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许祖彦院士:深紫外激光领先世界中国将再造6台

2013-09-17 08:34
孤身万里游
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  ——深紫外固态激光源系列前沿装备项目日前通过验收,这标志着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。这个由中国科学院承担的国家重大科研装备研制项目是如何完成的?新研发出来的这些装备又能承担什么样的科研任务?请看本报记者发回的报道。

  从源头开始的创新

  深紫外固态激光源系列前沿装备项目的成果很多,包括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。项目首席科学家陈创天、许祖彦都认为,深紫外项目的研制成功,得益于从源头开始的创新。

  从2008年3月在财政部专项资金的支持下设立这个项目,到今年9月通过验收,只有短短5年多时间。然而,如果从源头创新开始计算,已经过去数十年的光阴。

  上世纪90年代初,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氟硼铍酸钾(KBBF)晶体。

  “长期以来,深紫外波段缺乏实用化、精密化激光源,制约了科研装备和前沿研究的发展。而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。”深紫外项目工程总体部总经理、中科院理化所研究员詹文山说。

  之后,陈创天与激光技术专家、中国工程院院士许祖彦合作,开始摸索如何将KBBF制成激光源。

  “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。”许祖彦说,由于晶体特殊,又非常薄,他们一开始失败了很多次,都没能做出可以产生200纳米内深紫外激光的激光源器件。“后来我们把晶体用棱镜夹起来,采用分子接触的光胶技术,终于解决了这个难题。”

  这个关键的使用器件——KBBF晶体棱镜耦合装置发明成功后,在国际上首次将全固态激光波长缩短至177.3纳米,获得中、美、日专利,使我国成为世界上唯一能够研制实用化、精密化深紫外全固态激光光源(DUV-DPL)的国家。

  作为光电子能谱仪的“心脏”,DUV-DPL相当于计算机的CPU。它效率高,体积小,以它为核心的系列装备,是目前空间、时间及能量分辨率最高的桌面分析仪器,在物理、化学、材料、信息、生命、环保、地质等学科领域均有重大应用价值。

  由用户订制的装备

  深紫外项目有一个很有趣的特点——在项目通过验收之前,研究者们通过8台成品仪器,已经在石墨烯、高温超导、拓扑绝缘体、宽禁带半导体和催化剂等的研究中做出不少重要成果。这是因为在项目推进过程中,仪器制备与用户需求结合紧密。

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