美耗時15年突破中國技術封鎖 研制出氟代硼鈹酸鉀晶體
2016年02月19日 9:52 33830次瀏覽 來源： 觀察者網 分類： 新技術
美國APC公司發(fā)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(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（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。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(guī)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(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
美國APC公司網站上發(fā)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(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。美國APC公司（聯(lián)邦國有企業(yè)）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(zhàn)略性材料的企業(yè)。APC公司的KBBF晶體現(xiàn)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(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）
觀察者網軍事評論員表示，據國內相關資料，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(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。
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
“這僅僅是深紫外波段儀器應用的開始。”許祖彥透露，項目二期將從物理、化學、材料拓展到信息、資環(huán)、生命等領域，開展6臺國際領先水平的儀器設備研制工作，繼續(xù)推動深紫外技術的深度開發(fā)。
同時，在一期任務順利完成基礎上，去年中科院理化所聯(lián)合北京中科科儀等單位，在科技部支持下啟動了深紫外儀器設備產業(yè)化開發(fā)工作，逐步將研制成功的深紫外儀器設備推向市場。
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(fā)階段，迄今項目耗資“數百萬美元”（具體數字沒有查詢到）。
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。
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
責任編輯：趙天寧
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