基本內(nèi)容
陳創(chuàng)天與合作者一起相繼發(fā)現(xiàn)了β-BaB2O4(BBO)、LiB3O5(LBO)、KBe2BO3F2 (KBBF)和K2Al2B2O7(KABO)等非線(xiàn)性光學(xué)晶體,其中BBO、LBO晶體已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于激光科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)界。與相關(guān)研究組合作,使用KBBF棱鏡耦合技術(shù),在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了Nd:YVO4激光的6倍頻諧波光(177.3nm)和Ti:Sapphire激光的5倍頻諧波光(156.0-160.0nm)輸出。2003年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。
早期生活
中學(xué)生活
1937年2月18日,陳創(chuàng)天出生在浙江省奉化市大橋鎮(zhèn)斗門(mén)頭村的一個(gè)知識(shí)分子家庭。 新中國(guó)成立后,陳創(chuàng)天告別就讀的奉化中學(xué),隨著做會(huì)計(jì)師的父親全家遷至遼寧省沈陽(yáng)市,完成初中學(xué)業(yè)后,1954年考入重點(diǎn)中學(xué)沈陽(yáng)二中讀高中。
陳創(chuàng)天從小對(duì)數(shù)學(xué)有著特殊的愛(ài)好。進(jìn)入沈陽(yáng)二中后,最感興趣的是數(shù)學(xué)、物理兩門(mén)課。陳創(chuàng)天的物理老師在課上講“以太”論時(shí),曾說(shuō)引力場(chǎng)是一種物質(zhì)。通過(guò)這種物質(zhì),物體之間會(huì)產(chǎn)生引力。這種當(dāng)時(shí)頗為新奇的觀(guān)點(diǎn)讓陳創(chuàng)天產(chǎn)生了強(qiáng)烈的好奇心。正是這種好奇心,促使陳創(chuàng)天一輩子跟物理打上了交道。這位物理老師曾告訴陳創(chuàng)天,要解決引力場(chǎng)的機(jī)理問(wèn)題,一定要學(xué)物理,特別是理論物理。這是陳創(chuàng)天決心報(bào)考北京大學(xué)物理專(zhuān)業(yè)的重要原因之一。[1]
北大求學(xué)
1956年8月,陳創(chuàng)天以?xún)?yōu)異成績(jī)考入北京大學(xué)物理系物理學(xué)專(zhuān)業(yè)。在北大6年的求學(xué)階段,陳創(chuàng)天遇到了很多好老師。黃昆教“固體物理”和“固體理論”,王竹溪教“熱力學(xué)”和“統(tǒng)計(jì)物理”,郭得仁教“特殊函數(shù)”,褚圣麟教“原子物理”,胡寧教“場(chǎng)論”。嚴(yán)格的基礎(chǔ)教育、優(yōu)良的師資、濃厚的科學(xué)研究氛圍和民主的學(xué)風(fēng),使陳創(chuàng)天受到世界一流的訓(xùn)練,奠定了堅(jiān)實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)。
工作履歷
1962年-1968年
1962年,陳創(chuàng)天大學(xué)畢業(yè)。北大物理系把陳創(chuàng)天推薦給我國(guó)著名物理化學(xué)家、化學(xué)教育家盧嘉錫院士,前往中國(guó)科學(xué)院設(shè)在福建省福州市的華東物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所(現(xiàn)為中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所)。在盧嘉錫的指導(dǎo)下,陳創(chuàng)天又開(kāi)始了3年化學(xué)方面的學(xué)習(xí),自學(xué)了結(jié)構(gòu)化學(xué)、量子化學(xué)、群表示理論等等,在理論化學(xué)方面打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
