全固態(tài)真空紫外光源以其體積小、成本低、綜合性能好等特點(diǎn)，具有重要意義，非線性光學(xué)晶體是其核心材料。

中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所科研團(tuán)隊(duì)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)，經(jīng)過長期探索與創(chuàng)新，成功研制出氟化硼酸銨（ABF）晶體。同時(shí)，研究攻克其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(shí)現(xiàn)直接倍頻真空紫外激光158.9nm輸出。

成果為緊湊、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，將在精密制造、前沿科研等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

▲精密光學(xué)平臺上的ABF晶體器件

非線性光學(xué)晶體是實(shí)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。

在該領(lǐng)域，氟代硼鈹酸鉀晶體（KBBF）是里程碑式材料，由中國科學(xué)院院士陳創(chuàng)天等我國科學(xué)家在上世紀(jì)九十年代發(fā)明，長期以來是唯一能夠通過直接倍頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)200nm以下激光輸出的實(shí)用晶體。

尋找一種兼具真空紫外高透過性、強(qiáng)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(rèn)為是該領(lǐng)域的科學(xué)難題。

▲激光演示

科研團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性提出真空紫外非線性光學(xué)晶體氟化設(shè)計(jì)及性能調(diào)控機(jī)制，攻克“大倍頻效應(yīng)—高雙折射率—短紫外截止邊”協(xié)同調(diào)控難題，創(chuàng)制出以ABF為代表的系列高性能晶體。在理論突破的基礎(chǔ)上，科研人員攻克晶體生長技術(shù)難題，成功獲得厘米級高光學(xué)質(zhì)量的ABF單晶。

ABF晶體最短相位匹配輸出波長可達(dá)158.9nm，創(chuàng)造了通過雙折射相位匹配技術(shù)輸出真空紫外激光的最短紀(jì)錄。

ABF晶體的成功研發(fā)，標(biāo)志著我國在真空紫外光學(xué)晶體關(guān)鍵材料方向取得重要突破。

▲激光演示

未來，科研人員將持續(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(shí)現(xiàn)更短波長、更高功率的全固態(tài)真空紫外光源創(chuàng)新，為精密制造、前沿科研裝備提供有力支撐。

來源：中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所

責(zé)任編輯：梁春雨