武汉专治焦虑优先京军[武汉京军精神障碍研究院]

2019年4月8日，在最新一期的光学范畴世界威望期刊《激光与光子学谈论》上，一张五颜六色的南开大学百年校庆留念徽标相片非常特别。

这是南开大学弱光非线性光子学教育部要点实验室运用刚刚研获的铌酸锂纳米结构制备最新技能，在仅有头发丝粗细的铌酸锂资料横截面上加工出的。

这份给南开大学百年校庆的特别献礼，也标明南开大学团队可以“雕琢”出纳米规范的铌酸锂光学微纳结构，霸占了铌酸锂细小规范加工这一阻止铌酸锂光子学集成芯片研制的世界难题。

铌酸锂校庆留念徽（左）、纳米结构（插图）电子束显微成像和光学成像相片

铌酸锂因其丰厚的光电功能而出名，已成为最广泛运用的光电资料之一。但在我国，因为各种原因，铌酸锂职业的展开较为弯曲，南开大学是傍边最早也是为数不多的且长时间坚持下来的研讨单位。

铌酸锂晶体加工的晶片和光学器材

孙军教授便是南开大学铌酸锂晶体研讨团队中的一员。从1999年本科结业进入905厂开端从事铌酸锂晶体研讨，到去南开大学攻读硕博学位继续探究，再到今日，孙军一向在铌酸锂晶体范畴里专心了二十余年。

这是一条绵长的研讨之路，当好不容易拨开黑夜的迷雾，看到拂晓的曙光时，孙军并没有自喜，反而表现出很强的火急感和焦虑感，“国内铌酸锂晶体资料和光电器材的展开仍没有构成有用的工业链条，咱们仅仅在单个使用范畴获得了长足进步，假如咱们不能处理全工业链展开的问题，咱们的资料和器材被卡脖子的局势将难以打破。”

爬山始觉天高广，到海方知浪迷茫。铌酸锂晶体资料之于孙军来说，亦是如此。

逆流而上，二十年不忘初心

1969年，宁夏培育的仅有一名我国工程院院士——何季麟，其时大学刚刚结业，从富贵的首都曲折来到905厂签到，下火车后傻了眼，连站台都没看到，也没人知道他要去的那家军工三线单位——奥秘的“905”在什么当地。

“905”，即中色（宁夏）东方集团有限公司前身——宁夏有色金属冶炼厂、西北稀有金属资料研讨院的军工单位代号。后来，他顺着厂里自备铁路的铁轨，背着行李一步步走到了厂里。

住在半截房子在地下的地窝子，面朝戈壁，条件尽管艰苦，可是作为国家重要的军工单位，不少家庭条件优胜、成果优异的大学生被派到贺兰山下的905厂，开端了困难的创业路。他们不只贡献了自己的芳华，还将家庭扎根在大西北。

905厂建造初期，因为自然条件恶劣，当地经济展开严峻落后，子女的教育和展开相同遭到很大影响，且因为其时科技展开水平的约束，不少员工和下一代遭到了多种职业病的影响。“献完芳华献终身，献完终身献后代。”这些老一辈们在贺兰山的荒漠上用名贵的岁月创造出一个个奇观，为国家原子能、航空、航天、电子、冶金、化工等职业做出了杰出贡献。

905建厂前期和原铌酸锂晶体出产车间

（图片来自：口述宁夏）

三十年后，孙军来到905厂时，905现已转型展开为综合性新资料研制和出产单位，部属有上市公司、有西北稀有金属资料研讨院、国家工程中心，跻身世界钽铌职业三强之一，作业和日子方面条件都得到极大的改进，可是与内地和滨海发达地区比较，仍存在较大距离。但老一辈不计个人得失、为国贡献、勤勉进步的精力，却深刻地影响着孙军。

中南大学资料物理专业结业的孙军被分配到905厂新建立的晶体分厂。这是一段难忘的阅历，这儿没有威严的等级制度，敬业精力根植到每个人的心中，周末只需没特别情况，老一辈的科技人员、厂院领导都自动去责任加班。

作为一个刚结业的大学生，孙军有作业上的问题，都可以直接跟分厂领导乃至厂院领导交流。

孙军回想，其时集团的上市公司东方钽业领导张宗国，屡次在下班的路上向他了解作业情况，从厂院出来推着自行车边走边聊，到独身宿舍楼前时还意犹未尽，经常要在门口站着聊上良久。

905厂派遣孙军到南开大学参加光电用铌酸锂晶体和器材的联合科研作业。这以后，孙军在南开大学攻读硕博期间，仍在继续铌酸锂晶体相关的研讨作业。

孙军从事的作业，大部分都环绕国防范畴的需求展开，有些研讨作业效果不方便揭露宣布论文，也没太多精力去撰写论文，这在前期唯论文现象比较杰出的大环境下，对孙军个人的查核和点评影响较大。

