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中國雷射晶體技術全球第一,領先美國15年封鎖美國,美國狂追15年

作者:梁老師說事

一說起封鎖,卡脖子,印象中就是别人老是卡中國的脖子。

中國多會卡其他國家的脖子?

今天說的這個卡了美國脖子的雷射晶體技術,早在1990年中國就已經發現了。

90年?九十年代?

估計很多人都會小小的吃驚一把。

畢竟改革開放以後,中國人睜眼看世界,幾乎都是人家比中國先進。

不然也不會在全球大分工的時候,中國分到的是最基礎的工業環節。

什麼意思呢?

比如說鋼鐵這塊,中國負責把鐵礦石冶煉成粗鋼,一塊塊的鋼錠出口給日本。

日本再把這一塊塊的粗鋼,精煉一下,變成特種鋼再賣給中國。

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沒辦法技術不好,隻能從最基礎的幹起。

九十年代?技術能行?

其實吧?很多技術如果是從同一起跑線起跑,中國的技術還真就不差,甚至是可以引領世界。

但要說到人家跑了幾十年甚至幾百年,中國再跟着跑,那肯定落人後邊,想要追上,這就得需要一定的時間,甚至是要做到彎道超車。

而今天要說的這塊晶體技術,做到了更好,是因為另辟了一條賽道,中國人自己跑出來的。

是以當仁不讓,以至于美國都落後了十五年,也追了十五年,甚至中國都對美國進行了技術封鎖。

想要啊?

啊!

呵呵!不賣!

簡單的說就是這麼回事。

那麼今天就圍繞這個問題,來說一說。

中國的晶體發展

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就這塊雷射晶體,其實已經是中國的第三代産品。

說到這裡,解釋幾個概念。

雷射晶體,雷射都了解,那晶體呢?

晶體是一種很重要的功能性材料,它可以讓光、電、磁、力、熱等等的一些實體性能的産生,甚至是進行互相轉換中使用到的一種物質載體。

一聽這概念,就知道晶體在如今的生活中絕對是一個極其重要的材料。

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确實如此,比如說在二十世紀歸結出來的四大發明,半導體,內建電路也就是計算機、雷射、原子能,要是離開了晶體,基本上就停擺了。

最簡單的說世界上第一個半導體,就是在一塊鍺晶片上制作完成的。

而內建電路都知道是在一塊矽單晶上完成的。

第一台雷射呢?是誕生在一塊紅寶石晶體上。

如今的人造太陽的其中一條路徑,慣性限制核聚變也利用到了晶體技術。

是以掌握了晶體技術,就是掌握了很多裝置的鑰匙。

那麼關于晶體這件事還得從頭說起。

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話說早在上個世紀六十年代的時候,中國就開始在體上投入大量的精力進行研究。

帶隊的就是中國著名的化學家盧嘉錫,當時的情況可以說是很糟糕。

因為在這塊領域國外早就開始了,人家已經有幾十年的技術積累,中國想要迎頭趕上,幾乎是不可能的。

是以走的是老路,從模仿開始起步,可模仿也要畫骨畫髓畫出精氣神來。

光看進行模仿,也會遇到瓶頸。

這個時候,盧嘉錫就派出了陳創天來展開理論計算。

理論這東西是很厲害的,就像是科研中的燈火,用它照亮前方的迷霧,不讓你迷失在這個領域的黑暗中,走在正确的道路上。

那麼陳創天也是功夫不負有心人,使出了鐵杵磨成繡花針的能力,最終在1976拿出一套理論,叫做晶體非線性光學效應——陰離子基團理論。

這個名字太長了,長的一般人看到了都蹙眉。

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那麼原理就不解釋,畢竟看着就撓頭,涉及到了紫外線,可見光,近紅外波段等等。

總之一句話,陳創天走的這套理論和國外的同行完全的不一樣。

這就相當于一個領域的賽道,國外開辟了幾十年,又寬又好,可視度還不錯。

跟着這條跑道跑,是輕松,但領頭的不會是你,永遠是跑在前邊的那些人。

結果陳創天直接在旁邊開了一條新的賽道,中國人用這條賽道跑,難是難了點,但這條賽道中國人是領頭羊。

道理就是這個道理。

那麼現在陳創天的這套陰離子基團理論已經成為了全世界,在晶體研究中的一個具有非常重要指導意義的理論,它就像燈塔一樣告訴進來的研究人員,位置在哪裡,你得看着這套理論往前走。

最終中國人首先在這個領域中獲得了第一塊晶體,叫低溫相偏硼酸鋇晶體。

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1986年的時候,在美國舊金山舉辦的第十四屆國際量子電子學和雷射光電子會議上,中國拿出了這塊低溫互相偏硼酸鋇晶體。

當時參會的科學家一片嘩然,尤其是聽了整個光學性能資料之後,所有的科學家更是吃驚。

最後發展到什麼程度呢?

