中科院工作人員在觀察深紫外全固態(tài)激光源平臺(tái)的運(yùn)行情況 近日,，我國(guó)成功自主研制出8臺(tái)深紫外固態(tài)激光源裝備,，不僅是全球首創(chuàng)，有望使我國(guó)科學(xué)家在一系列前沿探索中占據(jù)主動(dòng),，更能推進(jìn)我國(guó)尖端科研設(shè)備產(chǎn)業(yè)化,。 我國(guó)成為世界上唯一能夠制造實(shí)用化深紫外全固態(tài)激光器的國(guó)家 深紫外激光波段（DUV）是指波長(zhǎng)短于200納米的光波，具有能量分辨率高,、光譜分辨率高,、光子通量密度大等特點(diǎn)。深紫外激光技術(shù)在物理,、化學(xué),、材料、生命等領(lǐng)域有重大應(yīng)用價(jià)值,。然而,，“缺乏實(shí)用化、精密化激光源,，影響了DUV科研裝備和前沿研究的發(fā)展,?！敝锌圃豪砘芯繂T,、“深紫外固態(tài)激光源前沿裝備研制”項(xiàng)目首席科學(xué)家許祖彥院士說。 要產(chǎn)生深紫外波段激光,，關(guān)鍵是找到合適的非線性光學(xué)晶體,。在科學(xué)界，200納米常被形容為一堵“墻”,，誰突破了這堵墻,，就可能在深紫外重大前沿裝備及相關(guān)領(lǐng)域的探索中占據(jù)制高點(diǎn)。 經(jīng)過10余年努力,，中科院的科研人員在國(guó)際上首先生長(zhǎng)出大尺寸氟硼鈹酸鉀晶體（KBBF）,。經(jīng)測(cè)試，該晶體是第一種可用直接倍頻法產(chǎn)生深紫外波段激光的非線性光學(xué)晶體,。許祖彥院士研究組與陳創(chuàng)天院士研究組合作,，在此基礎(chǔ)上發(fā)明了KBBF晶體的棱鏡耦合技術(shù)，即無需按照匹配角斜切割,，即可實(shí)現(xiàn)激光倍頻輸出,。 KBBF晶體的棱鏡耦合技術(shù)，使獲取實(shí)用化的激光源器件成為可能,。該技術(shù)已經(jīng)獲得中,、美、日3國(guó)發(fā)明專利授權(quán),，保證了我國(guó)在深紫外激光輸出的全球領(lǐng)先地位,。 隨著晶體和器件制造的突破,，我國(guó)科學(xué)家在全固態(tài)激光領(lǐng)域首次打破200納米這個(gè)壁壘， 搭建了深紫外非線性光學(xué)晶體與器件和深紫外全固態(tài)激光源兩個(gè)平臺(tái),，我國(guó)也因此成為世界上唯一能夠制造實(shí)用化深紫外全固態(tài)激光器的國(guó)家,。 8臺(tái)科學(xué)裝備屬國(guó)際首創(chuàng)，部分產(chǎn)品將進(jìn)行一定的產(chǎn)業(yè)化探索 實(shí)用化的深紫外全固態(tài)激光源設(shè)備出現(xiàn)之前,，獲取小于200納米的深紫外波段,，主要依靠同步輻射和氣體放電等非相干光源。這些光源雖有波長(zhǎng)短,、波段寬的優(yōu)勢(shì),，但設(shè)備造價(jià)高昂，而且存在能量分辨率低,、光子通量小,、密度低等不足，不能滿足深紫外波段前沿科學(xué)裝備發(fā)展的需求,。 “一些同步輻射裝備,，花費(fèi)近億元，體積也非常大,，實(shí)用性比較差,；深紫外全固態(tài)激光器不僅大大降低了儀器成本，還有更好的性能,?！痹S祖彥說。經(jīng)過3年多的努力,，我國(guó)科學(xué)家在國(guó)際上首次研制成功8臺(tái)實(shí)用化,、精密化的深紫外固態(tài)激光源裝備。 這8臺(tái)科學(xué)儀器是：深紫外激光拉曼光譜儀,、深紫外激光光化學(xué)反應(yīng)儀,、深紫外激光光發(fā)射電子顯微鏡、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,、光子能量可調(diào)深紫外激光光電子能譜儀、深紫外激光原位時(shí)空分辨隧道電子譜儀以及基于飛行時(shí)間能量分析器的深紫外激光角分辨光電子能譜儀,。 