2025年11月，《“十四五”新材料产业发展规划》重点攻关项目传来捷报，中国深紫外晶体技术再获突破，大尺寸单晶量产工艺实现升级。

而大洋彼岸的美国，仍在为突破核心晶体材料壁垒绞尽脑汁。

当美国习惯用技术封锁遏制对手时，中国一块小小的“晶体”却实现了漂亮反制，让其追了15年仍望尘莫及。这背后究竟藏着怎样的科技底气？

晶体反杀 中国锁死赛道

深紫外激光是高端科技的“核心光源”，从半导体光刻到精密探测，从前沿科研到国防装备，都离不开它的支撑。

而这一切的关键，正是KBBF晶体，全球唯一能直接输出深紫外相干光的非线性光学晶体。

这一核心突破源自中国科学院院士陈创天的原创理论，上世纪80年代，陈创天提出阴离子基团理论，为新型光学晶体研发提供了核心指引。

基于这一理论，团队先后研制出BBO、LBO晶体，打破国外垄断，被国际学界誉为“中国牌晶体”。

1990年，陈创天团队在国际上首次制备出KBBF晶体，一举突破200纳米以下深紫外激光实用化的技术瓶颈。

早期中国秉持开放合作理念，向全球科研界提供KBBF晶体样本。

但随着其战略价值日益凸显，2009年中国依据《两用物项和技术出口通用许可管理办法》，将KBBF晶体及相关技术列入出口管制目录，全面停止对外出口。

这一决策引发国际震动，《自然》杂志专门以《中国藏匿的晶体》为题发文警示，称此举将严重阻碍美国相关领域研究进程。

美国随即启动紧急追赶计划，由APC公司与克莱门森大学联合攻关，从初期15万美元启动资金追加至数百万美元投入。

但KBBF晶体的层状生长习性极易解理，自然生长厚度仅0.1毫米，再加上剧毒铍元素的安全处理，成为难以逾越的技术鸿沟。

更关键的是，中国发明的棱镜耦合技术已获得中、美、日三国专利认证，构建起“材料+技术+应用”的全链条防护，即便美国后来合成出类似晶体，也因缺乏配套技术无法实现实用化。

迭代开挂 越追差距越大

2016年，美国APC公司高调宣布合成KBBF晶体，宣称性能可媲美中国产品。

但他们不知道，中国早已开启技术迭代“开挂模式”，美国追赶的只是中国多年前的技术版本。

2013年9月，中科院承担的国家重大科研装备研制项目“深紫外固态激光源前沿装备研制项目”通过验收，标志着中国成为全球唯一能制造实用化深紫外全固态激光器的国家。

这意味着中国已打通“晶体—激光源—装备”的完整链条，将材料优势转化为实实在在的装备优势。

依托该技术，深紫外激光光发射电子显微镜的空间分辨率从国际最高20纳米提升至3.9纳米，为石墨烯、高温超导等前沿研究提供了关键工具。

中国科研团队从未止步于现有成果，针对KBBF晶体含剧毒铍元素、生长周期长的短板，中科院福建物构所成功研发出LSBO晶体。

彻底摒弃铍元素，安全性大幅提升，且能输出168纳米深紫外光，性能更优、加工更易，目前仅中国具备研制能力。

2023年，新疆理化所推出的GFB晶体实现颠覆性突破，这种全波段相位匹配晶体，是全球首例能在整个透光范围内实现双折射相位匹配的材料。

它采用40摄氏度水溶液法生长，原料成本低廉，可输出193.2纳米至266纳米可调谐激光，抗激光损伤阈值更高，最大尺寸可达70毫米×60毫米×50毫米，完全满足大科学装置和半导体检测需求。

据中国光学学会2025年数据，中国在KBBF及其衍生晶体相关专利中占比达58.7%，技术领先优势持续扩大。

链群锁死 美国难复制

中国的领先绝非单一晶体的偶然突破，而是“晶体—激光源—装备—科研—产业化”的完整创新链支撑，这才是美国最难以复制的核心竞争力。

国家层面的持续投入提供了坚实保障，2007年，财政部专门设立专项基金，支持深紫外固态激光源前沿装备研制。

经过5年攻关，中科院相关团队成功研制出8类8台实用化深紫外固态激光源，配套研发出拉曼光谱仪、光电子能谱仪等8台科学仪器。

科技部后续又推动深紫外仪器设备产业化开发，形成从基础研究到产业应用的闭环。

专利布局构建了坚固防线，KBBF、LSBO、GFB的核心技术均已通过国际专利申请，覆盖晶体生长、器件设计、封装技术等关键环节。

截至2025年，中国在全球KBBF晶体市场占有率接近100%，相关专利数量占全球总量的87%以上，从法律层面遏制了技术仿制与侵权。

技术优势已转化为实实在在的科研与产业成效，中科院大连化物所利用深紫外激光装备，证实了Pb、O等原子可通过单层石墨烯岛开放边界进行插层反应。

在半导体领域，深紫外激光技术为晶圆检测提供高精度手段，支撑宽禁带半导体产业突破。

在国防领域，其精密探测能力显著提升了相关装备性能，这些应用场景反过来为晶体技术迭代提供了实践支撑，形成良性循环。

美国的追赶始终停留在单一材料层面，缺乏从理论到应用的完整体系支撑。

其合成的KBBF晶体虽在部分参数上接近中国产品，但没有配套的激光源技术和装备制造能力，难以形成实际应用价值。

而中国已建成覆盖物理、化学、材料、信息等六大领域的创新生态，这种系统性优势，绝非短期资金投入就能弥补。

随着2025年中国深紫外晶体年产能突破200公斤，大尺寸单晶占比提升至35%，两国技术差距还在持续拉大。

这背后，是科研工作者的坚守，是国家战略的远见，更是中国科技从跟跑到领跑的必然结果。

信息来源：

我国科学家创制新型非线性光学晶体

2023-07-1607:56·光明网

深紫外世界里的“追光者”

2024-07-2917:21·中国科学报