孙军慨叹地说，可以坚持下去，一方面是科研团队的负责人——其导师许京军教授的大力支撑和鼓舞，另一方面便是因为在905厂的作业阅历。905厂老一辈科技人员的贡献精力，已成为孙军的力气源泉，鼓舞着他在铌酸锂晶体和器材产品化、实用化这条绵长而孤寂的路途上坚持下去。

孙军似乎站在何季麟院士当年下火车后的小站上，在“国家急需、世界一流”的牵引下，他逆流而上，沿着铌酸锂晶体和器材产品化这条铁轨，一步一步地往前走，就这样走了20余年。

几十年浮沉，走过绵长探究路

提到铌酸锂晶体在国内的展开，孙军用“让人欢欣让人忧”来点评。

铌酸锂晶体是集电光、声光、压电、光弹、非线性、光折变及激光活性等效应于一身的人工合成晶体。

自1937年发现铌酸锂后，科研人员首要研讨会集在晶体结构、根本物性等方面，直到1965年前苏联和美国科学家用提拉法得到大标准单晶后，对铌酸锂性质的研讨才愈加深化，在压电器材中逐步得到使用，跟着激光技能的展开，铌酸锂晶体又作为重要的非线性光学晶体、电光晶体等被广泛重视。特别是1980年，业界发现铌酸锂晶体掺镁后可以极大地进步抗光折变功能后，更是在全世界范围内掀起了一股研讨铌酸锂晶体的热潮，铌酸锂晶体掺杂工程开端迅速展开。

掺钕铌酸锂激光晶体

但便是这样一个使用广泛并与日常日子密切相关的晶体，在国内的展开极不平整。在压电器材使用的声学级晶体方面，铌酸锂晶体也曾掀起研制和出产的热潮。

上世纪八九十年代，因为五颜六色电视机所需声外表波滤波器的拉动，905厂、德清华莹、上海东城、丹江口宏电、中电26所、徐州半导体等近二十家单位一度到达年产几十吨的产能，首要供应国内器材厂家。但跟着国外声外表波器材鼓起对国内器材厂家的冲击，国内铌酸锂晶体曾阅历过的富贵，好像稍纵即逝，很快就萎缩了。

到了上世纪九十年代后，移动电话和移动基站等对声外表波滤波器材的需求快速上升，带来铌酸锂晶体展开的又一波高潮。孙军惋惜地介绍，国产的声外表波滤波器材并未能进入这个商场，而被EPCOS、Avago、村田、AVX等国外公司占据。国内的声学级晶体也随之流浪为候补，仅仅满意单个企业和军工院所的低端需求或特别需求，这个需求量与移动电话和通讯基站的需求比较，不可同日而语。

在光电器材使用的光学级铌酸锂晶体方面，与声外表波器材相同，光通讯使用的电光调制器商场被国外厂商控制，且构成巨大的工业。国内只要武汉邮电科学研讨院、北京世维通为数不多的几家单位以及一些军工单位在出产调制速率较低的产品或特别军用产品。

“这是个恶性循环。”孙军说，因为缺少商场需求的牵引拉动，导致国内的声学级和光学级铌酸锂晶体的出产都没有构成规划，产品化技能就更难完成打破，再加上高端使用晶片的加工设备和加工技能也受制于人，铌酸锂晶体在国内的产品化、工业化路途更是步履维艰。

之后，国内大多展开铌酸锂晶体研讨的单位如中科院上海硅酸盐所、中科院上海光机所、中科院物理所、中科院声学所、山东大学、哈尔滨工业大学、长春理工大学等都中止或大幅削减了相关研讨，905厂的晶体分厂等出产单位中止了铌酸锂晶体的出产。

假如铌酸锂晶体的研讨被完全抛弃，国外一旦对我国施行严厉出口约束，不只仅是对光通讯、数字通讯、激光技能等工业的影响，相同对国防科技展开的安全也会形成难以估计的影响。

走运的是，在万马齐喑中，还有南开大学团队等一批研讨人员在坚持着。

南开大学是国内最早展开铌酸锂成长、功能及使用研讨的单位之一，从上个世纪70年代开端从事铌酸锂晶体的成长和功能研讨。

不管铌酸锂晶体是处于研讨的高潮仍是低谷，五十年来，在铌酸锂晶体的浮沉展开中，南开大学一向没有抛弃铌酸锂晶体的研讨作业，“咱们不是为了盲目坚持而坚持，也没有盲目去追逐热门，而是根据对铌酸锂晶体资料的充分认识和未来展开的科学判别做出的挑选。”孙军说。

锲而不舍地坚持研讨，也使得南开大学在铌酸锂的理论研讨、使用基础研讨和技能开发方面有了很好的联接，构成了一条龙的研讨局势。

在这条绵长的探究路上，没有研讨效果工业化后的巨大收益，乃至有或许连掌声和鲜花都没有。摆在眼前仅仅一复一日的单调而开展缓慢的科研作业。

“有些东西它或许在国内没有非常大的商场需求，但它又对国计民生、国防等方面非常重要，这些作业总之要有人去做。”孙军说这句话时，脑中再次闪现出905厂老一辈科研人员的画面。

