中紅外晶體是構(gòu)建高功率全固態(tài)中紅外激光相干光源的核心材料，美俄等國家先后投入大量的人力物力進行研發(fā)，分別成功發(fā)展水平生長和豎直生長兩大制備技術(shù)，并在國際上長期形成技術(shù)壟斷。
為了打破國外技術(shù)壟斷，提高中國的裝備技術(shù)水平，中國工程物理研究院化工材料研究所康彬研究員主持完成了“新型中紅外晶體制備關(guān)鍵技術(shù)探索研究”，歷經(jīng)三年左右的攻關(guān)，突破大尺寸高性能中紅外晶體制備核心設(shè)備與關(guān)鍵工藝，實現(xiàn)了全系列國產(chǎn)化，成功打破了俄美對這項技術(shù)的壟斷，可為我國高能量高功率中紅外激光技術(shù)發(fā)展提供關(guān)鍵材料支撐。
1．核心設(shè)備的突破
中紅外晶體合成與生長氣壓高、組分偏析嚴重、各向異性大、極易開裂與產(chǎn)生孿晶，對制備設(shè)備要求很高，目前國內(nèi)外無商用的紅外晶體制備專用設(shè)備。
根據(jù)中紅外晶體合成與生長特性，自行設(shè)計熱場，研制出具有知識產(chǎn)權(quán)的多段高精密控制中紅外晶體合成爐（圖1）、垂直和水平兩類單晶生長爐（圖2）以及器件退火爐等系列關(guān)鍵設(shè)備，成功實現(xiàn)中紅外晶體核心制備設(shè)備的國產(chǎn)化，該系列設(shè)備具有控溫精度高、溫場調(diào)節(jié)方便、熱場穩(wěn)定性好、自動化程度高等特點，適合用于工程化推廣。
2．關(guān)鍵工藝的突破
通過該項目的攻關(guān)，形成了多晶合成、單晶生長及定向切割等一系列的工程能力。發(fā)明動態(tài)溫場多晶原料合成新工藝，克服合成過程中易炸裂和計量比易失衡的技術(shù)難題，成功實現(xiàn)
開發(fā)出獨具特色的定向籽晶縮頸關(guān)鍵技術(shù)，克服紅外晶體易開裂、易形成孿晶的技術(shù)瓶頸，在國內(nèi)率先實現(xiàn)了水平生長，并獲得低位錯密度的完整大單晶（
發(fā)明適用于多種無特征方向的晶體定向技術(shù)，通過定向切割、打磨拋光與鍍膜，獲得多批次晶體器件（圖5），實現(xiàn)了高轉(zhuǎn)化效率的高功率中紅外激光輸出（圖６）。
3．應(yīng)用情況
目前，在大量應(yīng)用領(lǐng)域迫切需求中紅外非線性光學(xué)晶體及器件。民用領(lǐng)域包括紅外光譜、紅外醫(yī)療器械、紅外激光沉積、紅外光刻、大氣中有害物質(zhì)的監(jiān)測等；國防領(lǐng)域包括紅外對抗、紅外遙控、衛(wèi)星跟蹤、激光雷達以及生化武器遙控探測等。該項目開發(fā)的中紅外晶體具有均勻性好、吸收系數(shù)低、穩(wěn)定性好、出光效率高的特點，已應(yīng)用于多兵種平臺所需的小型化紅外光源的原理樣機的研制，大大提高我國全固態(tài)紅外激光相干光源的功率水平及自主研制能力，對我國相關(guān)國防裝備的升級換代有著不可替代的重要作用。
