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今天我們單刀直入，來(lái)聊聊中科院旗下上市公司——福晶科技，其科研能力之強(qiáng)悍，足以突破你的想象極限。
今年以來(lái)，我們有許多的高新技術(shù)企業(yè)被美國(guó)制裁，福晶科技卻是美國(guó)少數(shù)無(wú)法制裁的企業(yè)，它們擁有的技術(shù)全球獨(dú)此一家，壟斷世界近20年。
美國(guó)一直以來(lái)渴望得到福晶科技的產(chǎn)品。然而，自2009年以來(lái)，福晶科技就已經(jīng)宣布對(duì)國(guó)外實(shí)施技術(shù)封鎖。
福晶科技為什么這么牛呢？當(dāng)然是有大佬坐鎮(zhèn)咯！
2001年10月，中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所(物構(gòu)所)與43位自然人共同出資組建了福建福晶科技有限公司，主要從事晶體材料及其器件的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于激光及光通訊領(lǐng)域。
因?yàn)殡`屬于中科院旗下，福晶科技的股東中有許多的大科學(xué)家，他們?yōu)楦＞峁┝嗽S多先進(jìn)的技術(shù)，其中就包括陳創(chuàng)天院士發(fā)現(xiàn)的KBBF晶體。
我們知道，激光技術(shù)被稱作是20世紀(jì)的四項(xiàng)重大發(fā)明之一，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，其已廣泛應(yīng)用于高科技領(lǐng)域，例如光顯示，光通信，生物醫(yī)療激光設(shè)備，激光先進(jìn)制造，航空航天、高能尖端武器等，因此，促進(jìn)激光技術(shù)的發(fā)展被世界各強(qiáng)國(guó)列為了國(guó)家級(jí)發(fā)展計(jì)劃，如美國(guó)的“激光核聚變計(jì)劃”、德國(guó)的“光學(xué)促進(jìn)計(jì)劃”、英國(guó)的“阿維爾計(jì)劃”、日本的“激光研究五年計(jì)劃”等。
激光晶體屬于激光設(shè)備的上游關(guān)鍵零部件，所有的激光設(shè)備，都離不了激光晶體，他們必須通過(guò)激光晶體的受激輻射，才能發(fā)射出特定頻率的激光。
當(dāng)前，激光技術(shù)迅猛發(fā)展，激光器也趨向于全固態(tài)，高效率，多功能和小型化方向發(fā)展，使得激光晶體作為高增益介質(zhì)對(duì)激光技術(shù)的研究和應(yīng)用過(guò)程中占據(jù)越來(lái)越重要的位置。
摻釹釩酸釔激光晶體
當(dāng)然了，實(shí)際使用情況更復(fù)雜，因?yàn)閷?duì)應(yīng)于不同的場(chǎng)景需求，很多時(shí)候還要增加一個(gè) " 轉(zhuǎn)換器 " ——非線性光學(xué)晶體，以此獲得各種不同波長(zhǎng)的激光。
雖然擁有了非線性光學(xué)晶體，但是波長(zhǎng)小于200nm的深紫外波段，一直是個(gè)神秘又難以逾越的坎，由于深紫外激光源的缺席，許多重要的科學(xué)研究只得擱置。因此，深紫外全固態(tài)激光器的研制也成為了眾多國(guó)家一直想要掌握的核心技術(shù)。
資料顯示，美國(guó)在70-80年代研究太空激光武器的時(shí)候曾研究深紫外波段的激光（176納米波長(zhǎng)）攔截來(lái)襲洲際導(dǎo)彈的可行性
直到上世紀(jì)90年代初，非線性光學(xué)晶體接連已經(jīng)將Nd：YAG激光波長(zhǎng)從近紅外拓展到可見(jiàn)光，甚至近紫外波長(zhǎng)區(qū)。這帶給人們一種隱約的希望：肯定也存在這樣一種非線性光學(xué)晶體材料，能使激光波長(zhǎng)拓展到深紫外光譜區(qū)。
1991年，陳創(chuàng)天院士利用國(guó)家撥款的15萬(wàn)元項(xiàng)目基金在發(fā)現(xiàn)硼酸鹽系列非線性光學(xué)晶體后，運(yùn)用分子設(shè)計(jì)工程學(xué)方法發(fā)現(xiàn)了KBBF晶體。5年后，他證實(shí)了此晶體可實(shí)現(xiàn)深紫外相干光輸出，最短波長(zhǎng)達(dá)到184.7nm。
陳創(chuàng)天院士
由此，人類開(kāi)啟了深紫外時(shí)代。
KBBF晶體的重要性有多高呢？KBBF晶體全稱為氟硼酸鈹鉀(KBe2BO3F2)，是一種非線性無(wú)機(jī)光學(xué)晶體，有中國(guó)科學(xué)院理化所經(jīng)過(guò)15年的研究首次開(kāi)發(fā)成功。這種晶體是目前唯一可通過(guò)直接倍頻方法實(shí)現(xiàn)深紫外諧波光輸出的非線性光學(xué)材料。
