几十年来，将地面高能激光有效投射至太空一直是全球大国在技术上寻求能量相瞄准的目标，其核心瓶颈始终是一个关键材料——能够承受极限并高效转换光束的特种晶体。如今，中国科学家成功宣布了出口世界上最大的光子晶体（BGSe）的晶体，其卓越的性能参数不仅解决了长期困扰高功率激光系统的材料损伤问题，更可能从根本上改变定向能技术、空间探测和红外传感领域的未来图形。

瓶颈与突破：解锁大气“窗口”的加固晶体

高能激光在穿透大气层时会因吸收和光子而严重衰减，但特定波段的中远红外光能够以极低的吸收通过所谓的“大气窗口”，直达遥远的目标。然而，将常见的高能激光高效转换为这些理想波段，需要依赖非光学晶体。时期以来，这些晶体本身在能量密度较高下极易发生内部损伤，成为整个系统性能的“阿喀琉斯之踵”。1997年，美国海军意图撞击卫星的中红外激光测试便因关键光学元件损坏而宣告失败，凸显了这一材料的严重性。

由中国科学院物理学家吴海欣团队标注的这块直径达到60毫米的BGSe晶体，正是为解决这一核心问题而生。其最受关注的特性并非尺寸，而是其惊人的激光损伤阈值。据研究团队发表在《合成晶体杂志》的论文披露，该晶体可承受多达每平方厘米550兆瓦的能量密度，这个数值大约是目前大多数军用级光学材料的十倍。这种真空的耐用性，意味着超高的激光功率系统可以突破以往的功率限制，稳定地产生输出强大的中远红外光束，为激光从地面精准太空目标扫清了最关键的材料障碍。

十年磨一剑：超高纯度晶体的制造艺术

这一突破并非偶然，而是源于实验室长达十年的艰苦攻关。BGSe材料最初于2010年由中国科学家发现，但从理论出发将其优异性能转化为大尺寸、高成功率的可用晶体，是一项巨大的工程挑战，此前西方的多次尝试均未实现。

吴海欣团队所攻克的制造工艺复杂精妙。首先将高浓度的动力学、原始元素、原始元素在真空真空管中密封，然后在双区炉内加热至1020倍。在长达一个周期里，通过对温度骤变的精密控制，使晶体在快速生长。这一过程（尤其是氧和水）的控制要求极为严苛。晶体成型后，还必须经过数天的退火处理——在500℃下恒温后，以蒸发仅5度的速率缓慢冷却，以消除内部应力，避免产生微小缺陷。最后，通过金刚石锯和二氧化电位浆料的精细抛光，才能获得光学性能和结构缺陷俱佳的成品。整个流程的每一步都经过了材料科学的极限，最终的成功使中国在这一特定领域掌握了世界领先的核心技术。

双重用途：从战略防御到前沿科技

尽管研究论文显然暗示目的，但这一成果的潜在应用前景不言而喻，其出现与中国近年来在定向能武器和空间技术领域的战略兴趣高度契合。一种能够承受超高能力的红外晶体，是构建下一代激光系统的基石。这些系统可用于多种战略目的，例如对卫星进行精确探测、干扰甚至破坏，构建先进的导弹防御，或实现高强度的保密激光空间通信。

同时，这项技术也拥有广泛的民用价值。高效的红外转换能力可以催生出超灵敏的红外探测系统，在导弹预警、飞机识别、环境监测和烟雾等方面发挥关键作用。在医疗领域，基于这种晶体的高功率中红外激光可实现更精准的无创手术和高分辨率的医学意义。

总而言之，这枚巨型BGSe晶体的诞生，不仅是一个尺寸上的世界纪录，更是一次材料科学领域的根本性突破。它为全球高性能激光技术的发展提供了一个关键的“钥匙”，解锁了模具材料限制而无法企及的应用领域。未来，无论是关系国家安全的战略博弈，还是推动人类认知边界的科学探索，掌握这种核心材料制造技术的国家，无疑将在下一步科技竞争中引领重要优势。

原文：https://www.toutiao.com/article/7531119001720816164/

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