红、橙、黄、绿、青、蓝、紫
不同波长的光呈现出的不同色彩
共同构成了缤纷多彩的世界
但在人类肉眼看不到的地方
有这样一道光牵动着科学家们的心
这就是波长小于200纳米的深紫外光
深紫外光具有波长短、能量分辨率高、
光子通量密度大等优势
但由于技术难度较大
深紫外激光源长期缺席
使许多重要的科学实验不得不暂时搁置
直到中国科学家们率先推开200纳米的大门
2001年
我国人工晶体专家陈创天带领团队
成功研制出实用的
氟代硼铍酸钾（KBBF）晶体
这是世界唯一
能直接倍频产生深紫外激光的非线性光学晶体
而激光专家许祖彦
从上世纪80年代末
就怀着“填补空白”的初心
埋头探索深紫外激光器
一位手握晶体技术，一位手握激光技术
两人一拍即合
联手共闯深紫外“无人区”
▲KBBF族晶体和光胶棱镜耦合器件。
要想发展深紫外激光器
得先找到有实用需求的用户
三年时间里，许祖彦跑遍大江南北
在全国十几个研究机构“推销”深紫外激光
却总是无功而返
一筹莫展之时
两封邮件带来转机
彼时中国科学院物理研究所研究员周兴江
刚访学归来
正苦于国内没有适用的同步辐射光源装置
2004年5月
他无意间看到陈创天和许祖彦发表的论文
灵光乍现
“我的研究能不能用深紫外激光器实现呢？”
周兴江赶忙发送了两封邮件
就这样
他成了深紫外激光器第一位合作者
2006年底
国际首台“真空紫外激光角分辨光电子能谱仪”
研制成功
2007年
“深紫外固态激光源前沿装备研制”（一期项目）
成功入选“国家重大科研装备项目”试点专项
目标是研制8类实用化、精密化深紫外固态激光源
▲陈创天介绍项目情况。
作为深紫外固态激光器研制链条的起点
KBBF晶体至关重要
但由于体积小
无法采用传统“晶种法”
自然生长状态下的晶体厚度只有0.1毫米
无法满足实验需求
2004年加入陈创天团队的
中国科学院理化技术研究所研究员王晓洋
采用“炉海战术”
安排一堆炉子，并创造了不同的生长条件
每过四个月，长出一炉晶体
“开盲盒”时
结果总是不尽如人意
2006年下半年
连续两个周期长出满足实用需求的晶体
喜悦还没褪去，良品率又急剧下降
王晓洋思来想去
发现是晶体原料的影响
他痛定思痛，决定从头制备原料
终于
2013年一期项目验收时
在国际上首次实现了
批量生长大尺寸、高质量KBBF晶体
▲2013年9月，许祖彦作项目研制总报告。
晶体攻关的同时
激光器研制也同步展开
当时国际上鲜有人涉足这一领域
许祖彦大胆设想：
如果能用KBBF晶体将1064纳米激光进行六倍频
就能产生波长177.3纳米的深紫外激光
要实现这一目标
必须将晶体和棱镜无缝组装在一起
但花了两年多的时间
许祖彦都没找到既能将其粘在一起
又能透过深紫外光的光学胶
既然没有，那就自己造
团队发明了光胶专利技术
用一种特殊工艺
将KBBF晶体和棱镜表面打磨光滑
利用分子间作用力将其紧紧耦合在一起
发明了全球首个KBBF晶体棱镜耦合装置
首次将全固态激光波长缩短至177.3纳米
▲2013年9月，工作人员在操作深紫外激光光化学反应仪。
KBBF晶体与激光器技术被逐一攻克后
“定制化”的深紫外固态激光装置平台越来越多
从2007年一期项目启动
到2023年二期项目验收
我国科学家自主研制
16种20台深紫外固态激光源前沿科研仪器
覆盖材料、物理、化学、
生命、信息、资环六大领域
经过十五年的探索
我国深紫外科研仪器设备已初步形成
“深紫外晶体—激光源—前沿装备
—科学研究—产业化”
自主创新链
时至今日，科学家们仍在持续探索
如何推进深紫外固态激光装置的产业化
研制出更多品种的深紫外激光源
▲深紫外全固态激光光发射电子显微镜 。本文图片均为中国科学院理化技术研究所提供
面对未来无限的应用可能
许祖彦反复强调：
“大型科学仪器的突破是
国家、中国科学院、各科研机构共同协作的成果
是集体智慧的结晶
无论未来怎样发展，这一点不会变。”
阅读全文请见
来源：中国科学报
责任编辑：王颖
