1月29日消息，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所潘世烈研究員團(tuán)隊成功創(chuàng)制出一種名為氟化硼酸銨（ABF）的新型非線性光學(xué)晶體，并利用該晶體實現(xiàn)了波長為158.9納米的真空紫外激光輸出。

這一成果不僅刷新了通過雙折射相位匹配技術(shù)產(chǎn)生真空紫外激光的最短波長世界紀(jì)錄，更標(biāo)志著我國在高端激光核心材料領(lǐng)域再次取得全球領(lǐng)先地位。相關(guān)研究已在線發(fā)表于國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）。

全固態(tài)真空紫外光源以其體積小、成本低、綜合性能好等特點，具有重要戰(zhàn)略意義，非線性光學(xué)晶體是其核心材料。而非線性光學(xué)晶體如同激光系統(tǒng)的“心臟”，通過頻率轉(zhuǎn)換（如倍頻、和頻）將紅外或可見光“壓縮”成更短波長的紫外甚至真空紫外光。晶體的性能直接決定了激光器能否輸出特定波長、轉(zhuǎn)換效率高低以及功率穩(wěn)定性。

中國在紫外、真空紫外非線性光學(xué)晶體領(lǐng)域的研究處于國際領(lǐng)先水平，中國科學(xué)家研發(fā)的BBO、LBO紫外非線性光學(xué)晶體已實現(xiàn)全球產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，為全球激光產(chǎn)業(yè)應(yīng)用發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)。KBBF晶體作為該領(lǐng)域的里程碑式材料，由陳創(chuàng)天院士等中國科學(xué)家在20世紀(jì)90年代發(fā)明，長期以來是唯一能夠通過直接倍頻技術(shù)實現(xiàn)200納米以下激光輸出的實用晶體。

然而，隨著應(yīng)用需求的不斷提升，尋找一種兼具真空紫外高透過性、強非線性響應(yīng)、大雙折射與優(yōu)異生長性能的新型晶體，一直被認(rèn)為是極具挑戰(zhàn)性的科學(xué)難題。

而潘世烈團(tuán)隊創(chuàng)新性提出“真空紫外非線性光學(xué)晶體氟化設(shè)計及性能調(diào)控機制”，通過分子結(jié)構(gòu)工程精準(zhǔn)調(diào)控電子云分布與晶格振動模式，成功在理論上預(yù)測并合成出ABF晶體。

在理論突破基礎(chǔ)上，科研人員攻克晶體生長和器件加工技術(shù)難題，成功獲得厘米級高光學(xué)質(zhì)量的ABF單晶，研制出角度相位匹配真空紫外倍頻器件，最短相位匹配輸出波長可達(dá)158.9納米，創(chuàng)造出通過雙折射相位匹配技術(shù)輸出真空紫外激光的最短記錄，為后續(xù)器件集成與產(chǎn)業(yè)化鋪平道路。

潘世烈研究員表示，ABF晶體研發(fā)取得突破性進(jìn)展，標(biāo)志著中國在真空紫外非線性光學(xué)晶體關(guān)鍵材料方向取得重要突破。

下一步，研究團(tuán)隊將持續(xù)開展ABF晶體穩(wěn)定生長技術(shù)、器件加工工藝及激光光源應(yīng)用的研究，力爭實現(xiàn)更短波長、更大能量、更高功率的全固態(tài)真空紫外激光源創(chuàng)新，為精密制造、前沿科研裝備等領(lǐng)域發(fā)展提供有力支撐。