為了研發出劃時代的現代武器裝備,其中鐳射武器便成為了各國研發的熱門,國內外不少專家認為鐳射裝備的出現將會結束現今的槍炮時代。雖然鐳射武器的許多技術還沒有被完全突破,但鐳射裝備的關鍵技術還僅是中美俄三國擁有。而鐳射技術和裝置製造的關鍵就是解決鐳射晶體材料的問題,目前中國在鐳射晶體領域領先於世界,其中中國鐳射晶體奠基功臣陳創天研發的KBBF晶體,曾一度讓美國耗費15年才攻克該材料,雖然壟斷全球長達數十年的KBBF晶體被攻克,但事情遠不止這麼簡單。
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鐳射晶體材料的研究是製造超高功率鐳射裝置的基礎
研發超高功率的鐳射和鐳射裝置必須要用到鐳射晶體。1937年陳創天出生在戰火紛飛的年代,1962年陳創天從北大物理系畢業後進入到現今福建物構所學習,在盧嘉錫大師的指引下陳創天在化學領域鑽研了3年,此段經歷也讓他將自己的終生目標,定為了研究非線性光學材料結構與效能之間的關係。光學性質由入射光強確定的材料稱為非線性光學材料,鐳射晶體就是非線性光學材料的一種,所有的鐳射裝置只能依靠鐳射晶體才發出特定頻率的鐳射。對於非線性光學材料的摸索與研發,陳創天似乎極具天賦,在1968年陳創天便提出了著名的陰離子基團理論。
陳創天研發的BBO鐳射晶體效能超過國際標準的4倍之多
這一理論為往後國內外科學家們尋找非線性光學材料提供了一定的理論基礎,而陳創天帶領的團隊經過兩年摸索後,最終研發出具有非線性光學效應的BBO晶體,與當時國際上ADP晶體相比,效能效果超過其4倍之多。1983年陳創天將BBO晶體的成果在國際上展示時,整個鐳射界都為之震撼,此後全球80%的BBO晶體都是中國自主研發的。而又當世界上幾乎所有科學家都認為鐳射的波長在200奈米之上,1990年陳創天團隊卻再次研發出KBBF晶體,這也標誌著深紫外時代的到來。
中國在深紫外固體鐳射領域處於壟斷地位並禁止對外出售KBBF晶體
KBBF晶體產生的最短鐳射波長為184.7奈米,波長越短的鐳射裝置精度與功率越高,KBBF也被視為未來製造兆瓦級鐳射器的首選。當KBBF晶體面市時,就在全球馬上成為了搶手貨,許多國家更是將其作為重要資源。不久陳創天又推出了KBBF晶體稜鏡耦合技術,中國在深紫外固體鐳射領域的壟斷地位也由此確定。正是基於KBBF的重要性,2009年時中國對外禁售了KBBF晶體,這一舉措導致國外眾多國家與鐳射研究有關的專案只能擱置。
當美國耗費15年突破晶體壟斷時中國更為先進的LSBO晶體面世
《自然》雜誌也是對中國此次的行為“大吐口水”,美國多家機構也向陳創天發出合作邀請,但陳老回覆很簡單:不去,這也使得美國只好自主研發鐳射晶體。2016年在KBBF晶體問世後的15年美國終於宣佈打破了中國的壟斷。但中國晶體技術當然沒有停滯不前,陳創天團隊又在2015年宣佈研發出了LSBO新型晶體,並有望成為更先進的鐳射晶體材料。陳老說過要把一生奉獻給科學、祖國和人民,他做到了,雖然陳老逝世一年之久,但他的貢獻與精神永存,讓我們向陳老致敬。