氟代硼鈹酸鉀晶體
非線性光學晶體材料
氟代硼鈹酸鉀晶體(KBBF)是一種非線性光學晶體材料,能夠將激光轉化為史無前例的176納米波長(深紫外)激光,從而可以製造出深紫外固體激光器。
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餘年的努力,在國際上首先生長出大尺寸KBBF晶體。中國最初向全世界的研究者開放提供KBBF晶體。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。
2016年2月,美國APC(先進光學晶體)公司網站宣布該公司與克萊門森大學合作,用15年的時間終於研製出氟代硼鈹酸鉀晶體(KBBF),這種激光晶體能夠用於製造深紫外激光器。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。
中國最早在1990年發現KBBF晶體。這種晶體是我國科技工作者首先提出並研製成功,在紫外線波段性能全面優於當時已經發現的任何材料。它的研製成功在國外引起巨大反響。
1990年,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。它是用於短脈衝(<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製造實用化深紫外全固態激光器的國家。
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,其有望成為下一代深紫外非線性光學晶體的優秀候選材料。
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。
深紫外激光由於波長短、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。
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。