“中国晶体珍宝”
——KBBF晶体

曾经有一个年代——那是二十世纪八九十年代，

曾经有一批大师——他们为中国晶体事业鞠躬尽瘁，

曾经有一批晶体——在国际上被誉为“中国牌”晶体，

值《人工晶体学报》创刊50周年之际，

谨以“中国牌”晶体系列封面向大师们致敬！

——题记

2009年，Nature杂志对中国科学院理化技术研究所陈创天院士进行了专访，并以“藏匿的中国晶体珍宝”为题，对陈院士率领团队研发的深紫外非线性光学晶体进行了报道，称“这是一块完美的晶体，它可以使整个领域向前发展……，其他国家在晶体生长方面的研究目前看来还无法缩小与中国的差距”。该晶体就是氟硼铍酸钾，简称KBBF，被誉为第三块“中国牌”晶体。它可以直接倍频产生波长小于200 nm的深紫外激光，是迄今为止唯一实用化的深紫外非线性光学晶体，打破了国际激光界长期以来保持的200 nm壁垒，为人类探索物质世界提供了有力工具，在基础科学、生命科学、材料科学以及精密加工等高技术领域具有十分诱人的应用前景。

KBBF晶体的研究和发现可追溯至二十世纪八九十年代，那是中国晶体发展的辉煌时代，也是成果累出的时代。八十年代后期，在偏硼酸钡(BBO)晶体和三硼酸锂(LBO)晶体实现产业化后，为解决这两种晶体不能实现深紫外倍频光输出的缺点，陈创天院士(当时在中国科学院福建物质结构研究所工作)并没有停止探索的步伐，他运用“阴离子基团理论”预测无机化合物数据库中的KBBF是一种优秀的深紫外非线性光学晶体，从此将非线性光学晶体的研究推向深紫外波段。1996年，陈创天院士和许祖彦院士(当时在中国科学院物理研究所工作)开创性地用水作匹配液，在5 mm×5 mm×0.2 mm的KBBF薄片晶体上贴石英棱镜，在香港科技大学的可调谐激光器上通过倍频方式首次实现了深紫外激光输出，实验证实了该晶体为深紫外非线性光学晶体。

然而，KBBF晶体独特的层状生长习性使其在Z方向不易长厚，难以获得实际应用。为此，陈创天院士联合山东大学蒋民华院士团队进行晶体生长技术攻关，终于取得突破，生长出厚度达到2 mm的KBBF单晶；此后又与许祖彦院士团队合作发明了KBBF棱镜耦合器件及技术，首次实现了钕离子激光六倍频177.3 nm的输出。

进入二十一世纪以来，在中国科学院理化技术研究所的支持下，几经不懈努力，陈创天院士团队发展了“局域自发成核技术”，成功克服了大尺寸KBBF晶体生长难关，晶体厚度达到3.8 mm，使得KBBF晶体走向实用化，实现了多种波长的有效深紫外激光输出。中国科学院理化技术研究所凭借KBBF晶体及棱镜耦合技术，使我国成为世界唯一能研制高精密、实用化深紫外全固态激光器的国家。他们牵头成功研发了14种共计20余台前沿科学仪器，并在其上取得了突出的科研成果，形成了“材料-器件-装备-科研-产业化”的创新驱动链。由于KBBF晶体在前沿科学和国家重大工程等领域有重要应用，我国对KBBF晶体及相关技术进行出口管制。

从性能预测，到晶体生长技术突破，再到开发实用化的棱镜耦合器件并成功应用于光电子能谱仪等先进科学仪器，深紫外非线性光学晶体KBBF的研究历经30余年，倾注了中国数代科技工作者的心血，是我国科技界引以为豪的杰出成就，也是中国晶体科学家为世界科技发展做出的又一杰出贡献。随着KBBF晶体逐步产业化，未来将在先进科学仪器制造、半导体光刻等诸多领域得到更广泛的应用。