1965年,經(jīng)過(guò)慎重考慮,陳創(chuàng)天選擇非線(xiàn)性光學(xué)材料結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系作為研究方向,并得到盧嘉錫的支持。在此后兩年多時(shí)間里,陳創(chuàng)天采用量子化學(xué)方法,對(duì)非線(xiàn)性光學(xué)材料的結(jié)構(gòu)與非線(xiàn)性光學(xué)效應(yīng)之間的相互關(guān)系進(jìn)行了大量的理論計(jì)算,花費(fèi)1年多時(shí)間完成了理論推導(dǎo)工作,又用1年的時(shí)間通過(guò)手搖計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算,首先算出了鈦酸鋇晶體的非線(xiàn)性系數(shù),后來(lái)又算出其他一些晶體的非線(xiàn)性光學(xué)系數(shù)。
1968年,陳創(chuàng)天提出,非線(xiàn)性光學(xué)效應(yīng)是一種局域化的效應(yīng),是組成晶體的基本結(jié)構(gòu)單元———陰離子基團(tuán)的微觀(guān)倍頻系數(shù)的幾何迭加,陰離子基團(tuán)的微觀(guān)倍頻系數(shù)可以通過(guò)陰離子基團(tuán)的局域化、量子化學(xué)軌道波函數(shù),通過(guò)二級(jí)微擾理論算出來(lái)。這就是國(guó)際上著名的非線(xiàn)性光學(xué)效應(yīng)的陰離子基團(tuán)理論。
1977年-1997年
1977年,陳創(chuàng)天被盧嘉錫任命為非線(xiàn)性光學(xué)材料探索組組長(zhǎng)。陳創(chuàng)天根據(jù)自己提出的非線(xiàn)性光學(xué)效應(yīng)的陰離子基團(tuán)理論模型,以及自己積累的晶體生長(zhǎng)等實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn),同時(shí)開(kāi)展了理論計(jì)算、結(jié)構(gòu)選型、系統(tǒng)的固態(tài)化學(xué)合成、粉末倍頻效應(yīng)測(cè)試、單晶生長(zhǎng)等實(shí)驗(yàn)工作。從此,他的新型非線(xiàn)性光學(xué)晶體探索研究走上了系統(tǒng)研究的軌道。
1978年,他開(kāi)始結(jié)構(gòu)選型;谧约旱摹胺蔷(xiàn)性光學(xué)效應(yīng)的陰離子基團(tuán)理論”,陳創(chuàng)天決定做紫外光譜區(qū)的非線(xiàn)性光學(xué)晶體。
1979年,在研究組的共同努力下,他開(kāi)始在硼酸鹽化合物體系中探索新型非
線(xiàn)性光學(xué)晶體,發(fā)現(xiàn)(B3O6)基團(tuán)是一個(gè)較為理想的探索新一代非線(xiàn)性光學(xué)晶體的基本結(jié)構(gòu)單元,又在此基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)與合作者的一系列實(shí)驗(yàn)研究,確定低溫相偏硼酸鋇(β—BaB2O4,簡(jiǎn)稱(chēng)BBO)是一種優(yōu)秀的非線(xiàn)性光學(xué)晶體。沿著這一科學(xué)思想,他們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了以(B3O7)基團(tuán)為基本結(jié)構(gòu)單元的LiB3O5(簡(jiǎn)稱(chēng)LBO)晶體和以(BO3)基團(tuán)為基本結(jié)構(gòu)單元的KBe2BO3F2(KBBF)等等。
1978年,陳創(chuàng)天發(fā)現(xiàn)偏硼酸鋇化合物中的某一相可能是一個(gè)非常有希望實(shí)現(xiàn)新突破的新型非線(xiàn)性光學(xué)晶體。在盧嘉錫院士等研究所領(lǐng)導(dǎo)的支持下,他組織力量,對(duì)硼酸鋇體系的相關(guān)系和晶體生長(zhǎng)展開(kāi)研究。
