“中国晶体珍宝”——BBO晶体

BBO晶体，全称“低温相偏硼酸钡(β-BaB2O4)”，是中国科学院福建物质结构研究所(简称物构所)于1979年发明的一种性能极其优异的紫外非线性晶体，被誉为中国人按照自己的科学思想创造出来的第一块“中国牌”晶体。BBO晶体不仅具有优异的非线性光学效应，而且还有突出的电光效应，因而具有极高的应用价值。

BBO晶体的发明在国际上引起了巨大轰动。原来，德国科学家曾发表研究结果，认为BBO晶体是有对称心的晶体。一般认为，有对称心的晶体是不可能具有倍频效应的。德国人一向以精细缜密而著称于世，国际上还未曾有人对上述研究结果表示质疑。为了彻底搞清BBO晶体的晶胞参数，确定BBO晶体的晶体结构，物构所相关研究人员经过近一年废寝忘食的研究，终于以翔实的数据和无懈可击的实验证明了BBO晶体是无对称心的晶体(该研究成果于1982年在《中国物理学报》上发表)。

美国非线性光学晶体材料科学界在比较了新中国发现BBO晶体的研究小组和美国的研究情况之后，一些权威专家曾为“非线性光学材料研究方面的大部分新思想不是发源于美国”而感到担忧。事实上，BBO晶体优异的光学特性表现在以下几方面：

宽的相位匹配区间：409.6～3 500 nm；

宽的透光范围：190～3 500 nm；

大的倍频系数：约为KDP晶体的6倍；

高的激光损伤阈值：约10 GW/cm2(100 ps宽度，1 064 nm)；

高的光学均匀性：δn=10-6；

宽的温度带宽：约55 ℃。

由于以上特性，BBO晶体可用于Nd∶YAG晶体的二倍、三倍、四倍以及五倍频，Ti∶Sapphire和Alexandrite激光的二倍、三倍和四倍频，光学参量放大器(OPA)与光学参量振荡器(OPO)，氩离子、红宝石和Cu蒸汽激光器的倍频，以及全固态可调激光、超快脉冲激光、深紫外激光等高精尖激光技术研发领域，是世界上公认的优秀的二阶非线性光学晶体之一。

BBO晶体在深紫外和超快领域的应用能够变革性地推动下一代超高精度加工的发展。1988年，物构所成立了福建晶体技术开发公司(福建福晶科技股份有限公司前身，简称福晶科技)，自此开启了BBO晶体商业应用的征途。三十多年来，福晶科技持续不断地提升BBO晶体的内在品质，尤其是进一步降低紫外波段的吸收，让BBO晶体的发展之路越走越宽广。如今，福晶科技已经拥有近600台BBO晶体生长炉，生长的单晶毛坯可达1.2 kg以上，并拥有强大的BBO晶体器件冷加工及镀膜能力。BBO晶体作为福晶科技的拳头产品之一，已成为世界上顶尖的超快和OPO激光公司的首选，全球市场占有率高达70%以上。

图1 大尺寸BBO晶体及器件

图2 BBO晶体器件

(福建福晶科技股份有限公司 陈伟 供稿)