冲过最困难的关口，跨过铌酸锂的顶峰

年代终不孤负有心人。“没有妄念”的南开大学50年的支付收成了累累硕果。

上世纪80年代，南开大学联合西南技能物理研讨所展开的高掺镁铌酸锂晶体原创性研讨，将晶体的抗光损害才能进步一个数量级以上，高掺镁铌酸锂晶体也被世界上称为我国之星“China Star”。

1986年南开大学掺杂铌酸锂晶体效果鉴定会

从90年代开端的十余年里，南开大学环绕铌酸锂系列晶体的光折变功能展开很多研讨，发现了许多新效应、新机制而且提出了新使用，研制了三维全息光存储器样机，初次发现了可见光波段高抗光折变掺镁铌酸锂晶体，又恰恰是紫外波段优异的光折变资料，孙军的导师许京军教授领衔的团队也因而获得了国家自然科学二等奖。

光学级铌酸锂晶体

孙军在南开大学的二十年间，他们团队首要以光通讯、激光以及国防范畴对高光学均匀性、高抗光损害才能、高温度适用性的光学级铌酸锂晶体的需求为牵引，将铌酸锂晶体的光学均匀性进步了近2个数量级，抗光损害才能进步6个数量级以上，完成了实用化光学质量的更优功能近化学计量比铌酸锂晶体的廉价制备。

三英寸近化学计量比铌酸锂晶片

团队研制的系列铌酸锂电光调Q晶体激光损害阈值、温度稳定性和接连作业使役寿数大幅进步，不只可以满意最苛刻的温度适用性军用规范，在面向轿车自动驾驶使用的接连作业激光雷达中，接连激光输出的作业时间从原有晶体的30分钟以内进步到24小时×30天以上，到达了世界同类产品的先进水平。

跟着“新基建”的提出，5G的逐步遍及，再加上出人意料的疫情，人们开端了“云日子”，这对光通讯职业产生了促进作用。在云核算、虚拟现实、高清视频等许多要素的促进下，光通讯建造将摆开继续晋级的大幕，铌酸锂晶体又迎来了新的展开机会。

铌酸锂晶体在集成光子学芯片、量子信息等方面的使用，让它重新得到国内外的高度重视。

据了解，业界普遍认为铌酸锂晶体有望成为电子年代走向光子年代时的“光学硅”资料。2017年，哈佛大学评述铌酸锂晶体器材研讨开展时，就类比“硅谷”提出了要展开“铌酸锂谷”。

但是，怎么完成铌酸锂器材的微纳化、集成化，是各国科学家竞相研讨的世界性难题。

这也是南开大学团队一向高度重视的方向，通过五年的工艺研制与技能攻关，许京军教授和任梦昕副教授等科研人员于上一年总算在铌酸锂微纳规范的加工方面获得打破性开展，在仅百纳米厚度的铌酸锂薄膜外表加工出了有序周期摆放的纳米线阵列。

那张南开大学百年校庆留念徽标相片，也标志着人们已具有根据铌酸锂晶体完成纳米规范下精密控制光行为的才能，为铌酸锂晶体这一一起的光电资料在微纳光子学、集成光子学等范畴的使用敞开了大门。

这些成果，当然让孙军他们感到高兴，但更让他们感到欢喜的是，有更多的人和研讨机构开端连续参加对铌酸锂的研讨。

孙军表明，近年来国内一向在追寻、跟进世界上铌酸锂的展开，晶体成长、加工的技能才能与国外比尽管存在必定的距离，但在研讨方面根本上坚持了与世界同步展开。

但是，前几年的中兴和近期的华为事情，仍是让他产生了激烈的危机感。

“在当时严峻的世界形势下，我期望上下游要‘不畏浮云遮望眼，景物长宜放眼量’，包含光通讯、数字通讯、激光使用等单位，要与电光调制器、相位调制器、声外表波滤波器、电光器材等单位以及铌酸锂晶体资料研制和出产单位联合起来，不只需处理眼下中心器材受制于人的局势，更要着眼于未来集成光子学的展开，积极争取政府支撑，上下游一起完成真实的自主可控、良性展开。”

孙军的话透露出火急但又是那么真诚的爱情，想在自己的方位上为铌酸锂晶体和器材职业的展开出一份力。

“面壁十年图破壁，难酬蹈海亦英豪”，这是南开大学优异校友周恩来总理所作七言绝句中的两句诗，这也正是孙军作为一名南开大学科研人员从事铌酸锂晶体作业的描写。

【人物介绍】

孙军，南开大学教授、博士生导师，教育部新世纪优异人才，首要从事人工晶体资料与器材方面研讨作业，曾获天津市科技进步一等奖、天津市技能创造二等奖、天津青年科技奖、天津市国防科技杰出贡献奖等。现任我国兵工学会激光技能专委会、我国硅酸盐学会晶体成长与资料分会、全国人工晶体规范化委员会、我国稀土学会稀土晶体专委会、我国光学学会光学资料专委会等委员，担任《人工晶体学报》编委、《现代电子技能》编委等。