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激光晶體

陳創(chuàng)天獲國際晶體生長協(xié)會最高獎:中國晶如何走向世界

星之球科技 來源:中國科學(xué)報2013-08-22 我要評論(0 )   

8月14日,2013年度國際晶體生長協(xié)會最高獎之一Laudise獎在波蘭華沙正式頒發(fā),中國科學(xué)院院士、中科院理化所研究員陳創(chuàng)天獲獎。這是中國科學(xué)家獲得的首個國際晶體生長協(xié)...

         8月14日,2013年度國際晶體生長協(xié)會最高獎之一Laudise獎在波蘭華沙正式頒發(fā),中國科學(xué)院院士、中科院理化所研究員陳創(chuàng)天獲獎。這是中國科學(xué)家獲得的首個國際晶體生長協(xié)會最高獎。

 

  國際晶體生長協(xié)會每3年評獎一次,最高獎有Frank獎和Laudise獎兩類,其中,F(xiàn)rank獎獎勵理論貢獻(xiàn)者,Laudise獎獎勵實驗和應(yīng)用貢獻(xiàn)者。陳創(chuàng)天此次榮膺Laudise獎是因其在新型非線性光學(xué)晶體發(fā)現(xiàn)方面,尤其是對BBO、LBO和KBBF晶體發(fā)現(xiàn)和發(fā)展方面的貢獻(xiàn)。記者了解到,此次會議頒發(fā)的Frank獎由日本科學(xué)家獲得。

 

  在接受《中國科學(xué)報》記者專訪時,陳創(chuàng)天百感交集。他認(rèn)為,自己能夠獲獎,與國家聲望不斷提升有關(guān),“2010年,國際晶體生長會議首次在中國召開就是證明”。其次,他要感謝國家對這一領(lǐng)域超過三十年的長期支持,保證了人工晶體生長研究的連續(xù)性;另外,他之所以能夠不斷研制出新的晶體,是因為中科院理化所和自己的研究團(tuán)隊一直保持著良好的學(xué)風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng),“要做別人做不到的事情,關(guān)鍵是要有好的學(xué)風(fēng)。不要只會寫論文,而要善于研制對國家、對國際科學(xué)界有用的東西”。

 

  據(jù)悉,這次在華沙舉行的國際會議于8月11日開幕,16日結(jié)束。會議舉辦之前,有4位在晶體生長領(lǐng)域卓有聲望的科學(xué)家向協(xié)會推薦了陳創(chuàng)天。

 

  “中國牌晶體”這樣走向世界——記晶體材料專家陳創(chuàng)天院士的晶體研究之路

 

  陳創(chuàng)天 材料科學(xué)專家,現(xiàn)任中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員,博士生導(dǎo)師,北京人工晶體研究發(fā)展中心主任,國家“973計劃”項目(2006~2010年)“光電功能晶體結(jié)構(gòu)性能、分子設(shè)計、微結(jié)構(gòu)設(shè)計與制備過程的研究”課題負(fù)責(zé)人,“深紫外全固態(tài)激光源前沿裝備自主研制工程”重大專項首席科學(xué)家(2006~2010年)。1990年當(dāng)選為第三世界科學(xué)院院士。2003年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。

 

  響應(yīng)祖國號召:到邊疆去

  1937年2月18日,陳創(chuàng)天出生于奉化斗門頭的一個知識分子家庭。小時候他就非常喜歡自然科學(xué)。1956年,國家需要大量的科技人才,黨中央提出了向科學(xué)進(jìn)軍,陳創(chuàng)天以第一志愿考入了錄取分?jǐn)?shù)線全國最高的北京大學(xué)物理系。50年代的北京大學(xué)物理系集中了一大批揚(yáng)名海內(nèi)外的著名學(xué)者:王昆、王竹溪、胡寧、楊立民、郭得仁……嚴(yán)格的基礎(chǔ)教育、優(yōu)良的師資、濃厚的科學(xué)研究氛圍、民主的學(xué)風(fēng),使陳創(chuàng)天受到了國際一流的訓(xùn)練。

 

