米兰官网-继续领跑全球！新型“中国牌”晶体诞生，刷新三项世界纪录—新闻—科学网

全固态真空紫外光源是一种具备主要战略意义的光学仪器装备，其焦点质料长短线性光学晶体。

全世界于这一范畴的里程碑式晶体，是我国科学家在上世纪九十年月发现的“中国牌”晶体——氟代硼铍酸钾晶体（KBBF）。它是已往30多年里独一可以或许经由过程直接倍频技能，实现200纳米如下真空紫外激光输出的实用晶体。

如今，中国科学院新疆理化技能研究所（如下简称新疆理化所）团队乐成研制出一种新型“中国牌”晶体——氟化硼酸铵晶体（ABF），不仅具备完备的自立常识产权链条，并且质料机能刷新多项纪录，使我国于该范畴继承领跑全世界。该结果在1月29日刊发在《天然》杂志。

ABF真空紫外倍频器件。新疆理化所供图

刷新三项世界纪录

2009年2月，《天然》注销一篇题为《中国晶体——埋没的至宝》的采访调研文章。文中，作者断言“其他国度于晶体生长方面的研究，还有没法缩小与中国的差距”。

文章的主角是“中国牌”晶体KBBF。1995年，陈创天院士等中国科学家研制出KBBF，“中国牌”晶体由此步入高光时刻。2007年，中国正式公布住手对于外提供KBBF，外洋不吝重金哀求采办或者约请相干中国专家去事情，都被严词拒绝。

从1995年至今，30多年来，于非线性光学晶体范畴，全世界没有任何一个新的晶体质料系统可以于机能上逾越KBBF。

跟着激光技能飞速成长，该范畴亟待研发新一代真空紫外非线性光学晶体。“从2007年我回国事情起，就最先着手寻觅兼具更短输出波长、更年夜输出能量、更高转换效率的新质料系统。”新疆理化所研究员潘世烈说。

潘世烈曾经师从陈创天、吴以成院士，于两位师长教师的引导下，体系把握了晶体质料研究的理论系统与技能要领。2007年，他正式插手新疆理化所，最先组建一支笼罩理论计较、质料合成、晶体生长、器件加工、激光输出等全链条的立异团队，并寻觅机能更优胜的真空紫外非线性光学晶体质料系统。

他们立异性将元素周期表中电负性最年夜的氟元素，引入到硼酸盐系统，让氟与硼以共价键相连，修筑起氟化硼酸盐基团，设计合成出了ABF晶体。

终极，ABF晶体刷新了直接倍频真空紫外激光输出范畴的三项世界纪录——波长最短、纳秒脉冲能量最高、转化效率最年夜。

“ABF晶体直接倍频输出激光的波长到达158.9纳米；纳秒177.3纳米激光直接倍频输出能量达4.8毫焦，转换效率最高可达7.9%，均为世界最高程度。”潘世烈说。

科研职员举行激光试验。新疆理化所供图

可用在高端设备、周详微加工等范畴

机能参数的晋升，为一系列尖端运用范畴提供了新机缘。“基在其短波长、光子能量高、转化效率高的特征，ABF晶体直接倍频输出的光，是国际上没有的、并世无双的，将来将于多个战略标的目的阐扬要害作用。”潘世烈说。

于基础科学前沿，它将助力科学家摸索物资微不雅秘密。“激光的波长越短、能量越高，仪器的分辩率就越高。好比，于超导机理研究方面，他人看不清的，咱们能看清，这有助在咱们从源头上鞭策技能冲破。”潘世烈说。

ABF晶体也让中国有了界说新一代科研设备的尺度及标的目的的可能。“作为要害部件，还有有可能研制出国际上尚无先例的尖端科研仪器，如为自由电子激光提供独占的种子源，赋能下一代高端科研设备。”潘世烈说。

于高端制造范畴，ABF晶体孕育发生的真空紫外激光，可运用在超高周详微加工等范畴，显著晋升加工精度与效率，办事在制造强国战略。

“短波长、高光子能量激光，可用在纳米级精度的切割、钻孔与外貌处置惩罚，于航空航天、医疗器械等高端制造范畴，实现更高效、更周详的加工。”潘世烈说。

此外，潘世烈先容，ABF晶体还有有望为空间激光通讯等新兴与“无人区”范畴提供新的技能路径，“将来ABF晶体及器件的运用潜力巨年夜，咱们的方针是创造需求、引领需求，而不是说西方国度有一个需求，咱们跟于后面跑”。

激光输出演示。新疆理化所供图

十年磨一晶

今朝，ABF晶体已经冲破厘米级晶体生长技能及器件加工技能瓶颈，构建起完整的自立常识产权系统。

“这项结果是团队站于老一辈科学家肩膀上接续奋斗的结晶。”潘世烈说。

于已往近20年里，科研团队将新型真空紫外非线性光学晶体从理论构思变为实际。潘世烈感触，“研制历程长短常艰苦的”。

于质料理论上，团队立异性提出真空紫外非线性光学晶体氟化设计和机能调控机制，霸占了“年夜带隙-年夜倍频效应-高双折射率-短紫外截止边”协同调控难题，创制出以ABF为代表的系列高机能晶体。

以此为基础，科研职员最先聚焦晶体生长技能难题。为了长出充足年夜的ABF晶体，他们一年365天、年复一年地守着自研的晶体生长设备，昼夜调治优化生长参数，用三年时间，将晶体尺寸从毫米级推到厘米级，晶体最年夜可达4厘米。

光有晶体还有不敷。玉不琢不可器，晶体亦然。“晶体像人同样，一人一个性情，每一种晶体也有本身的秉性，患上找到适配的加工工艺。”团队成员、新疆理化所研究员张方方说。他们重复实验切割角度、力度，探索研磨、抛光工艺，历经无数次掉败后，终究把握了全套加工技能。

“当第一束158.9纳米激光从自立加工的器件中射出时，试验室发作出欢呼。”潘世烈笑着说。

如今，这支拥有100多位成员的团队仍于努力。潘世烈先容，下一步，新疆理化所将连续开展ABF晶体不变生长技能、器件加工工艺和激光光源运用的研究，力争实现更短波长、更年夜能量、更高功率的全固态真空紫外光源立异，为周详制造、前沿科研设备提供有力支撑。

相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-10007-z