我國(guó)深紫外晶體器件、激光光源及應(yīng)用進(jìn)展
深紫外全固態(tài)激光源指輸出波長(zhǎng)在200nm以下的固體激光器,與同步輻射和氣體放電等非相干光源相比,具有光子能量高、光譜分辨率高、光子流強(qiáng)且密度大、可低重頻至高重頻及納秒、皮秒和飛秒多種運(yùn)轉(zhuǎn)模式等特色。長(zhǎng)期以來(lái),深紫外波段一直缺乏這種實(shí)用化、精密化激光源,制約了深紫外波段科學(xué)儀器和前沿研究的發(fā)展。
中國(guó)科學(xué)院研究深紫外非線性光學(xué)晶體KBBF十余年,在財(cái)政部專項(xiàng)資金的支持下,突破了四元相圖和局域自發(fā)成核生長(zhǎng)等技術(shù),在國(guó)際上率先生長(zhǎng)出大尺寸的晶體,發(fā)明了該晶體的特殊使用技術(shù)—棱鏡耦合器件(已獲中、美、日發(fā)明專利),突破了波長(zhǎng)非線性調(diào)控和光束指向精確補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù),研制成功8種國(guó)際首創(chuàng)深紫外全固態(tài)激光源,使我國(guó)成為世界上唯一能掌握精密化、實(shí)用化深紫外激光技術(shù)的國(guó)家。
深紫外全固態(tài)激光源的研制成功,引起國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注,國(guó)外數(shù)十家著名的高校及科研院所紛紛向中科院提出購(gòu)買或合作要求,為了發(fā)展我國(guó)自主科學(xué)儀器設(shè)備,促進(jìn)我國(guó)深紫外領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)前沿研究的發(fā)展,中科院暫時(shí)禁止相關(guān)技術(shù)出口國(guó)外,并組織院內(nèi)優(yōu)勢(shì)力量,研制成功深紫外拉曼光譜儀、深紫外光電子發(fā)射顯微鏡、深紫外激光光化學(xué)反應(yīng)儀、深紫外激光光致發(fā)光光譜儀、深紫外激光自旋分辨角分辨光電子能譜儀、深紫外激光原位時(shí)空分辨隧道電子譜儀、基于飛行時(shí)間能量分析器的深紫外激光角分辨光電子能譜儀、光子能量可調(diào)深紫外激光光電子能譜儀8種國(guó)際首創(chuàng)的深紫外前沿裝備,在高溫超導(dǎo)、催化反應(yīng)、石墨烯、拓?fù)浣^緣體和超寬禁帶半導(dǎo)體等前沿科學(xué)研究領(lǐng)域中不斷取得重要的先進(jìn)成果,已有近百篇論文發(fā)表于Nature及子刊等國(guó)際頂級(jí)期刊,不斷推動(dòng)相關(guān)科學(xué)儀器行業(yè)的科技進(jìn)步,有望創(chuàng)建新的科技前沿。財(cái)政部和中科院在學(xué)科交叉面廣、跨度大、探索性和工程性均很強(qiáng)的原創(chuàng)性重大科研裝備研制項(xiàng)目管理方面進(jìn)行了大量的創(chuàng)新,目前已形成深紫外“材料-器件-裝備-科學(xué)研究”完整創(chuàng)新鏈,已成為自主研發(fā)高精尖儀器的成功范例。
在KBBF晶體和器件研制方面,理化所突破了大尺寸KBBF晶體穩(wěn)定生長(zhǎng)技術(shù),并通過(guò)研究晶體生長(zhǎng)相區(qū),提高了產(chǎn)品成品率;發(fā)明了棱鏡耦合倍頻技術(shù),形成了器件的穩(wěn)定加工工藝,并將損傷閾值大幅度提高。
理化所研制的實(shí)用化深紫外全固態(tài)激光器
工作人員在操作深紫外激光光化學(xué)反應(yīng)儀
在財(cái)政部和科技部的支持下,中科院正在開(kāi)展深紫外固態(tài)激光源前沿裝備研制(二期)項(xiàng)目和國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專項(xiàng)研究,從物理、化學(xué)、材料領(lǐng)域向信息、生命資環(huán)領(lǐng)域拓展,同時(shí)開(kāi)展深紫外激光光發(fā)射電子顯微鏡工程化研究,持續(xù)引領(lǐng)深紫外激光科學(xué)儀器的發(fā)展,保持和發(fā)展我國(guó)在深紫外領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位,推動(dòng)學(xué)科前沿研究的發(fā)展。