“中國晶體珍寶”
——KBBF晶體

曾經有一個年代——那是二十世紀八九十年代，

曾經有一批大師——他們為中國晶體事業鞠躬盡瘁，

曾經有一批晶體——在國際上被譽為“中國牌”晶體，

值《人工晶體學報》創刊50周年之際，

謹以“中國牌”晶體系列封面向大師們致敬！

——題記

2009年，Nature雜志對中國科學院理化技術研究所陳創天院士進行了專訪，并以“藏匿的中國晶體珍寶”為題，對陳院士率領團隊研發的深紫外非線性光學晶體進行了報道，稱“這是一塊完美的晶體，它可以使整個領域向前發展……，其他國家在晶體生長方面的研究目前看來還無法縮小與中國的差距”。該晶體就是氟硼鈹酸鉀，簡稱KBBF，被譽為第三塊“中國牌”晶體。它可以直接倍頻產生波長小于200 nm的深紫外激光，是迄今為止唯一實用化的深紫外非線性光學晶體，打破了國際激光界長期以來保持的200 nm壁壘，為人類探索物質世界提供了有力工具，在基礎科學、生命科學、材料科學以及精密加工等高技術領域具有十分誘人的應用前景。

KBBF晶體的研究和發現可追溯至二十世紀八九十年代，那是中國晶體發展的輝煌時代，也是成果累出的時代。八十年代后期，在偏硼酸鋇(BBO)晶體和三硼酸鋰(LBO)晶體實現產業化后，為解決這兩種晶體不能實現深紫外倍頻光輸出的缺點，陳創天院士(當時在中國科學院福建物質結構研究所工作)并沒有停止探索的步伐，他運用“陰離子基團理論”預測無機化合物數據庫中的KBBF是一種優秀的深紫外非線性光學晶體，從此將非線性光學晶體的研究推向深紫外波段。1996年，陳創天院士和許祖彥院士(當時在中國科學院物理研究所工作)開創性地用水作匹配液，在5 mm×5 mm×0.2 mm的KBBF薄片晶體上貼石英棱鏡，在香港科技大學的可調諧激光器上通過倍頻方式首次實現了深紫外激光輸出，實驗證實了該晶體為深紫外非線性光學晶體。

然而，KBBF晶體獨特的層狀生長習性使其在Z方向不易長厚，難以獲得實際應用。為此，陳創天院士聯合山東大學蔣民華院士團隊進行晶體生長技術攻關，終于取得突破，生長出厚度達到2 mm的KBBF單晶；此后又與許祖彥院士團隊合作發明了KBBF棱鏡耦合器件及技術，首次實現了釹離子激光六倍頻177.3 nm的輸出。

進入二十一世紀以來，在中國科學院理化技術研究所的支持下，幾經不懈努力，陳創天院士團隊發展了“局域自發成核技術”，成功克服了大尺寸KBBF晶體生長難關，晶體厚度達到3.8 mm，使得KBBF晶體走向實用化，實現了多種波長的有效深紫外激光輸出。中國科學院理化技術研究所憑借KBBF晶體及棱鏡耦合技術，使我國成為世界唯一能研制高精密、實用化深紫外全固態激光器的國家。他們牽頭成功研發了14種共計20余臺前沿科學儀器，并在其上取得了突出的科研成果，形成了“材料-器件-裝備-科研-產業化”的創新驅動鏈。由于KBBF晶體在前沿科學和國家重大工程等領域有重要應用，我國對KBBF晶體及相關技術進行出口管制。

從性能預測，到晶體生長技術突破，再到開發實用化的棱鏡耦合器件并成功應用于光電子能譜儀等先進科學儀器，深紫外非線性光學晶體KBBF的研究歷經30余年，傾注了中國數代科技工作者的心血，是我國科技界引以為豪的杰出成就，也是中國晶體科學家為世界科技發展做出的又一杰出貢獻。隨著KBBF晶體逐步產業化，未來將在先進科學儀器制造、半導體光刻等諸多領域得到更廣泛的應用。