近年來(lái)，激光的應(yīng)用越來(lái)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(kāi)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(kāi)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，筆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(hào)樓大門，直行右拐，一扇緊閉的大門背后，就是該所對(duì)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(jí)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(shuō)，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(zhǎng)爐，通過(guò)專門的設(shè)備加溫加熱后，晶體種子就會(huì)慢慢生長(zhǎng)。這一過(guò)程，長(zhǎng)的需要兩三個(gè)月，“人工晶體長(zhǎng)得越大，純度越高，缺陷越少，工業(yè)應(yīng)用就越好”。
剛剛生長(zhǎng)出來(lái)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(huì)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(guò)程至少需要三道工序，即粗磨、精磨、拋光。”范飛鏑邊說(shuō)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(zhǎng)方形的工作臺(tái)上，裝有沙子、汽油、酒精和水的瓶子一字排開(kāi)，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。”范飛鏑介紹說(shuō)，在對(duì)送進(jìn)來(lái)的晶體進(jìn)行粗磨時(shí)，工作人員會(huì)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(guò)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(duì)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。“一般處理完的晶體都不大”，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(tái)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(cè)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(shuō)。
“現(xiàn)在，我們所陳創(chuàng)天院士帶隊(duì)研制出來(lái)LBO、KBBF晶體，都是我們實(shí)驗(yàn)室處理的。對(duì)于處理人工晶體，我們已經(jīng)積累了六七年的經(jīng)驗(yàn)。”范飛鏑說(shuō)，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(duì)較軟，加工難度更大，需要處理的時(shí)間更長(zhǎng)。
一枚晶體在經(jīng)過(guò)檢測(cè)之后，是否可以直接送往采購(gòu)的實(shí)驗(yàn)室呢？答案是否定的，它還需要經(jīng)過(guò)鍍膜工序。
在隔壁的房間里，兩臺(tái)外表看上去和金屬箱子沒(méi)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。”范飛鏑介紹說(shuō)，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(huì)影響其增透作用，“處理下來(lái)大約需要一到兩天”。在經(jīng)過(guò)定向切割、后加工、鍍膜這三個(gè)過(guò)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(guó)處于領(lǐng)先地位，而且限制出口的東西不多。”范飛鏑說(shuō)，“未來(lái)，我們會(huì)加強(qiáng)大尺寸人工晶體的后加工能力。”
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
相關(guān)文章
熱門資訊
精彩導(dǎo)讀
關(guān)注我們