KBBF晶體能夠縮短激光的波長(zhǎng)，裝備該晶體的各種激光器能發(fā)出具有極窄頻寬的紫外光波，可測(cè)量固體電子能級(jí)的分辨率達(dá)到360微電子伏特;并可用于建造 超高分辨率光電子能譜儀、超導(dǎo)測(cè)量、光刻技術(shù)等前沿科學(xué)研究，對(duì)未來(lái)的微納米加工、生物醫(yī)學(xué)、激光電視等將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，KBBF晶體是國(guó)防和民用市場(chǎng)上都無(wú)法或缺的重要技術(shù)。
后來(lái)，陳創(chuàng)天院士研究組于2005年陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了RBBF、CBBF等非線性光學(xué)晶體，從而拿到了完整的KBBF族非線性光學(xué)系列晶體。而在此基礎(chǔ)上研發(fā)的深紫外全固態(tài)激光器， 中國(guó)是唯一能實(shí)用化制造國(guó)家。可以說(shuō)，達(dá)到深紫外波段的KBBF晶體技術(shù)，中國(guó)領(lǐng)先了美國(guó)15年。
深紫外全固態(tài)激光源平臺(tái)
2018年10月31日，陳創(chuàng)天院士在北京逝世，而這一天剛好是福晶科技成立17年的日子，陳創(chuàng)天院士領(lǐng)導(dǎo)的研究組和合作者相繼發(fā)明了被譽(yù)為“中國(guó)牌晶體”的非線性光學(xué)晶體BBO、LBO、KVVF、RBBF、CBBF等。
經(jīng)過(guò)多年努力，他和科研團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次生長(zhǎng)出可直接倍頻產(chǎn)生深紫外激光非線性光學(xué)晶體，并發(fā)明棱鏡耦合技術(shù)，他研發(fā)的KBBF晶體棱鏡耦合裝置。目前仍是該晶體唯一的實(shí)用化技術(shù)。
當(dāng)時(shí)美國(guó)幾家重要研究實(shí)驗(yàn)室和大學(xué)，例如IBM公司、斯坦福大學(xué)等都向中科院來(lái)函，要求提供KBBF棱鏡耦合器件。
他還率先發(fā)展出實(shí)用化的深紫外固態(tài)激光源。其中Nd:YVO4激光的6倍頻光源已成功的應(yīng)用于超高分辨率光電子能譜儀，并首次直接觀察到超導(dǎo)體在超導(dǎo)態(tài)時(shí)的超導(dǎo)能隙。讓我們一起深切緬懷陳創(chuàng)天院士。
當(dāng)然了，不僅僅是KBBF晶體，事實(shí)上，在激光晶體和非線性光學(xué)晶體領(lǐng)域，近幾十年以來(lái)，中國(guó)人的技術(shù)一直遙遙領(lǐng)先于全球。
陳創(chuàng)天院士發(fā)現(xiàn)的KBBF晶體技術(shù)僅福晶科技掌握，而 LBO、BBO、KTP 等全系列的非線性光學(xué)晶體也僅有福晶科技掌握。
其中，福晶科技LBO 晶體全球市場(chǎng)占率 60%，BBO 晶體全球市場(chǎng)市占率 40%，而且福晶已經(jīng)打造了一個(gè)由 " 原料合成－晶體生長(zhǎng)－定向－切割－粗磨－拋光－鍍膜 " 等工序構(gòu)成的完整產(chǎn)業(yè)鏈。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，上中下游一條龍服務(wù)，一點(diǎn)湯水都不給別人喝。
福晶科技
一開(kāi)始福晶科技還會(huì)對(duì)西方銷售KBBF晶體，但后來(lái)福晶科技發(fā)現(xiàn)KBBF晶體具有重要的戰(zhàn)略意義，2009年，福晶科技開(kāi)始對(duì)國(guó)外實(shí)施技術(shù)封鎖。
2009年美國(guó)《自然》雜志文章《中國(guó)藏起了這種晶體》報(bào)道中國(guó)禁運(yùn)KBBF晶體
由于KBBF晶體技術(shù)全球僅有我們掌握，美國(guó)國(guó)防研究和國(guó)土安全評(píng)估部門(mén)對(duì)此甚為煩惱。當(dāng)時(shí)美國(guó)《自然》雜志刊登文章稱，中國(guó)開(kāi)始禁運(yùn)KBBF晶體，將對(duì)美國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的研究產(chǎn)生嚴(yán)重影響，呼吁開(kāi)始研制美國(guó)自己的KBBF晶體。
美國(guó)《自然》雜志文章刊登陳創(chuàng)天院士和他的KBBF晶體，文章中提到，美國(guó)曾試圖重金聘請(qǐng)陳院士到美國(guó)，被陳創(chuàng)天院士拒絕
