中国网/中国发展门户网讯（记者 王振红）全固态真空紫外光源以其体积小、成本低、综合性能好等特点，具有重要战略意义，非线性光学晶体是其核心材料。中国科学院新疆理化技术研究所（以下简称新疆理化所）潘世烈团队聚焦真空紫外非线性光学晶体材料领域基础研究和关键核心技术，经过长期不懈的探索与创新，成功研制出氟化硼酸铵（ABF）晶体，同时攻克其大尺寸晶体生长和器件加工技术难题，采用双折射相位匹配技术，首次实现直接倍频真空紫外激光158.9nm输出，为紧凑、高效的全固态真空紫外激光器提供了全新的关键材料体系，将在精密制造、前沿科研等领域发挥重要战略作用，相关成果于北京时间1月29日在国际学术期刊《自然》发表。

图为激光演示。

“ABF晶体核心特点是全链条自主创新的‘从0到1’突破。理论计算、化合物合成、晶体生长、器件加工、激光输出等各环节均由团队完成，新疆理化所拥有完整的自主知识产权。此外，晶体尺寸突破至4厘米级，显著提升了材料的实用性和可加工性，而且加工工艺，如定向切割、粗抛、精抛等完全自主研发。”新疆理化所所长潘世烈研究员表示。

图为激光演示。

他介绍说，非线性光学晶体是实现全固态真空紫外激光输出的核心材料，其性能直接决定了激光器的输出波长、转换效率等。在该领域，氟代硼铍酸钾晶体（KBBF）是里程碑式材料，由陈创天院士等我国科学家在上世纪九十年代发明，长期以来是唯一能够通过直接倍频技术实现200nm以下激光输出的实用晶体。随着应用需求的不断提升，寻找一种兼具真空紫外高透过性、强非线性光学响应、大双折射与优异生长性能的新型晶体，一直被认为是该领域的挑战性科学难题。

图为加工的晶体器件。

科研团队创新性提出真空紫外非线性光学晶体氟化设计及性能调控机制，攻克“大带隙-大倍频效应-高双折射率”协同调控难题，创制出以ABF为代表的系列高性能晶体。在理论突破的基础上，科研人员攻克晶体生长技术难题，成功获得厘米级高光学质量的ABF单晶。

潘世烈指出，“ABF晶体解决了传统晶体在带隙、倍频效应等方面的限制，在直接倍频真空紫外激光输出方面实现了三个世界纪录：一是最短激光直接倍频波长达到158.9nm，创造了通过双折射相位匹配技术输出真空紫外激光的最短记录；二是纳秒激光输出能量达4.8毫焦；三是激光转化效率提升至7.9%。”ABF晶体研发取得突破性进展，标志着我国在真空紫外光学晶体关键材料方向取得重要突破，为保持我国在该领域的国际领先地位做出积极贡献。

图为中国科学院新疆理化技术研究所。

下一步，新疆理化所将持续开展ABF晶体稳定生长技术、器件加工工艺及激光光源研制和应用的研究，力争实现更短波长、更大能量、更高功率的全固态真空紫外光源创新，为精密制造、前沿科研装备提供有力支撑。