中紅外晶體是構建高功率全固態中紅外激光相干光源的核心材料，美俄等國家先后投入大量的人力物力進行研發，分別成功發展水平生長和豎直生長兩大制備技術，并在國際上長期形成技術壟斷。

為了打破國外技術壟斷，提高中國的裝備技術水平，中國工程物理研究院化工材料研究所康彬研究員主持完成了“新型中紅外晶體制備關鍵技術探索研究”，歷經三年左右的攻關，突破大尺寸高性能中紅外晶體制備核心設備與關鍵工藝，實現了全系列國產化，成功打破了俄美對這項技術的壟斷，可為我國高能量高功率中紅外激光技術發展提供關鍵材料支撐。

1．核心設備的突破

中紅外晶體合成與生長氣壓高、組分偏析嚴重、各向異性大、極易開裂與產生孿晶，對制備設備要求很高，目前國內外無商用的紅外晶體制備專用設備。

根據中紅外晶體合成與生長特性，自行設計熱場，研制出具有知識產權的多段高精密控制中紅外晶體合成爐（圖1）、垂直和水平兩類單晶生長爐（圖2）以及器件退火爐等系列關鍵設備，成功實現中紅外晶體核心制備設備的國產化，該系列設備具有控溫精度高、溫場調節方便、熱場穩定性好、自動化程度高等特點，適合用于工程化推廣。

 2．關鍵工藝的突破

    通過該項目的攻關，形成了多晶合成、單晶生長及定向切割等一系列的工程能力。發明動態溫場多晶原料合成新工藝，克服合成過程中易炸裂和計量比易失衡的技術難題，成功實現500g量級的中紅外多晶原料的宏量制備(圖３)。

開發出獨具特色的定向籽晶縮頸關鍵技術，克服紅外晶體易開裂、易形成孿晶的技術瓶頸，在國內率先實現了水平生長，并獲得低位錯密度的完整大單晶（356g，Φ31×160mm，圖4），同時突破大尺寸單晶垂直生長法關鍵技術，獲得了世界上口徑最大的公斤級大單晶（φ55×130mm，圖4）。

發明適用于多種無特征方向的晶體定向技術，通過定向切割、打磨拋光與鍍膜，獲得多批次晶體器件（圖5），實現了高轉化效率的高功率中紅外激光輸出（圖６）。

 3．應用情況

目前，在大量應用領域迫切需求中紅外非線性光學晶體及器件。民用領域包括紅外光譜、紅外醫療器械、紅外激光沉積、紅外光刻、大氣中有害物質的監測等；國防領域包括紅外對抗、紅外遙控、衛星跟蹤、激光雷達以及生化武器遙控探測等。該項目開發的中紅外晶體具有均勻性好、吸收系數低、穩定性好、出光效率高的特點，已應用于多兵種平臺所需的小型化紅外光源的原理樣機的研制，大大提高我國全固態紅外激光相干光源的功率水平及自主研制能力，對我國相關國防裝備的升級換代有著不可替代的重要作用。