“中國晶體珍寶”
——LBO晶體

“中國牌”晶體奠定了中國在非線性光學晶體材料領域的領先地位，也促進了激光(尤其是固體激光)技術的迅猛發展。三硼酸鋰(LBO)是第二塊被譽為“中國牌”晶體的可見/紫外非線性光學晶體，由中國科學院福建物質結構研究所陳創天和吳以成院士團隊于20世紀80年代發明。該晶體以其優異的綜合性能獲得國內外的廣泛關注，被美國Lasers&Optronics雜志評為1989年度國際“十大激光高技術產品成就”之一。相關成果于1990年獲中國科學院科技進步一等獎，1991年獲國家發明一等獎。

對LBO晶體的研究可以追溯到20世紀60年代，囿于當時非線性光學倍頻材料的缺乏，近紅外激光很難直接高效地倍頻到可見光及更短的紫外光波段。轉機出現在70年代，陳創天教授提出了非線性光學效應的“陰離子基團理論”，用以指導非線性光學晶體材料設計。于是，繼第一塊“中國牌”晶體BBO后，第二塊“中國牌”晶體橫空出世，其優異的光學特性表現在以下幾方面：

(1)大的有效倍頻系數：約為3×KDP；

(2)寬的透光范圍：160～2 600 nm;

(3)高的激光損傷閾值：約 18.9 GW/cm2(1.3 ns，λ=1 053 nm);

(4)高的光學均勻性：δn≈10-6；

(5)寬的接收角和小的離散角；

(6)在寬的波段范圍內可實現Ⅰ型和Ⅱ型非臨界相位匹配(NCPM)。

由于以上特性，LBO晶體可以高效地對Nd基激光系統進行二倍頻、三倍頻輸出，還可用于光學參量啁啾脈沖放大，輸出高功率短脈沖激光。LBO是迄今為止實現高功率三倍頻輸出最好的非線性光學晶體。

LBO晶體是非同成分熔融化合物，在834 ℃左右會發生分解，因此只能采用助熔劑法進行晶體的生長。LBO晶體從實驗室培育到產業化發展凝聚了中國數代科技人員的心血。中材人工晶體研究院是國內最早進行LBO晶體生長研究的單位之一，在黃朝恩教授帶領下，其在LBO晶體生長尺寸方面取得了巨大突破，研究成果獲國家科技進步一等獎。福建晶體技術開發公司(福建福晶科技股份有限公司前身,簡稱“福晶科技”)自1988年成立以后便開啟了LBO晶體商業化征途，在LBO晶體的生長及加工方面不斷進行研發投入，追求極致，以高品質、優服務牢牢占據著國際及國內市場的主導地位，取得了數以億計的經濟效益和良好的社會效益。21世紀初俄羅斯科學家發現了鉬酸鹽助熔劑體系，相比原來的硼酸鹽體系黏度大大降低，使得生長大尺寸LBO晶體成為可能。2013年，中國科學院理化技術研究所胡章貴教授團隊生長出世界上最大尺寸、重量為4 798 g的LBO晶體，并保持LBO晶體器件尺寸的世界紀錄(139.0 mm×132.0 mm×11.5 mm)。

從20世紀80年代被發明至今，“中國牌”晶體LBO以其優異的非線性光學性能，在可見/紫外頻率轉化領域大顯身手，為固體激光器的發展作出了巨大的貢獻。隨著下游激光應用領域的不斷拓展，LBO晶體也必將迎來全新的發展機遇。