光光電子能譜儀和激光切割上具有重要的應用。目前，KBe2BO3F2（KBBF）是唯一能實際輸出深紫外激光的非線性光學（NLO）晶體，但是，KBBF含劇毒鈹元素且其晶體層狀生長習性嚴重，因此，急需探索新型深紫外NLO晶體材料。福建物構所中科院光電材料化學與物理重點實驗室羅軍華課題組在國家自然科學優秀青年基金和趙三根副研究員主持的海西研究院“春苗”人才專項等項目資助下，基于元素周期表的對角線規則，利用Al3+取代有毒的Be2+，設計合成了一種新型無鈹深紫外NLO材料Rb3Al3B3O10F（RABF）。

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責任編輯：王元

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