  1962年陳創(chuàng)天大學(xué)畢業(yè),他的老師胡寧教授推薦他去剛組建的中科院華東物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所(現(xiàn)改名為福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所),盡管當(dāng)時相對于北京來說,福建是對臺前線、是偏遠(yuǎn)地區(qū),但陳創(chuàng)天一想,這也是為了響應(yīng)黨的號召支援邊疆呀!他服從組織安排去了福建,從此開始了他一生堅持不懈的研究工作。逆境中堅持不懈

 

  當(dāng)時的福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所專門研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)(在原子、分子層次)和宏觀性能之間的相互關(guān)系,剛到所里,所長盧嘉錫教授就要求陳創(chuàng)天“為將來著想,從現(xiàn)在開始學(xué)習(xí)化學(xué)”?;谶@一建議,陳創(chuàng)天用了三年的時間全面系統(tǒng)地掌握了量子化學(xué)等理論知識,這使他不僅有了扎實的物理理論基礎(chǔ),又有了很好的化學(xué)理論基礎(chǔ)。這是他后來從事晶體材料研究的一個重要前提。隨后,陳創(chuàng)天選擇了非線性光學(xué)晶體材料結(jié)構(gòu)與性能相互關(guān)系研究、新型非線性光學(xué)晶體探索兩個重要方向,并從1967年開始進(jìn)行非線性光學(xué)晶體宏觀光學(xué)性能和微觀電子結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系的理論計算,到1968年初步形成了晶體非線性光學(xué)效應(yīng)的陰離子基團(tuán)理論框架。

 

  1968年,正值文化大革命高潮時期,所有學(xué)術(shù)刊物都被???,他計算出結(jié)果后,既無人討論,也不能發(fā)表,工宣隊甚至告誡他“理論計算也被看成是修正主義,必須停止”。陳創(chuàng)天面臨著被重新安排工作的兩種選擇:要么下鄉(xiāng)參加勞動,要么去實驗室“拉晶體”。

 

  為了使研究工作不至于中斷,陳創(chuàng)天選擇了留在實驗室。不過他得暫時放棄理論研究,轉(zhuǎn)向?qū)嶒炑芯?mdash;—也就是參與非線性光學(xué)晶體生長工作和性能測試的工作,這項工作一直堅持到70年代中期。

 

  也正是如此的堅持,在1978年3月,在鄧小平親自主持召開的全國科學(xué)大會上,陳創(chuàng)天被推選為先進(jìn)個人,并以福建省代表的身份上臺領(lǐng)獎。全國科學(xué)大會的召開,對我國科技發(fā)展有著里程碑式的意義,改革開放的春風(fēng)也給陳創(chuàng)天帶來了科學(xué)研究事業(yè)的春天。

 

  “中國牌晶體”走向世界

  1974年,在盧嘉錫院士的帶領(lǐng)下,物構(gòu)所冒著風(fēng)險在福州召開了全國晶體生長學(xué)術(shù)會議。在會上,參會者們提出這么一個思想:“現(xiàn)在世界上所有的非線性光學(xué)晶體材料都是國外發(fā)現(xiàn)的,我們總是跟著國外走,這樣是不行的,我們一定要有自己晶體。一定要有自己的創(chuàng)新。但當(dāng)時所有晶體材料都是像貝爾實驗室那樣的國際頂尖的科研單位搞出來的,我們行嗎?”大家都有些信心不足。當(dāng)時盧嘉錫教授說了一句話“我不下地獄,誰下地獄”。會后,物構(gòu)所上下一心,決心要做就做自己的晶體材料。

 

  1977年陳創(chuàng)天正式被盧嘉錫所長任命為非線性光學(xué)材料探索組組長,開始了系統(tǒng)的探索。1979年他們發(fā)現(xiàn)低溫相偏硼酸鋇,也就是β—BaB2O4(簡稱BBO),可能是一個新的非線性光學(xué)晶體。在此基礎(chǔ)上,又經(jīng)過3年的努力,終于確定BBO晶體是一個很有應(yīng)用前景的紫外非線性光學(xué)晶體。

 

