近年來，激光的應用越來越廣泛。在醫學領域，人們可以使用激光治療儀切割腫瘤；在科研上，人們可以使用激光顯微鏡探尋微生物的奧秘。而這一切，都離不開激光高科技產業的核心人工非線性光學晶體。
中科院理化所在非線性光學晶體開發和應用方面有著豐富的經驗，其中，由中科院院士陳創天帶頭研發的LBO、KBBF晶體更是名揚海內外。一個合格的晶體器件到底是怎樣產生的？近日，筆者就此探訪了該所的中科院功能晶體與激光技術重點實驗室。
走進中科院理化所1號樓大門，直行右拐，一扇緊閉的大門背后，就是該所對人工晶體進行加工、打磨的實驗區域。人工晶體研究發展中心高級工程師范飛鏑站在門口，將記者領進各個實驗室參觀。
工作人員介紹說，生產一枚合格的人工晶體首先需要準備生產晶體的原料，然后放入晶體生長爐，通過專門的設備加溫加熱后，晶體種子就會慢慢生長。這一過程，長的需要兩三個月，“人工晶體長得越大，純度越高，缺陷越少，工業應用就越好”。
剛剛生長出來的人工晶體形狀各異，需要工作人員定向切割，初步確定其形狀和尺寸，之后，它會被送到人工晶體后加工實驗室作進一步處理。
“處理、加工的過程至少需要三道工序，即粗磨、精磨、拋光。”范飛鏑邊說邊帶記者走進晶體加工房間，幾名年輕的工作人員身穿白大褂，正在一絲不茍地工作。
在一個長方形的工作臺上，裝有沙子、汽油、酒精和水的瓶子一字排開，中間有幾個凹陷下去的“坑洞”，里面伸出一個褐色的圓盤，根據工序要求的不同，該圓盤既可以是磨盤，也可以是拋光盤。
“這是磨拋機，晶體的加工主要靠它。”范飛鏑介紹說，在對送進來的晶體進行粗磨時，工作人員會使用沙子等輔助工具，進行人工打磨，將其磨到一定的尺寸和形狀，這一過程一般需要半個小時。精磨主要是為晶體拋光作準備，去掉表面的各種痕跡；拋光時需要使用拋光液，一般一個面要花費半天到一天的時間。
采訪期間，一名女性工作人員正坐在左側靠墻的角落，使用拋光盤，對一枚晶體進行拋光。她不時拿出放大鏡，仔細查看晶體表面的光潔度，看是否有劃痕或者麻點等缺陷。“一般處理完的晶體都不大”，范飛鏑給記者展示了三個成品，每個都只有指甲那么大，看上去十分透明。
在實驗室的右側，擺放著幾臺平面干涉儀、輪廓儀，這些都是晶體拋光完畢后做相關檢驗的設備。
“干涉儀可以檢測晶體的平面度，輪廓儀主要檢驗晶體邊緣的角度。每一枚晶體的要求都不一樣，如果相關數據達不到要求，我們就需要重新打磨。”范飛鏑說。
“現在，我們所陳創天院士帶隊研制出來LBO、KBBF晶體，都是我們實驗室處理的。對于處理人工晶體，我們已經積累了六七年的經驗。”范飛鏑說，作為全固態深紫外激光器核心技術之一，KBBF晶體和其他晶體比較，硬度相對較軟，加工難度更大，需要處理的時間更長。
一枚晶體在經過檢測之后，是否可以直接送往采購的實驗室呢？答案是否定的，它還需要經過鍍膜工序。
在隔壁的房間里，兩臺外表看上去和金屬箱子沒有區別的鍍膜機靜靜地躺在角落。晶體加工完畢后，馬上被送到這個房間進行處理。按照晶體不同的用途，工作人員使用鍍膜機給它鍍上3到7層的光學薄膜。
“這項工作一般需要兩個人。我們首先要用熱蒸發的方式，把準備的膜料變成蒸汽，再沉積在晶體表面。”范飛鏑介紹說，這項工作需要的技術比較高，因為光學薄膜的厚度、化學成分、微觀結構等很多因素都會影響其增透作用，“處理下來大約需要一到兩天”。在經過定向切割、后加工、鍍膜這三個過程后，一枚合格的人工晶體器件就“新鮮出爐”了。
“我們實驗室生產的晶體，主要還是為科研服務。尤其是可產生深紫外激光源的KBBF晶體，是我們理化所的拳頭產品，也是我們加工工作的重點和難點。畢竟，中國處于領先地位，而且限制出口的東西不多。”范飛鏑說，“未來，我們會加強大尺寸人工晶體的后加工能力。”
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