深紫外非线性光学晶体KBe2BO3F2的发现、生长及其应用

2011年01月24日15:14 | 中国发展门户网 www.chinagate.cn | 给编辑写信 字号：T|T
关键词： 2010科学发展报告 2010 科学发展报告 中国科学院院士 

视频播放位置

下载安装Flash播放器

新型深紫外非线性光学晶体KBe2BO3F2（以下简称KBBF）是目前世界上唯一一种能通过直接倍频的方法产生Nd-基激光六倍频（波长为177.3纳米）谐波光的材料。而中国科学院理化技术研究所功能晶体与激光技术重点实验室则是目前世界上唯一能提供KBBF晶体器件的实验室。该实验室的陈丽娟研究员和陈创天院士在《2010科学发展报告》上以“深紫外非线性光学晶体KBe2BO3F2的发现、生长及其应用”为题，对这项科研成果进行了系统回顾。

文章首先指出自20世纪80年代以来中国科学院福建物质结构研究所陈创天研究组及其他研究组先后发现了BBO（β-BaB2O4）、LBO（LiB3O5）、CBO（CsB3O5）和CLBO（CsLiB6O10）等晶体，实现了Nd-基激光2，3，4，5次倍频（波长范围为400～213纳米）。但是对于科学家越来越需要的波长短于200纳米的深紫外相干光源的产生方法，国际研究专家却束手无策。

以B3O6基团为基本结构单元的BBO晶体和以B3O7为基本结构单元的LBO、CBO、CLBO晶体都不能实现200纳米以下的倍频光输出。20世纪80年代末90年代初，陈创天研究组把研究重心转移到了BO3基团，发现KBBF是一种新的深紫外非线性光学晶体。这一发现打破了十几年来“200纳米以下深紫外光谱区域是一堵难以逾越的墙”这一瓶颈。

文章接着介绍到助熔剂法生长的KBBF晶体的厚度有限，限制了它在深紫外谐波光输出方面的应用。陈创天研究组发展了一种新的“局域自发成核生长技术”，推动了晶体实用化器件的发展。

由于KBBF晶体的层状习性，很难沿着相位匹配方向切割。陈创天研究组和许祖彦院士研究组合作发明了棱镜耦合技术。该技术在国际上首次实现了Nd-基激光六倍频（波长为177.3纳米）谐波光以及可调谐钛宝石激光的四倍频谐波光（波长范围为175～232.5纳米）输出。从而正式突破了“200纳米以下深紫外光谱区是一堵难以逾越的墙”这一观点。

文章最后指出由KBBF-PCD器件所产生的深紫外谐波光作为光源，在光电子能谱仪，光发射电子显微镜以及193纳米光刻技术领域产生了深远的影响。我国也从2007年7月开始启动重大专项项目，将将KBBF-PCD器件用于7台前沿仪器设备。陈创天院士等坚信，由KBBF晶体所发展出来的全固态深紫外相干光源将在越来越多的领域发挥重要的作用并推动相关科学和技术的发展。（摘自中国科学院“科学发展报告”课题组撰写的《2010科学发展报告》）

返回顶部文章来源： 中国发展门户网