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BBO晶体的发展之路

BBO晶体的发展之路

2020-09-22 00:15
 

《LBO晶体的前世今生》一经推出,受到了许多光电小伙伴们的喜爱,小编在后台收到了不少热情的点赞和留言,希望能继续介绍福晶科技更多的晶体产品。小编备受鼓舞,一定会再接再厉,把“福晶小课堂”做成一个兼具知识性和趣味性的系列栏目。在留言中被“翻牌”最多的就属咱们另一位非线性晶体重磅选手——BBO,那今天咱们来聊一聊BBO晶体非同寻常的发展之路。

 
 
 
大家闺秀 闪亮登场

 

通过《LBO晶体的前世今生》,我们对1976年中国科学院福建物质结构研究所(文中简称为福建物构所)提出的大名鼎鼎的阴离子基团理论已经不陌生了吧。1977年,为了进一步开展新晶体材料研究,卢嘉锡先生组织建立了“非线性光学新材料探索组”。1979年,新材料探索组在大量的前期基础研究和文献调研后,研制出一种新型晶体材料,叫做“非线性光学晶体材料低温相偏硼酸钡”(β-BaB2O4),简称BBO晶体。BBO晶体的看家本领之一就是可以把激光的频率加倍,从而使光的波长变成一半,例如把红外光改变为可见的绿光,而且效率很高,因此具有极佳的应用价值(除了优异的非线性效应,BBO另一个突出的光学特性是电光效应)。这一发明,在世界材料界引起了巨大轰动,并被推上了风头浪尖。

 
 
 

照片左起:吴柏昌,陈创天,卢绍芳,江爱栋

 

 
 
结构之争 花落谁家

 

 

原来,德国科学家早已发表了研究结果,认定BBO晶体是有对称心的晶体。德国人一向以精细缜密而著称于世,国际上还未曾有人对上述研究结果表示质疑。科学家们知道,有对称心的晶体是不可能具有倍频性能的。那么,究竟是谁错了呢? 如果不能搞清BBO晶体的晶胞参数,确定BBO晶体的晶体结构,BBO的进一步研发将难以进行。福建物构所的结构化学专家卢绍芳研究员的具体任务就是承担BBO晶体的结构分析。八十年代伊始,福建物构所尚无四圆衍射仪,更无可用于直接分析结构的成套程序,需要经过一系列繁复操作、静心分析的经典步骤,最终才能解出该晶体的完整的空间结构。在黄金陵先生的指导下,经过近一年废寝忘食的研究,卢绍芳研究员终于以翔实的数据和无懈可击的实验报告得出了正确结论:BBO晶体是无对称心的晶体,1982年研究成果发表于《中国物理学报》上。

2006年应国外研究BBO晶体专家的建议,卢绍芳研究员在众多同事的协作下再次测定163K,即低温条件下BBO的空间结构,并与之前在293K,即常温的结果进行详细比较,为国外物理学家研究BBO极性晶体的物理性质提供准确的结构依据。在完成测定BBO晶体结构科研任务之后,吴以成先生和卢绍芳研究员等同事们协作努力,又完成了对福建物构所研制的三硼酸锂(也就是我们熟知的LBO)晶体的结构鉴定,为这两种“中国牌”的优良倍频晶体性能的研究提供了可靠的结构依据。此后,卢绍芳研究员系统地总结了一系列硼酸盐的结构特征,为这项创新研究的拓展作出了重大贡献。

 

照片左起:吴鼎铭,黄建全,黄金陵,卢绍芳,庄鸿辉

 

 

 
 
 
性能卓著 商界传奇
 

 

 

 

 

BBO的结构之争为何会引起学术界的轩然大波?这是因为一旦认定其结构,BBO晶体在商业上应用前景则不可限量,目前已经是世界上公认的最优秀的二阶非线性光学晶体之一。其优异的光学特性和应用领域主要有:

 

 

 

可实现相位匹配的波段范围宽(409.6-3500nm);

 

 

可透过波段范围宽(190-3500nm);

 

 

倍频转换效率高(相当于KDP晶体的6倍);

 

 

光学均匀性好(δn≈10-6/cm);

 

 

 高的激光损伤阈值,约为10GW/cm2(100ps宽度,1064nm);

 

 

温度接收角宽(55℃左右)。

 

BBO晶体毛坯

BBO器件

 

 

 

Nd:YAG和Nd:YLF激光的二、三、四、五倍频;

 

 

染料激光的倍频,三倍频和混频;

 

 

Ti:Sapphire和Alexandrite激光的二、三、四倍频;

 

 

光学参量放大器(OPA)与光学参量振荡器(OPO);

 

 

氩离子,红宝石和Cu蒸汽激光器的倍频;

 

 

在全固态可调激光,超快脉冲激光,深紫外激光等高、精、尖激光技术领域的研发领域。

 

 

 

 

 

BBO晶体被誉为中国人按照自己的科学思想创造出来的第一块“中国牌”晶体。美国非线性光学晶体材料科学界在比较了“新中国发现BBO晶体的研究小组和美国的研究情况”之后,一些权威专家曾为“非线性光学材料研究方面的大部分新思想不是发源于美国”而感到担忧。

正是看到了BBO晶体的大有可为:很宽的调频范围可制成波长从可见到近红外全固态连续可调激光器,而其在深紫外和超快的应用能变革性的推动下一代超高精度加工发展,1988年福建物构所成立了福建晶体技术开发公司(福建福晶科技股份有限公司前身),自此开启了BBO晶体商业应用的征途,经过三十多年的发展,已成为世界上顶尖的超快和OPO激光公司的首选,全球市场占有率高达70%以上。

 

 
 
征战疆场 殊荣无数

作为科研珍奇之花在商业领域结出累累硕果的典范, BBO晶体斩获殊荣无数:

1984年
 

中国科学院科技进步奖特等奖

1985年
 
首届全国发明展览会发明一等奖
1986年
 

中科院科技进步奖特等奖

1987年
 

作为高技术工业化晶体产品,曾入选美国 “激光与光电子”杂志编委会和编辑顾问委员会组织评选的“十大新技术尖端产品”

1988年
 

首届陈嘉庚物质科学奖

1988年
 

其开发应用成果获中国科学院科技进步奖二等奖

1988年
 

第三世界科学院化学奖

1990年
 

获美国 《激光集锦》杂志授予的 “工业成就奖”

1993年
 

其专利获中国发明专利金奖

 
 
提升品质 互利共赢

自公司成立以来,BBO晶体作为福晶科技的拳头产品之一,一直受到格外的重视和呵护。不断地研发投入和品质提升,赢得了全球客户的青睐与信任。在 “光电行业发展的有力推动者”使命的激励下,福晶科技一如既往地关注市场的应用诉求,持续不断地提升BBO晶体的内在品质,尤其是进一步降低紫外波段的吸收,以及通过不断的生长和加工技术革新,进一步实现与客户的互利共赢,让BBO晶体的发展之路越走越宽广。

福晶科技厂区

下一期的“福晶小课堂”之晶体篇,大家想了解福晶科技的哪块晶体产品呢?欢迎大家给咱们留言,小编一定满足要求!

 
 

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