1980年,陳創(chuàng)天的研究組在中國(guó)科學(xué)院物理研究所梁敬魁院士研究組的幫助下,確定了所發(fā)現(xiàn)的具有很強(qiáng)非線(xiàn)性光學(xué)效應(yīng)的硼酸鋇化合物是低溫相偏硼酸鋇,其化學(xué)分子式為β—BaB2O4,簡(jiǎn)稱(chēng)BBO。隨后2年,陳創(chuàng)天的科研團(tuán)隊(duì)在BBO上又取得新進(jìn)展————使用熔劑生長(zhǎng)法,在世界上首次成功生長(zhǎng)出厘米級(jí)尺寸的BBO單晶體,就是日后被國(guó)際同行譽(yù)為“中國(guó)牌”的晶體。BBO大塊單晶體生長(zhǎng)的成功,為陳創(chuàng)天研究組對(duì)該晶體進(jìn)行一系列光學(xué)性能測(cè)定奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)測(cè)定倍頻系數(shù)大小和相匹配關(guān)系,證明了BBO是非常優(yōu)秀的非線(xiàn)性光學(xué)晶體,不但可以產(chǎn)生可見(jiàn)光譜區(qū)的諧波光,還可以通過(guò)Nd:YAG激光(波長(zhǎng)1064納米)的四次諧波,產(chǎn)生266納米的紫外諧波光,其倍頻轉(zhuǎn)換效率(532至266納米)大大超過(guò)當(dāng)時(shí)被公認(rèn)最好的紫外非線(xiàn)性光學(xué)晶體———尿素單晶。
1983年9月,陳創(chuàng)天首次向國(guó)外同行報(bào)告BBO晶體的非線(xiàn)性光學(xué)性能,引起國(guó)際激光界的關(guān)注。
1987年,陳創(chuàng)天和他的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)并生長(zhǎng)出第二塊“中國(guó)牌”非線(xiàn)性光學(xué)晶體LBO。與BBO相比,LBO紫外截止波長(zhǎng)紫移到150納米。LBO有適當(dāng)?shù)挠捕群土己玫臋C(jī)械加工性能,潮解性能良好,已經(jīng)能夠長(zhǎng)出大尺寸、高質(zhì)量的單晶。LBO很快就獲得了國(guó)際激光科技界和工業(yè)界的認(rèn)可,并被廣泛應(yīng)用在激光工業(yè)界。在發(fā)現(xiàn)BBO、LBO的同時(shí),陳創(chuàng)天意識(shí)到,由于微觀(guān)結(jié)構(gòu)條件的限制,這兩個(gè)晶體均無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單的倍頻技術(shù)產(chǎn)生深紫外光譜區(qū)的諧波光輸出。經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算和思考,陳創(chuàng)天又開(kāi)始了長(zhǎng)達(dá)10多年的新型非線(xiàn)性光學(xué)晶體的探索之路。
科研情況
研究領(lǐng)域
陳創(chuàng)天院士的主要研究領(lǐng)域是光電功能晶體材料。光電功能晶體是光電子技術(shù)領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)材料。利用光電功能晶體能對(duì)光波進(jìn)行頻率、偏振、幅度等調(diào)控,被稱(chēng)為“光學(xué)半導(dǎo)體”。這類(lèi)晶體在信息、激光高技術(shù)、醫(yī)療、國(guó)防等領(lǐng)域有重大應(yīng)用價(jià)值。
陳創(chuàng)天院士在光電功能晶體材料研究領(lǐng)域的主要研究?jī)?nèi)容包括:1. 晶體材料結(jié)構(gòu)與性能研究;2. 功能晶體材料的分子設(shè)計(jì);3. 新型非線(xiàn)性光學(xué)和電-光材料探索與生長(zhǎng);4. 晶體光學(xué)性能測(cè)試與器件設(shè)計(jì)研究;5.非線(xiàn)性光學(xué)晶體的應(yīng)用。
科研項(xiàng)目
1. 國(guó)家“973”計(jì)劃項(xiàng)目(2006-2010)“光電功能晶體結(jié)構(gòu)性能、分子設(shè)計(jì)、微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制備過(guò)程的研究”,課題負(fù)責(zé)人。
2.“深紫外全固激光源前沿裝備自主研制工程”重大專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目(2006-2009),首席科學(xué)家。