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本報北京1月29日電（記者崔興(xing) 毅）

激光技術被譽為(wei) 20世紀“四大科技發明”之一。聚焦真空紫外非線性光學晶體(ti) 材料領域基礎研究和關(guan) 鍵核心技術，中國科學院新疆理化技術研究所（以下簡稱“新疆理化所”）潘世烈團隊成功研製出氟化硼酸銨（ABF）晶體(ti) ，首次實現直接倍頻真空紫外激光158.9納米輸出，創造了該領域世界最短輸出波長紀錄。相關(guan) 成果於(yu) 29日在國際學術期刊《自然》發表。

全固態真空紫外激光源（波長≤200納米）因光子能量高、光束質量好、結構緊湊且穩定性強等特性，在精密加工、高端科研裝備等多個(ge) 領域具有不可替代的戰略意義(yi) 。長期以來，氟代硼鈹酸鉀晶體(ti) （KBBF）是唯一能夠通過直接倍頻技術實現200納米以下激光輸出的實用晶體(ti) ，由陳創天院士團隊在20世紀90年代發明。隨著應用需求的不斷發展，尋找下一代性能更優(you) 的新型晶體(ti) 成為(wei) 該領域的挑戰性科學難題。

“非線性光學晶體(ti) 是實現這一激光輸出的核心材料。”新疆理化所所長潘世烈介紹，作為(wei) 激光設備的關(guan) 鍵部件，該類晶體(ti) 可以轉換激光頻率，從(cong) 而獲得不同波長的激光，滿足多樣化的應用需求。如何突破這一技術桎梏？潘世烈團隊從(cong) 源頭出發，創造性地提出“氟化”設計思想，將元素周期表中電負性最強的氟元素引入到硼酸鹽晶體(ti) 結構中，攻克對非線性光學材料關(guan) 鍵性能的協同調控和晶體(ti) 生長技術難題，成功獲得厘米級高光學質量的ABF單晶，為(wei) 緊湊、高效的全固態真空紫外激光器提供了全新的材料體(ti) 係。

“新晶體(ti) 的加工器件製造尤為(wei) 困難，其軟硬度等各種物理參數的匹配都需要從(cong) 頭摸索。”潘世烈說，經過長期試驗，團隊自主研發出一套完整適配ABF晶體(ti) 的器件加工工藝，涵蓋從(cong) 定向切割、粗拋到精拋的全流程，實現了從(cong) 晶體(ti) 到實用器件的跨越。測試結果表明，該晶體(ti) 綜合性能優(you) 異，在直接倍頻真空紫外激光輸出方麵刷新了3項世界紀錄——直接倍頻真空紫外激光輸出波長最短、納秒177納米脈衝(chong) 能量最高、光光轉換效率大幅提升，綜合性能遠超現有材料。

“憑借獨特優(you) 勢，ABF晶體(ti) 能應用於(yu) 研製高性能全固態真空紫外激光器。”新疆理化所晶體(ti) 材料研究中心研究員張方方介紹，該成果可以為(wei) 高端科研裝備的研發、超高精度激光加工、原始創新領域的空間通信等提供核心材料支撐，應用前景十分廣闊。據悉，新疆理化所享有對ABF晶體(ti) 從(cong) 理論計算、晶體(ti) 生長到器件研製、激光輸出的全鏈條自主知識產(chan) 權。該晶體(ti) 的研發標誌著中國在真空紫外非線性光學晶體(ti) 關(guan) 鍵材料方向取得重要突破，為(wei) 保持中國在該領域的國際領先地位作出積極貢獻。

“下一步，新疆理化所將持續開展ABF晶體(ti) 穩定生長技術、器件加工工藝及激光光源研製和應用的研究，力爭(zheng) 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(wei) 精密製造、前沿科研裝備提供有力支撐。”潘世烈表示。