這之后，KBBF晶體在西方就成為了稀缺物品，美國(guó)科羅拉多大學(xué)博爾德分校的固態(tài)物理學(xué)家Daniel Dessau之前通過(guò)合作得到了一塊KBBF晶體。因?yàn)樵摼w有一定的使用壽命，Dessau只將其用于最重要的實(shí)驗(yàn)。美國(guó)布克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室凝聚態(tài)物理學(xué)家Peter Johnson稱陳創(chuàng)天院士也曾允諾給他一塊KBBF，但因限制未能兌現(xiàn)。
也正是從2009年開(kāi)始，美國(guó)政府開(kāi)始直接對(duì)APC公司已經(jīng)8年的KBBF項(xiàng)目撥款，項(xiàng)目啟動(dòng)資金約15萬(wàn)美元，此后又在2011年追加50萬(wàn)美元，完成了項(xiàng)目相關(guān)預(yù)研。此后進(jìn)入正式的研制開(kāi)發(fā)階段，迄今項(xiàng)目耗資“數(shù)百萬(wàn)美元”（具體數(shù)字沒(méi)有查詢到）。
總共花費(fèi)了整整15年的時(shí)間，2016年，美國(guó)APC（先進(jìn)光學(xué)晶體）公司網(wǎng)站發(fā)布聲明，宣布該公司與克萊門(mén)森大學(xué)合作，研制出氟代硼鈹酸鉀晶體（KBBF），這種激光晶體能夠用于制造深紫外激光器。
美國(guó)APC公司研制的KBBF晶體
該公司聲明稱，他們制造的晶體可以與中國(guó)制造的晶體相媲美，在部分關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域超過(guò)中國(guó)同類材料。聲明中表示，這種晶體將提高美國(guó)探測(cè)國(guó)防威脅的能力，同時(shí)也將為科學(xué)研究和測(cè)量技術(shù)提供新的能力，這種材料被認(rèn)為是“游戲規(guī)則改變者”。
美國(guó)APC公司發(fā)表研制成功KBBF晶體聲明
不過(guò)早在2015年，中國(guó)福建物構(gòu)所發(fā)現(xiàn)新型無(wú)鈹深紫外非線性光學(xué)晶體材料LSBO。
中科院表示：深紫外激光由于波長(zhǎng)短、能進(jìn)行更高精度加工的優(yōu)點(diǎn)，在半導(dǎo)體光刻、激光光電子能譜儀和激光切割上具有重要的應(yīng)用。目前，KBe2BO3F2（KBBF）是唯一能實(shí)際輸出深紫外激光的非線性光學(xué)（NLO）晶體，但是，KBBF含劇毒鈹元素且其晶體層狀生長(zhǎng)習(xí)性嚴(yán)重，因此，急需探索新型深紫外NLO晶體材料。
所以福建物構(gòu)所中科院光電材料化學(xué)與物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室羅軍華課題組在國(guó)家自然科學(xué)優(yōu)秀青年基金和趙三根副研究員主持的海西研究院“春苗”人才專項(xiàng)等項(xiàng)目資助下，經(jīng)過(guò)不懈探索，發(fā)現(xiàn)了新型無(wú)鈹深紫外非線性光學(xué)晶體材料LSBO。
LSBO晶體既具有適中的雙折射率，能夠?qū)崿F(xiàn)有效相位匹配倍頻輸出，又具有比KBBF更大的非線性光學(xué)效應(yīng)（2.0倍KDP，約相當(dāng)于KBBF的1.6倍），并且還顯著克服了KBBF晶體所具有的明顯層狀生長(zhǎng)習(xí)性。
福建物構(gòu)所深紫外非線性光學(xué)晶體材料研究獲進(jìn)展
LSBO晶體的光學(xué)透過(guò)范圍低至186 nm，且不吸潮、硬度適中、易加工。該晶體有別于傳統(tǒng)的硼鈹酸鹽深紫外非線性光學(xué)材料，將成為為下一代深紫外非線性光學(xué)優(yōu)秀候選材料，代表了該領(lǐng)域的一個(gè)新發(fā)展方向。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)好多年努力，美國(guó)終于打破了中國(guó)激光晶體封鎖 然而中國(guó)新一代晶體已經(jīng)成功。
另外，雖然美國(guó)成功研發(fā)了KBFF晶體，但是距離實(shí)際應(yīng)用還有一段時(shí)間，而到那時(shí)，我們的LSBO晶體實(shí)用化都已經(jīng)走上日程了。
可以說(shuō)，美國(guó)直接比我們落后了整整一代的差距，我們應(yīng)該為我們的研發(fā)人員所取得的成績(jī)而感到驕傲，也希望他們可以取得更加燦爛的成就，助力中國(guó)科技大發(fā)展。
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