許祖彥介紹,，這8臺(tái)機(jī)器，不僅在裝備上是國(guó)際首創(chuàng),，性能指標(biāo)也國(guó)際領(lǐng)先,，并實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵指標(biāo)的突破。目前,，這8臺(tái)科學(xué)儀器已經(jīng)在石墨烯,、高溫超導(dǎo),、拓?fù)浣^緣體、寬禁帶半導(dǎo)體和催化劑等的研究中獲得了重要結(jié)果,。比如,，利用深紫外激光光發(fā)射電子顯微鏡對(duì)石墨烯開展研究，為石墨烯等光電子材料發(fā)展和應(yīng)用提供有力的研究手段,；利用光子能量可調(diào)深紫外激光光電子能譜儀,，首次將光子能量連續(xù)可調(diào)深紫外激光應(yīng)用到光電子能譜儀，可在變激發(fā)波長(zhǎng)條件下,，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高能量分辨,、角分辨和體效應(yīng)觀測(cè)功能。 據(jù)介紹,，我國(guó)的尖端科學(xué)儀器幾乎全為進(jìn)口,，我們雖能寫出前沿的論文，卻做不出高端的設(shè)備,，“能產(chǎn)蛋卻不能養(yǎng)雞”,。這8臺(tái)深紫外固態(tài)激光源裝備及其在科學(xué)儀器上的突破，使這一局面得以改觀,。 值得一提的是,，這次研制還進(jìn)行了一定的產(chǎn)業(yè)化探索?！吧钭贤夤虘B(tài)激光源前沿裝備研制項(xiàng)目”總體部總經(jīng)理詹文山說,，在一期項(xiàng)目立項(xiàng)之初,，就考慮了今后做產(chǎn)業(yè)化的可能,，并不是一錘子買賣。為此,，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)初步打造了“晶體―光源―裝備―科研―產(chǎn)業(yè)化”自主創(chuàng)新鏈,。在成功研制8臺(tái)重大儀器設(shè)備的同時(shí)，還搭建有深紫外非線性晶體和器件研制平臺(tái),、深紫外固態(tài)激光器研發(fā)平臺(tái)和深紫外應(yīng)用儀器開發(fā)平臺(tái),。 詹文山說，有了平臺(tái),，深紫外儀器的研制及其商品化有了基礎(chǔ),。他表示，當(dāng)前,，核心器件深紫外晶體及器件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)50個(gè)的小批量生產(chǎn),，為后續(xù)儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)化奠定了一定的基礎(chǔ)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已經(jīng)聯(lián)合中科科儀選定深紫外激光發(fā)射電子顯微鏡作為產(chǎn)業(yè)化嘗試,。據(jù)了解,，當(dāng)前已經(jīng)接到了多家單位的訂單,，其余幾臺(tái)機(jī)器的產(chǎn)業(yè)化工作也正在醞釀。 當(dāng)前,，產(chǎn)業(yè)化面臨的實(shí)際困難,，除了市場(chǎng)范圍有限之外，是如何更好更快的生長(zhǎng)出KBBF晶體,。詹文山說,，生長(zhǎng)出一塊實(shí)用的高質(zhì)量晶體非常困難，通常需要好幾個(gè)月,。不過,，詹文山表示，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)找到提高晶體生長(zhǎng)成品率和晶體厚度的方法,，加上器件制備技術(shù)的完善,，有信心滿足二期及今后產(chǎn)業(yè)化的需求。 轉(zhuǎn)自中國(guó)人民網(wǎng)-科技
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