访中科晶创梁万国：中国超晶格晶体研究处于世界前沿，产业化制备技术仍待发展

2021-09-18 14:29

作为国产超晶格晶体的产业化供应商，福建中科晶创光电科技有限公司（以下简称“中科晶创”）的诞生与光学超晶格晶体产业化密不可分。公司创始人梁万国博士在18年的研究与从业生涯中，对于这一领域有着深入的研究与深厚的感情。在本次采访中，我们就超晶格晶体技术的国内外历史发展、产业化情况以及中科晶创的现在与未来进行了深入交流。

光学超晶格晶体发展沿革

谈到超晶格晶体，还要从1962年说起。彼时，诺贝尔奖获得者Bloembergen等人提出了准相位匹配（QPM：Quasi Phase Matching）理论，通过对晶体的非线性极化率的周期性调制来补偿非线性频率变换过程中因色散引起的基波和谐波之间的波矢失配，从而获得非线性光学效应的有效增强。

而将目光移到国内，也有一批研究人员在进行相关研究。20世纪70年代末，南京大学闵乃本院士研究团队用生长条纹技术生长出具有周期畴的铌酸锂晶体（后被称为光学超晶格），完成了首次准相位匹配的实验验证。80年代末，他们又提出了多重准相位匹配理论，将准周期（人工准晶）引入光学超晶格。得益于他们的研究，我国在光学超晶格芯片材料的研究上能够一直处于世界前沿。

20世纪90年代初，日本SONY公司、美国斯坦福大学、日本东北大学和中国南京大学等发展出图案极化技术，在铌酸锂（LN）、钽酸锂（LT）和磷酸钛氧钾（KTP）等不同铁电晶体中实现了铁电畴的周期极化反转，成功实现了倍频输出，极大地推动了光学超晶格的研究。

非线性光学晶体是重要的光电信息功能材料之一，是光电子技术特别是激光技术的重要物质基础，是高新技术和现代军事技术中不可缺少的关键材料，世界上大多数国家都将其作为重要战略技术，给予了高度重视和支持。

如此重要的一项材料，国内科研与产业化情况如何呢？谈及国内外差距，梁万国从科研与产业两方面进行了分享：一方面，我国在光学超晶格芯片材料的研究上一直处于世界前沿；另一方面，产业化前期制备技术相对落后，其产业技术主要受限于高品质基质材料和特殊成品器件。

一枚小小的芯片，往往关乎国家科技发展速度。尽管不同于光刻机芯片、手机芯片的应用体量与需求，光学超晶格芯片仍在高端激光器件和量子光学高性能光源中有不可替代的作用。光学超晶格芯片是非线性光学晶体的重要成员，它不仅可以获得高效率的频率转换，更最重要的是可以在晶体透光范围内提供任何波长的输出，不断满足现代光学对于波长多样化的需求。可制备成不同结构的光学超晶格芯片器件，被广泛应用于激光显示、量子信息、全光波长转换、光学传感、中远红外激光产生、太赫兹光源产生等领域中。

正因如此，若长期受制于人，成为“卡脖子”技术，将使国内科技与企业发展陷入被动。基于光学超晶格晶体的重要性，2015年11月福建中科晶创光电科技有限公司（以下简称“中科晶创”）应运而生。该公司是中国科学院海西研究院技术研究成果产业化的一家新兴高科技型公司，是国家光电子晶体材料工程技术研究中心工程产业示范基地的一个重要产业项目。

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