在激光技术领域,真空紫外波段(波长小于200纳米)的激光因其极短波长和超高能量密度,在半导体光刻、高精度光谱分析等尖端领域具有不可替代的作用。
然而,受限于材料特性,传统非线性光学晶体难以在该波段实现高效稳定的激光输出,成为制约全固态真空紫外激光器发展的关键瓶颈。
针对这一世界性难题,中国科学院新疆理化技术研究所科研团队经过多年攻关,成功培育出具有自主知识产权的氟化硼酸铵晶体。
该晶体在500摄氏度以上环境中仍能保持稳定结构,兼具真空紫外高透过率、强非线性效应和大双折射率等特性。
实验数据显示,其最短相位匹配波长达到158.9纳米,较国际现有技术水平提升显著。
这一突破性进展源于我国在非线性光学晶体领域的长期积累。
从上世纪80年代的BBO、LBO晶体,到本世纪初的KBBF晶体,我国科学家始终在该领域保持领先优势。
此次研发的新型晶体首次实现了真空紫外波段"三高"特性(高透过、高效率、高稳定性)的协同优化,其双折射相位匹配技术可有效避免传统准相位匹配带来的能量损耗问题。
该成果的产业化应用前景广阔。
在高端制造领域,更短波长的激光可提升光刻精度,为芯片制造提供新路径;在科学研究中,将为角分辨光电子能谱等精密测量提供理想光源。
据项目负责人介绍,研究团队正着力攻克大尺寸晶体生长技术,预计未来三年内可实现工程化应用。
值得注意的是,真空紫外激光器的突破还将带动相关产业链升级。
从晶体生长设备到激光器整机设计,我国在光电材料领域的全链条创新能力正逐步显现。
这种"材料-器件-系统"的协同发展模式,为突破国外技术封锁提供了新范式。
从材料到光源,从单点突破到体系能力建设,真空紫外激光领域的每一次“波长前移”都意味着技术边界的再次拓展。
氟化硼酸铵晶体实现158.9纳米真空紫外激光输出的成果,既体现了我国在非线性光学晶体方向的持续积累,也提示高端光源竞争归根结底是材料、工艺与系统协同的综合较量。
面向未来,只有坚持长期投入、强化工程化验证与产业协同,才能让更多关键材料从论文走向装置、从实验走向应用,为精密制造与前沿科研提供更有力的光学支撑。