中國網/中國發展門戶網訊（記者 王振紅）全固態真空紫外光源以其體積小、成本低、綜合性能好等特點，具有重要戰略意義，非線性光學晶體是其核心材料。中國科學院新疆理化技術研究所（以下簡稱新疆理化所）潘世烈團隊聚焦真空紫外非線性光學晶體材料領域基礎研究和關鍵核心技術，經過長期不懈的探索與創新，成功研制出氟化硼酸銨（ABF）晶體，同時攻克其大尺寸晶體生長和器件加工技術難題，采用雙折射相位匹配技術，首次實現直接倍頻真空紫外激光158.9nm輸出，為緊湊、高效的全固態真空紫外激光器提供了全新的關鍵材料體系，將在精密制造、前沿科研等領域發揮重要戰略作用，相關成果于北京時間1月29日在國際學術期刊《自然》發表。

圖為激光演示。

“ABF晶體核心特點是全鏈條自主創新的‘從0到1’突破。理論計算、化合物合成、晶體生長、器件加工、激光輸出等各環節均由團隊完成，新疆理化所擁有完整的自主知識產權。此外，晶體尺寸突破至4厘米級，顯著提升了材料的實用性和可加工性，而且加工工藝，如定向切割、粗拋、精拋等完全自主研發?！毙陆砘L潘世烈研究員表示。

圖為激光演示。

他介紹說，非線性光學晶體是實現全固態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、轉換效率等。在該領域，氟代硼鈹酸鉀晶體（KBBF）是里程碑式材料，由陳創天院士等我國科學家在上世紀九十年代發明，長期以來是唯一能夠通過直接倍頻技術實現200nm以下激光輸出的實用晶體。隨著應用需求的不斷提升，尋找一種兼具真空紫外高透過性、強非線性光學響應、大雙折射與優異生長性能的新型晶體，一直被認為是該領域的挑戰性科學難題。

圖為加工的晶體器件。

科研團隊創新性提出真空紫外非線性光學晶體氟化設計及性能調控機制，攻克“大帶隙-大倍頻效應-高雙折射率”協同調控難題，創制出以ABF為代表的系列高性能晶體。在理論突破的基礎上，科研人員攻克晶體生長技術難題，成功獲得厘米級高光學質量的ABF單晶。

潘世烈指出，“ABF晶體解決了傳統晶體在帶隙、倍頻效應等方面的限制，在直接倍頻真空紫外激光輸出方面實現了三個世界紀錄：一是最短激光直接倍頻波長達到158.9nm，創造了通過雙折射相位匹配技術輸出真空紫外激光的最短記錄；二是納秒激光輸出能量達4.8毫焦；三是激光轉化效率提升至7.9%?！盇BF晶體研發取得突破性進展，標志著我國在真空紫外光學晶體關鍵材料方向取得重要突破，為保持我國在該領域的國際領先地位做出積極貢獻。

圖為中國科學院新疆理化技術研究所。

下一步，新疆理化所將持續開展ABF晶體穩定生長技術、器件加工工藝及激光光源研制和應用的研究，力爭實現更短波長、更大能量、更高功率的全固態真空紫外光源創新，為精密制造、前沿科研裝備提供有力支撐。