  1986年5月,在舊金山召開的激光電光會議上,陳創(chuàng)天代表中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所和斯坦福大學(xué)應(yīng)用物理系作了有關(guān)BBO晶體非線性光學(xué)性能的報告,引起了轟動,一百多人參加的會議,卻有四五十人來詢問情況。這次會議后,BBO晶體正式被國際學(xué)術(shù)界認(rèn)可為一個優(yōu)秀的非線性光學(xué)晶體。兩年后陳創(chuàng)天又報告發(fā)現(xiàn)了LBO(LiB3O5)晶體。由于BBO、LBO晶體是首先由中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的,而且性能優(yōu)異,具有很好的應(yīng)用前景,因此國際上被譽(yù)為“中國牌晶體”。1986年BBO晶體獲中科院科技進(jìn)步特等獎,LBO晶體獲1990年中科院發(fā)明一等獎,1991年國家發(fā)明一等獎。BBO、LBO晶體還分別于1987、1989年獲美國光電子產(chǎn)業(yè)界頒發(fā)的十大光電子產(chǎn)品獎。陳創(chuàng)天也先后獲得1987年第三世界科學(xué)院化學(xué)獎和1990年Laser Focus World《激光集錦》雜志頒發(fā)的工業(yè)技術(shù)成就獎。目前,這兩種晶體作為激光頻率轉(zhuǎn)換晶體材料已經(jīng)在激光高科技產(chǎn)業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用,是目前具有工業(yè)應(yīng)用價值的三個非線性光學(xué)晶體中的兩個。

 

  90年代后,陳創(chuàng)天開始進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化。BBO發(fā)表于1984年,但1985年我國才有了專利法。LBO是有專利的,也是我國第一個有自主知識產(chǎn)權(quán)的非線性光學(xué)晶體。福建的中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所做起了國內(nèi)第一家晶體公司。

 

  為了改善全國晶體材料研究布局,1999年北京人工晶體研究與發(fā)展中心成立,隸屬中科院理化技術(shù)研究所。陳創(chuàng)天擔(dān)任北京人工晶體研究發(fā)展中心主任。

 

  領(lǐng)先國際 震撼世界

  在BBO、LBO晶體產(chǎn)業(yè)化后,陳創(chuàng)天和他的研究團(tuán)隊并沒有停止研究的步伐,他們針對這兩種晶體不能實現(xiàn)深紫外(指波長短于200nm)倍頻光輸出的缺點(diǎn),運(yùn)用分子工程學(xué)方法,進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了KBe2BO3F2(KBBF)晶體。此晶體的發(fā)現(xiàn)彌補(bǔ)了BBO和LBO兩種晶體不能實現(xiàn)深紫外倍頻光輸出的缺點(diǎn),從而使得非線性光學(xué)晶體推向了深紫外波段。然而,KBBF晶體具有嚴(yán)重的層狀習(xí)性,晶體在Z方向不易長厚。從2001年開始,陳創(chuàng)天研究組和山東大學(xué)晶體所蔣民華院士研究組合作,在KBBF單晶生長技術(shù)上獲得突破,隨后陳創(chuàng)天研究組進(jìn)一步同中科院物理所許祖彥院士研究組合作,首次提出KBBF棱鏡耦合技術(shù),并制作成功光接觸KBBF-CaF2棱鏡耦合倍頻器件,從而克服了KBBF晶體沿Z方向不易長厚的缺點(diǎn)。此項專利技術(shù)已獲得中、美、日三國專利權(quán)。

 

  在此基礎(chǔ)上,陳創(chuàng)天帶領(lǐng)研究組又與東京大學(xué)物性所Watanabe 教授領(lǐng)導(dǎo)的研究組合作,在國際上首次實現(xiàn)了Nd:YVO4激光的六倍頻諧波光輸出,初步滿足了科學(xué)家為建造一臺超高分辨率光電子能譜儀所需要的激光光源。

 

  隨后,他們進(jìn)一步利用日方的光電子發(fā)射接收技術(shù)和瑞典Scienta公司半球光電子能譜分析儀,成功地建造了分辨率達(dá)到國際最高的能譜儀。

 

  2006年底,中國科學(xué)院物理研究所和理化所合作,使用KBBF棱鏡耦合器件,進(jìn)一步研制成功超高分辨角分辨光電子能譜儀,能同時高精度的測量電子在固體中的能量和動量,這進(jìn)一步增強(qiáng)了激光超高分辨率光電子能譜儀對研究高溫超導(dǎo)體和其他固體中電子奇異特性的功能。這一重大科研成果引起了世界同行的高度關(guān)注。美國幾家重要研究實驗室和大學(xué),例如IBM公司、斯坦福大學(xué),布魯克海文國家實驗等都已向中科院來函,要求提供KBBF棱鏡耦合器件。

