红、橙、黄、绿、青、蓝、紫不同波长的光呈现出的不同色彩共同构成了缤纷多彩的世界但在人类肉眼看不到的地方有这样一道光牵动着科学家们的心这就是波长小于200纳米的深紫外光深紫外光具有波长短、能量分辨率高、光子通量密度大等优势但由于技术难度较大深紫外激光源长期缺席使许多重要的科学实验不得不暂时搁置直到中国科学家们率先推开200纳米的大门2001年我国人工晶体专家陈创天带领团队成功研制出实用的氟代硼铍酸钾（KBBF）晶体这是世界唯一能直接倍频产生深紫外激光的非线性光学晶体而激光专家许祖彦从上世纪80年代末就怀着“填补空白”的初心埋头探索深紫外激光器一位手握晶体技术，一位手握激光技术两人一拍即合联手共闯深紫外“无人区”▲KBBF族晶体和光胶棱镜耦合器件。要想发展深紫外激光器得先找到有实用需求的用户三年时间里，许祖彦跑遍大江南北在全国十几个研究机构“推销”深紫外激光却总是无功而返一筹莫展之时两封邮件带来转机彼时中国科学院物理研究所研究员周兴江刚访学归来正苦于国内没有适用的同步辐射光源装置2004年5月他无意间看到陈创天和许祖彦发表的论文灵光乍现“我的研究能不能用深紫外激光器实现呢？”周兴江赶忙发送了两封邮件就这样他成了深紫外激光器第一位合作者2006年底国际首台“真空紫外激光角分辨光电子能谱仪”研制成功2007年“深紫外固态激光源前沿装备研制”（一期项目）成功入选“国家重大科研装备项目”试点专项目标是研制8类实用化、精密化深紫外固态激光源▲陈创天介绍项目情况。作为深紫外固态激光器研制链条的起点KBBF晶体至关重要但由于体积小无法采用传统“晶种法”自然生长状态下的晶体厚度只有0.1毫米无法满足实验需求2004年加入陈创天团队的中国科学院理化技术研究所研究员王晓洋采用“炉海战术”安排一堆炉子，并创造了不同的生长条件每过四个月，长出一炉晶体“开盲盒”时结果总是不尽如人意2006年下半年连续两个周期长出满足实用需求的晶体喜悦还没褪去，良品率又急剧下降王晓洋思来想去发现是晶体原料的影响他痛定思痛，决定从头制备原料终于2013年一期项目验收时在国际上首次实现了批量生长大尺寸、高质量KBBF晶体▲2013年9月，许祖彦作项目研制总报告。晶体攻关的同时激光器研制也同步展开当时国际上鲜有人涉足这一领域许祖彦大胆设想：如果能用KBBF晶体将1064纳米激光进行六倍频就能产生波长177.3纳米的深紫外激光要实现这一目标必须将晶体和棱镜无缝组装在一起但花了两年多的时间许祖彦都没找到既能将其粘在一起又能透过深紫外光的光学胶既然没有，那就自己造团队发明了光胶专利技术用一种特殊工艺将KBBF晶体和棱镜表面打磨光滑利用分子间作用力将其紧紧耦合在一起发明了全球首个KBBF晶体棱镜耦合装置首次将全固态激光波长缩短至177.3纳米▲2013年9月，工作人员在操作深紫外激光光化学反应仪。KBBF晶体与激光器技术被逐一攻克后“定制化”的深紫外固态激光装置平台越来越多从2007年一期项目启动到2023年二期项目验收我国科学家自主研制16种20台深紫外固态激光源前沿科研仪器覆盖材料、物理、化学、生命、信息、资环六大领域经过十五年的探索我国深紫外科研仪器设备已初步形成“深紫外晶体—激光源—前沿装备—科学研究—产业化”自主创新链时至今日，科学家们仍在持续探索如何推进深紫外固态激光装置的产业化研制出更多品种的深紫外激光源▲深紫外全固态激光光发射电子显微镜 。本文图片均为中国科学院理化技术研究所提供面对未来无限的应用可能许祖彦反复强调：“大型科学仪器的突破是国家、中国科学院、各科研机构共同协作的成果是集体智慧的结晶无论未来怎样发展，这一点不会变。”

来源：中国科学报责任编辑：王颖