中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所近日宣布，其科研團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種新型非線性光學(xué)晶體——氟化硼酸銨（ABF），并利用該晶體實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)為158.9納米的真空紫外激光輸出。這一成果標(biāo)志著我國(guó)在真空紫外光學(xué)晶體領(lǐng)域取得重大突破，相關(guān)研究論文已發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《自然》雜志。

非線性光學(xué)晶體是實(shí)現(xiàn)全固態(tài)真空紫外激光的核心材料，其性能直接決定了激光器的輸出波長(zhǎng)和轉(zhuǎn)換效率。長(zhǎng)期以來，氟代硼鈹酸鉀晶體（KBBF）是該領(lǐng)域唯一能夠通過直接倍頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)200納米以下激光輸出的實(shí)用晶體，但因其層狀生長(zhǎng)特性導(dǎo)致器件設(shè)計(jì)受限，且激光輸出功率難以提升。因此，開發(fā)兼具高透過性、強(qiáng)非線性響應(yīng)、大雙折射和優(yōu)異生長(zhǎng)性能的新型晶體，成為全球科研界公認(rèn)的難題。

新疆理化所潘世烈團(tuán)隊(duì)通過創(chuàng)新性的真空紫外非線性光學(xué)晶體氟化設(shè)計(jì)及性能調(diào)控機(jī)制，成功攻克了“大倍頻效應(yīng)-高雙折射率-短紫外截止邊”協(xié)同調(diào)控的技術(shù)瓶頸。團(tuán)隊(duì)不僅在理論上取得突破，更通過優(yōu)化晶體生長(zhǎng)工藝，成功制備出厘米級(jí)高光學(xué)質(zhì)量的ABF單晶。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，ABF晶體最短相位匹配輸出波長(zhǎng)可達(dá)158.9納米，創(chuàng)造了雙折射相位匹配技術(shù)輸出真空紫外激光的最短波長(zhǎng)紀(jì)錄。

該成果為開發(fā)緊湊、高效的全固態(tài)真空紫外激光器提供了關(guān)鍵材料，未來有望在半導(dǎo)體精密加工、量子通信、深紫外光刻等前沿領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。相較于傳統(tǒng)氣體激光器，基于ABF晶體的全固態(tài)激光器具有體積小、效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，可顯著提升相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)水平。

目前，研究團(tuán)隊(duì)正持續(xù)優(yōu)化ABF晶體的生長(zhǎng)技術(shù)，探索器件加工工藝及激光光源應(yīng)用場(chǎng)景。通過進(jìn)一步縮短輸出波長(zhǎng)、提升激光功率，該技術(shù)有望為精密制造裝備和科研儀器提供更先進(jìn)的解決方案，鞏固我國(guó)在真空紫外光學(xué)晶體領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位。