■本報(bào)記者 彭科峰
近年來,，激光的應(yīng)用越來越廣泛,。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)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(chǎn)業(yè)的核心——人工非線性光學(xué)晶體,。
中科院理化所在非線性光學(xué)晶體開發(fā)和應(yīng)用方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，其中,，由中科院院士陳創(chuàng)天帶頭研發(fā)的LBO,、KBBF晶體更是名揚(yáng)海內(nèi)外。一個(gè)合格的晶體器件到底是怎樣產(chǎn)生的,？近日,，《中國科學(xué)報(bào)》記者就此探訪了該所的中科院功能晶體與激光技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。
走進(jìn)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(jìn)行加工,、打磨的實(shí)驗(yàn)區(qū)域,。人工晶體研究發(fā)展中心高級工程師范飛鏑站在門口，將記者領(lǐng)進(jìn)各個(gè)實(shí)驗(yàn)室參觀,。
工作人員介紹說,，生產(chǎn)一枚合格的人工晶體首先需要準(zhǔn)備生產(chǎn)晶體的原料，然后放入晶體生長爐，通過專門的設(shè)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(gè)月,，“人工晶體長得越大，純度越高,，缺陷越少,，工業(yè)應(yīng)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(shí)驗(yàn)室作進(jìn)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,?！狈讹w鏑邊說邊帶記者走進(jìn)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(gè)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(gè)凹陷下去的“坑洞”,，里面伸出一個(gè)褐色的圓盤,，根據(jù)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(jī)，晶體的加工主要靠它,?！狈讹w鏑介紹說，在對送進(jìn)來的晶體進(jìn)行粗磨時(shí),，工作人員會使用沙子等輔助工具,，進(jìn)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(gè)小時(shí),。精磨主要是為晶體拋光作準(zhǔn)備,，去掉表面的各種痕跡；拋光時(shí)需要使用拋光液,，一般一個(gè)面要花費(fèi)半天到一天的時(shí)間,。
采訪期間，一名女性工作人員正坐在左側(cè)靠墻的角落,，使用拋光盤,，對一枚晶體進(jìn)行拋光。她不時(shí)拿出放大鏡,，仔細(xì)查看晶體表面的光潔度,，看是否有劃痕或者麻點(diǎn)等缺陷?！耙话闾幚硗甑木w都不大”,，范飛鏑給記者展示了三個(gè)成品，每個(gè)都只有指甲那么大,，看上去十分透明,。
在實(shí)驗(yàn)室的右側(cè)，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(guān)檢驗(yàn)的設(shè)備。
“干涉儀可以檢測晶體的平面度,，輪廓儀主要檢驗(yàn)晶體邊緣的角度,。每一枚晶體的要求都不一樣，如果相關(guān)數(shù)據(jù)達(dá)不到要求,，我們就需要重新打磨,。”范飛鏑說,。
“現(xiàn)在,，我們所陳創(chuàng)天院士帶隊(duì)研制出來LBO、KBBF晶體,，都是我們實(shí)驗(yàn)室處理的,。對于處理人工晶體，我們已經(jīng)積累了六七年的經(jīng)驗(yàn),?！狈讹w鏑說，作為全固態(tài)深紫外激光器核心技術(shù)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(shí)間更長,。
一枚晶體在經(jīng)過檢測之后,，是否可以直接送往采購的實(shí)驗(yàn)室呢？答案是否定的,，它還需要經(jīng)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(qū)別的鍍膜機(jī)靜靜地躺在角落,。晶體加工完畢后,，馬上被送到這個(gè)房間進(jìn)行處理。按照晶體不同的用途,，工作人員使用鍍膜機(jī)給它鍍上3到7層的光學(xué)薄膜。
“這項(xiàng)工作一般需要兩個(gè)人,。我們首先要用熱蒸發(fā)的方式,，把準(zhǔn)備的膜料變成蒸汽，再沉積在晶體表面,?！狈讹w鏑介紹說，這項(xiàng)工作需要的技術(shù)比較高,，因?yàn)楣鈱W(xué)薄膜的厚度,、化學(xué)成分、微觀結(jié)構(gòu)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(jīng)過定向切割、后加工,、鍍膜這三個(gè)過程后,，一枚合格的人工晶體器件就“新鮮出爐”了。
“我們實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)的晶體,，主要還是為科研服務(wù),。尤其是可產(chǎn)生深紫外激光源的KBBF晶體，是我們理化所的拳頭產(chǎn)品,，也是我們加工工作的重點(diǎn)和難點(diǎn),。畢竟，中國處于領(lǐng)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(qiáng)大尺寸人工晶體的后加工能力,。”
