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沈院士自述(选自沈德忠文集)
沈德忠院士纪念馆 2014/4/25 18:41:00 浏览:666自 述
沈 德 忠我的童年是在贫困中度过的。一家七口,全靠当筑路工人的父亲养活。小学上到三年级,换了四所学校。解放前两年,因实在缴不起每学期八斗米的学费,只好失学在家。直到1949年冬贵阳解放,人民政府免了我的学费,才于1950年春得以继续上学。当时家境仍很困难。别家孩子能够享受的乐趣,在我家仍属奢侈。例如玩具,父母就从来没有给我们买过,看到别的孩子玩玩具,自己又没有,怎么办?动手做。我记得当时有一种玩具叫做孙悟空翻筋斗,十分有趣。回到家里就找来木板仿照着做。自制的孙悟空居然也能翻几个来回,感到十分满足。有一回看见幻灯机很好玩,也试着做了一次,但不管我怎么摆弄,映在墙上的影像总是电灯泡里的灯丝,而不是画在玻璃片上的图形。由于我把外公的老花镜从镜框上拆下来当幻灯机的镜头,挨了我母亲好一顿揍,但从此我对光学系统有了浓厚的兴趣。
我对绘画也十分喜欢。从小学到中学,一直是美术课的课代表。班里出墙报,都是由我画刊头和插图。平时在黑板上、书本上总要画上点什么。有一天晚上我在马路上凑着街灯用粉笔画拿大刀的关云长。一位街道办事处的主任在一旁看了好久,然后问我叫什么名字?住在什么地方?上哪个小学?我都一一作了回答。过了几天,我班班主任告诉我,那个街道办事处为参加市政府举办的声援“抗美援朝”的游行活动,要临摹漫画杂志上的40幅漫画,叫我去帮忙。我去画了一个多星期,40幅漫画顺利完成。办事处十分满意,奖给我30斤大米和一双皮鞋。记得当我穿上铮亮的皮鞋时,真是高兴得合不拢嘴,因为我在那以前还从来没有穿过皮鞋!
临近高考,我曾一度想报考美术学院。遗憾的是那一年除了贵阳师范学院美术系外,没有其他美术院校到贵阳招生。于是报了理工类,从此以后,画画的时间就不多了。
大学毕业后,分配到建材部非金属矿研究所工作,这个所原来是从事非金属矿山设计、选矿、采矿研究的,1965年按上级指示精神,将与矿山有关的研究设计人员下放到所属矿区,北京只留下搞水晶、云母、金刚石等人工晶体生长部分。“WG”后又发展了氟化物晶体、非线性晶体、激光晶体、宝石晶体等人工晶体生长及其制品的研究,并更名为人工晶体研究所。
30多年来,我先后研究了不少晶体的生长及其应用,饱尝了其间的酸甜苦辣。但最使我难忘的,是对用于激光频率转换的非线性光学晶体KTP(磷酸氧钛钾的简称)晶体的研究。
80年代初,天津大学的姚建铨老师结束了在美国两年的进修回到祖国,准备在北京停留几天后再返回天津。他爱人的同学正好是我的同事,当他从我的这位同事那里了解到我们正在研究非线性光学晶体时,便约我去和他见面。
姚老师是搞激光器及其应用的。在美进修期间,曾在美国某公司进行激光频率转换的研究。他对我说:“现在美国杜邦公司用水热法研制出一种新的倍频晶体KTP,倍频性能十分优异。”接着姚老师对我说,这种晶体很不容易长大,性能很好,所以十分珍贵,不但价格高昂,一块3毫米×3毫米×5毫米的KTP倍频器,售价2750美元,而且卡得很紧。姚老师准备倾其所有,花2750美元买一块带回国来,美国公司不卖。因为该晶体是由美国军方资助研制的,考虑到KTP有潜在的军事用途,故对中国禁运。这以后不久,姚老师使用的那块KTP晶体被他的老板不小心打碎了。姚老师以为机会来了,便对他的老板说:“您瞧这块KTP已经打碎,不能再用。能不能给我一块碎片?”他的老板说:“不行,碎片也不能带出实验室!”姚老师见到我,就鼓动我生长KTP晶体。在姚老师这种爱国热情的感染下,我们决定生长KTP。
杜邦公司当时生长KTP晶体是在高压釜内,在3000大气压、800℃的压力和温度下进行的。那时在国内还很难找到在800℃下能耐3000大气压的钢材。要长KTP,只能另想办法。
在仔细分析KTP的化学组成、晶体结构、晶体生长习性等基本情况后,我们选择了顶部籽晶熔剂法(简称TSS法)来生长KTP。那时我们已用该法成功地长出了质量上乘的铌酸钾晶体。在此基础上,针对KTP晶体的生长特点,对TSS法进行了革新,创造出一套适合KTP晶体生长的新TSS法。不到半年的时间里就长出了可供性能测试的高光学质量的KTP单晶。
姚老师回到天津后,又到山东大学等单位去宣传KTP的优越性。不久,山东大学也用熔剂法长出了可供性能测试的高质量的KTP晶体。我们和山东大学用的都是熔剂法,不同之处在于,山东大学是将籽晶浸没在熔体中生长,而我们则是只将籽晶与熔体表面接触。因此,山东大学长出的KTP晶体中心包含着籽晶,而我们长出的KTP其籽晶在晶体外边。
这是世界上第一次用熔剂法长出可用的KTP晶体。这以后,两个单位都建立KTP生产线,批量提供优质KTP倍频器,不但打破了美国对我国的禁运,其KTP产品大量销售到包括美国在内的许多国家,为我国赚取了数百万美元的外汇,而且促进了世界熔剂法生长KTP技术的发展。
1988年,美国又发现KTP还具有优良的电光性能,并拟用于研制新一代光波导基片。制造这种基片需要面积大于20毫米×20毫米Z向切割的KTP晶片,而美国使用水热法生长KTP的高压釜直径只有1.5英寸(38毫米),籽晶也在晶体中间,无法长出足以切出所需面积的KTP单晶。由于我们生长KTP的方法独特,最容易长出能切割Z方向KTP大晶片的晶体,于是最先长出KTP单晶并对中国实行禁运的美国,反过来向中国人工晶体研究所每年订购价值十万美元的Z切KTP大晶片。
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