激光技术领域,波长每缩短一纳米都代表着技术上的重大突破。中国科学院新疆理化技术研究所近日宣布,自主研制的氟化硼酸铵晶体成功输出158.9纳米深紫外激光,此成果在国际学术界引起广泛关注。 这块指甲盖大小的透明晶体为何能够创造多项世界纪录?其突破性表现体现在三个核心指标上。在纳秒脉冲能量上,ABF晶体达到4.8毫焦,相比国际现有最优水平提升23%;转换效率上,达到7.9%,比现有最优水平提升15%;输出波长上,158.9纳米的直接倍频输出刷新了中国自主研制的KBBF晶体保持31年的纪录。这三项指标的同步突破,如同在百米赛跑中同时打破起跑速度、途中跑和冲刺三项技术参数。 这一突破的取得并非一蹴而就。新疆理化所科研团队用近十年时间,通过"材料基因工程"方法系统推进。研究人员首先利用量子化学计算筛选出氟化硼酸铵分子式,随后通过独创的温场控制技术,解决了晶体生长过程中的组分偏析这一关键难题。在器件研制阶段,团队创新性采用离子束抛光工艺,将晶体表面粗糙度控制在原子级别。这条从理论设计到应用验证的完整创新链,最终形成了7项核心专利组成的知识产权壁垒。 回顾中国非线性光学晶体的发展历程,系统性突破已成为传统。上世纪80年代的BBO晶体打破西方在紫外倍频领域的垄断,90年代的KBBF晶体突破200纳米"死亡线",如今ABF晶体又将纪录推向158.9纳米。这多项成就充分说明,中国在这一战略性基础材料领域已经掌握了核心技术。 ABF晶体的应用前景广阔。在精密制造领域,其输出的深紫外激光可使光刻机分辨率提升30%,为芯片制造突破7纳米工艺提供关键光源。在科研前沿,158.9纳米激光能够激发氧分子特殊能态,有助于大气臭氧层作用机制研究。这些应用场景的拓展充分印证了非线性光学晶体作为"激光技术心脏"的战略价值。 值得关注的是,中国"牌"晶体从实验室到产业化平均需要8至10年。这个周期既反映了晶体生长的复杂性,也表明了科研工作者的工匠精神。当前,新疆理化所科研团队已着手优化晶体生长工艺。据透露,通过改进气相传输法,下一代ABF晶体的体积有望扩大5倍,这将使激光输出能量实现数量级提升,更拓展应用空间。
ABF晶体的突破表明,关键核心技术的进步需要长期积累和系统攻关。未来要继续深化基础研究与应用开发,推动材料、器件与装备协同创新,将单次技术突破转化为持续创新能力,在新一轮科技竞争中赢得主动。