 

  最近,陳創(chuàng)天院士與東京大學(xué)物性所繼續(xù)合作,使用直接倍頻方法,獲得了狹帶寬穩(wěn)定的W級193nm平均功率輸出。這些實驗結(jié)果的取得,將對未來激光能譜儀的發(fā)展、光刻技術(shù)、激光精密加工、生物基因工程的發(fā)展起到非常重要的作用,是我國在無機(jī)非線性光學(xué)晶體領(lǐng)域繼續(xù)保持國際領(lǐng)先水平的重要保證。人物資料:

 

  陳創(chuàng)天

  陳創(chuàng)天,材料科學(xué)專家。1937年2月18日生于浙江奉化斗門頭一個知識分子家庭。1962年畢業(yè)于北京大學(xué)物理系。1998年始,擔(dān)任中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員、北京人工晶體研究發(fā)展中心主任。1990年當(dāng)選第三世界科學(xué)院院士。2003年當(dāng)選中國科學(xué)院院士。陳創(chuàng)天主要從事新型非線性光學(xué)晶體的研究和發(fā)展,1976年提出晶體非線性光學(xué)效應(yīng)的陰離子基團(tuán)理論。合作發(fā)現(xiàn)了β-BaB2O4(BBO)、LiB3O5(LBO)、KBe2BO3F2(KBBF)和K2Al2B2O7(KABO)等非線性光學(xué)晶體。與他人合作,在國際上首次實現(xiàn)Nd:YVO4激光6倍頻諧波光和Ti:Sapphire激光5倍頻諧波光輸出。

 

  陳創(chuàng)天院士的主要研究領(lǐng)域是光電功能晶體材料。光電功能晶體是光電子技術(shù)領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)材料。利用光電功能晶體能對光波進(jìn)行頻率、偏振、幅度等調(diào)控,被稱為“光學(xué)半導(dǎo)體”。這類晶體在信息、激光高技術(shù)、醫(yī)療、國防等領(lǐng)域有重大應(yīng)用價值。陳創(chuàng)天院士在光電功能晶體材料研究領(lǐng)域的主要研究內(nèi)容包括:1. 晶體材料結(jié)構(gòu)與性能研究;2. 功能晶體材料的分子設(shè)計;3. 新型非線性光學(xué)和電-光材料探索與生長;4. 晶體光學(xué)性能測試與器件設(shè)計研究;5.非線性光學(xué)晶體的應(yīng)用。

 

  科研項目

  1. 國家“973”計劃項目(2006-2010)“光電功能晶體結(jié)構(gòu)性能、分子設(shè)計、微結(jié)構(gòu)設(shè)計與制備過程的研究”,課題負(fù)責(zé)人。

 

  2.“深紫外全固激光源前沿裝備自主研制工程”重大專項項目(2006-2009),首席科學(xué)家。

 

  所獲榮譽(yù)

  BBO晶體獲1986年度中科院科技進(jìn)步特等獎,LBO晶體獲1990年度中科院發(fā)明一等獎,1991年度國家發(fā)明一等獎。BBO、LBO晶體還分別于1987、1989年獲美國光電子產(chǎn)業(yè)界頒發(fā)的十大光電子產(chǎn)品獎。1989年獲得首屆陳嘉庚物質(zhì)科學(xué)獎。陳創(chuàng)天院士本人也先后獲得1987年度第三世界科學(xué)院化學(xué)獎,1990年激光集錦(Laser Focus World)雜志頒發(fā)的工業(yè)技術(shù)成就獎。

 

  Ti:Sapphire激光的4倍頻、5倍頻輸出和Nd:YVO4激光的6倍頻輸出的成功應(yīng)用,使得他和合作者一起獲得2007年度求是基金會頒發(fā)的求是杰出科技成就集體獎。

 

  2013年8月14日,陳創(chuàng)天院士獲得國際晶體生長協(xié)會最高獎之一——Laudise獎。這是中國科學(xué)家獲得的首個國際晶體生長協(xié)會最高獎。

 

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