陳創天從發言台走下,就要出會場。

結果二百多個這方面領域的科學家,竟然有一半跟着陳創天出去了。

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對于下邊的會議内容他們沒有什麼興趣了,就想進一步的了解一下這塊晶體的詳細情況。

這就導緻這場會議的意外中斷。

從這個反應,就能看出來陳創天理論下研制出來的這塊晶體是多麼的厲害。

而且這塊晶體,以後被提及之時,都會說上一聲中國牌的晶體。

這就結束了嗎?

沒有,根本沒有。

中國人的特點就是,有了一步的發展,那麼還有沒有更進一步的發展呢?

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科研的路上,打到一個攔路虎,眼前沒有了,還非要再找一個,再打到。

于是陳創天回去之後,又開始了新的研發。

沒多久,又拿出了一塊晶體,叫三硼酸锂晶體。

一般人看這個名字感覺沒什麼,最多會表示一下,啊,這麼快?

但專業人士不這麼看,比如美國的利弗莫爾實驗室的艾默爾,在遇到陳創天的時候,就問:

從晶體是否容易生長的角度看,長出來的應該是四硼酸锂,而不應該是三硼酸锂。

為什麼?你們的試驗會長出三硼酸锂?

陳創天怎麼說呢?

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回答的很幹脆,中國科研人員用的是陰離子基團理論作為指導,是以在研究需要生長出什麼樣的硼酸锂之前,就利用這一理論進行了一個計算。

然後得到了一個結果,三硼酸锂要比四硼酸锂好,是以中國的科研人員就讓它長出了三硼酸锂。

就這麼簡單。

在往後,又用了差不多十年的時間,研究出了第三代晶體——氟代硼铍酸鉀晶體。

在這裡需要說明一下,目前國際上關于非線性光學晶體,共有四種,其中隻有一種是美國的杜邦公司發明的,其餘三種都是在陳創天的陰離子基團理論下,被中國發明出來的。

雖然中國現在有三個類型的此類晶體,其實在中國已經有好幾個系列,一共有二十多個品種。

技術封鎖問題。

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從上個世紀八十年代開始到九十年代初期,非線性光學晶體,中國的低溫相偏硼酸鋇基本上解決了一道科學難題,紫外諧波光有效功率的輸出問題。

那麼這個時候,立在所有科學家面前的是另外一堵牆——深紫外,也就是雷射波長短于二百納米的波段。

很多科學領域的名字聽不明白不要緊,關鍵是要知道這背後意味着什麼?

深紫外如果突破了,這就厲害了,相當于将精密化,實用化深紫外全固态雷射探測的鑰匙拿到了手裡。

直接就站到了這一領域的制高點。

那麼想要産生深紫外,這就離不開晶體這塊載體,而且還要找到适合深紫外的晶體。

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面對這個問題,很多科學家都拿起了武器開始挑戰。

陳創天也一樣,帶領着團隊,用上他創立的陰離子基團理論,發起了挑戰。

按照老規矩,先是計算,然後是看着計算的結果進行思考,最後是標明方向,一鼓作氣研究下去。

這就是後來的氟代硼铍酸鉀晶體,中國研發的第三代晶體,利用這塊晶體,直接就可以打破二百納米的雷射壁壘,吹散雷射界的一塊堅石。

東西好不好?

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當然好了,最高端的晶體,可以發射出最高端的雷射。

于是在2007年的時候,氟代硼铍酸鉀晶體被禁止對外出口了。

可以這麼說,這塊晶體,也成為了中國在高科技領域中,對美國說不的第一件事。

是以能站在科學的最前言,才能和别人說不。

進入到2008年,中國啟動了深紫外固态雷射源前沿裝備項目,一口氣就研制出了八台深紫外雷射科研裝備。

現在依托氟代硼铍酸鉀晶體,已經形成了一條嶄新的産業鍊,從晶體制造,到光源的設計,再到裝備的研發,然後是産業化,可謂是一條龍。

最值得一提的是,采訪陳創天的時候,陳創天說了這麼一句話:

“我覺得今天其他人很難複制我。”

就是這麼豪邁。

最後再說一些小插曲

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其實陳創天走陰離子基團理論,是實在沒有辦法選擇走的一條路。

怎麼回事?

當時研究紫外光譜區的時候,就一種材料——尿素。

這種材料容易潮解,不好用,這才有了要研究紫外光譜區的非線性光學晶體的想法。

有了這個想法之後,就開始尋找合适的材料,找到了一種,可這種材料的透光性不是很好。

然後又找了兩個月,才找到了一種基團,以此為基礎進行研發的。

這才有了後來非線性雷射晶體的大發展。

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