“中国晶体珍宝”———BBO晶体

第51卷第4期2022年4月人㊀工㊀晶㊀体㊀学㊀报JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS Vol.51㊀No.4April,2022
封面故事 中国晶体珍宝 BBO 晶体
BBO 晶体,全称 低温相偏硼酸钡(β-BaB 2O 4) ,是中国科学院福建物质结构研究所(简称物构所)于1979年发明的一种性能极其优异的紫外非线性晶体,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㊂BBO 晶体不仅具有优异的非线性光学效应,而且还有突出的电光效应,因而具有极高的应用价值㊂BBO 晶体的发明在国际上引起了巨大轰动㊂原来,德国科学家曾发表研究结果,认为BBO 晶体是有对称心的晶体㊂一般认为,有对称心的晶体是不可能具有倍频效应的㊂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㊂为了彻底搞清BBO 晶体的晶胞参数,确定BBO 晶体的晶体结构,物构所相关研究人员经过近一年废寝忘食的研究,终于以翔实的数据和无懈可击的实验证明了BBO 晶体是无对称心的晶体(该研究成果于1982年在‘中国物理学报“上发表)㊂
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㊂事实上,BBO 晶体优异的光学特性表现在以下几方面:
宽的相位匹配区间:409.6~3500nm;
宽的透光范围:190~3500nm;
大的倍频系数:约为KDP 晶体的6倍;
高的激光损伤阈值:约10GW /cm 2(100ps 宽度,1064nm);
高的光学均匀性:δn =10-6;宽的温度带宽:约55ħ㊂由于以上特性,BBO 晶体可用于NdʒYAG 晶体的二倍㊁三倍㊁四倍以及五倍频,TiʒSapphire 和Alexandrite 激光的二倍㊁三倍和四倍频,光学参量放大器(OPA)与光学参量振荡器(OPO),氩离子㊁红宝石和Cu 蒸汽激光器的倍频,以及全固态可调激光㊁超快脉冲激光㊁深紫外激光等高精尖激光技术研发领域,是世界上公认的优秀的二阶非线性光学晶体之一㊂BBO 晶体在深紫外和超快领域的应用能够变革性地推动下一代超高精度加工的发展㊂1988年,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,简称福晶科技),自此开启了BBO 晶体商业应用的征途㊂三十多年来,福晶科技持续不断地提升BBO 晶体的内在品质,尤其是进一步降低紫外波段的吸收,让BBO 晶体的发展之路越走越宽广㊂如今,福晶科技已经拥有近600台BBO 晶体生长炉,生长的单晶毛坯可达1.2kg 以上,并拥有强大的BBO 晶体器件冷加工及镀膜能力㊂BBO 晶体作为福晶科技的拳头产品之一,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㊂
图1㊀大尺寸BBO 晶体及器件图2㊀BBO 晶体器件
(福建福晶科技股份有限公司陈伟供稿)。