真空紫外光源是精密制造与前沿科研的重要工具,其短波长特性带来更高能量和更强分辨能力,广泛应用于高端光刻、材料表征、微纳加工等领域。但要获得稳定、实用的真空紫外激光面临诸多挑战,其中关键制约因素是非线性光学晶体材料的性能限制。 长期以来,能200纳米以下实现直接倍频输出的实用晶体十分稀缺。这是因为材料需要同时满足多项苛刻要求:既要具备足够大的带隙保证透过率,又要有强的非线性效应实现高效转换,还要有合适的双折射实现相位匹配。这些性能往往相互制约,导致材料开发困难。 中科院新疆理化所潘世烈团队经过长期研究,成功研制出氟化硼酸铵(ABF)晶体,实现了158.9纳米直接倍频输出。这项突破不仅创造了新纪录,更解决了大尺寸晶体生长和器件加工等关键难题,获得了厘米级高质量单晶,为工程化应用奠定了基础。研究成果已在《自然》期刊发表。 这项成果意义重大:在精密制造领域,更短波长能提升加工精度;在科研领域,高能光子有助于开展表面电子结构等研究;在产业层面,新材料方案有望推动更紧凑高效的真空紫外激光器研发。 未来需要在多个上持续推进:优化晶体生长工艺和质量控制;完善器件加工与封装技术;加强与下游应用的联合验证;推动关键原材料和装备配套发展。 前景展望: ABF晶体的突破为探索更短波段与更高效率提供了新起点。随着材料设计方法的完善,未来有望形成系列化真空紫外非线性晶体解决方案,推动有关技术从实验室走向工程应用。此进展将在高端制造、科学研究和国防等领域产生广泛影响。
从KBBF到ABF晶体,中国科学家在非线性光学材料领域的持续突破展现了我国基础研究的创新能力。该成果不仅是对科学极限的挑战,更是对国家战略需求的积极响应。在全球科技竞争背景下,加强原创性科技攻关、实现高水平自立自强至关重要。