中新網(wǎng)北京1月29日電 (記者 孫自法)繼氟代硼鈹酸鉀(KBBF)晶體“獨步天下”之后，有“中國牌”晶體之譽的非線性光學(xué)晶體材料又上新——中國科學(xué)家最近成功研制出集多種優(yōu)異性能于一身的氟化硼酸銨(ABF)晶體，為緊湊、高效的全固態(tài)真空紫外激光器提供了全新的關(guān)鍵材料體系。

　　歷經(jīng)長期探索與創(chuàng)新

　　聚焦真空紫外非線性光學(xué)晶體材料領(lǐng)域基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵核心技術(shù)，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所(新疆理化所)潘世烈團隊經(jīng)過長期不懈的探索與創(chuàng)新，在成功設(shè)計合成出ABF晶體的同時，還攻克大尺寸晶體生長和器件加工技術(shù)難題，采用雙折射相位匹配技術(shù)，首次實現(xiàn)直接倍頻真空紫外激光158.9納米輸出，將在精密制造、前沿科學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

　　這項助力改進和提升全固態(tài)真空紫外激光器功能的重要成果論文，北京時間1月29日凌晨在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上線發(fā)表。

　　聚焦挑戰(zhàn)性科學(xué)難題

　　論文通訊作者、中國科學(xué)院新疆理化所所長潘世烈研究員介紹說，全固態(tài)真空紫外光源兼具體積小、成本低、綜合性能好等特點，而非線性光學(xué)晶體正是實現(xiàn)全固態(tài)真空紫外激光輸出的核心材料，其性能直接決定了激光器的輸出波長、轉(zhuǎn)換效率等關(guān)鍵指標(biāo)。

　　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。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。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，一直被認為是極具挑戰(zhàn)性的科學(xué)難題。

　　創(chuàng)制系列高性能晶體

　　論文第一作者、中國科學(xué)院新疆理化所晶體材料研究中心副主任張方方研究員稱，在本項研究中，科研團隊創(chuàng)新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，攻克“大帶隙-大倍頻效應(yīng)-高雙折射率”協(xié)同調(diào)控難題，創(chuàng)制出以ABF晶體為代表的系列高性能晶體。

　　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。

　　將持續(xù)開展應(yīng)用研究

　　潘世烈研究員表示，ABF晶體研發(fā)取得突破性進展，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，為保持中國在該領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位做出積極貢獻。

　　下一步，研究團隊將持續(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。(完)