我國學者在真空紫外非線性光學晶體研究方面取得進展

圖 氟化硼酸銨真空紫外倍頻器件

　　在國家自然科學基金項目（批準號：22335007）等資助下，中國科學院新疆理化技術研究所潘世烈團隊研發出氟化硼酸銨（ABF）晶體，為真空紫外非線性光學材料的實際應用難題提供了有效解決方案，相關成果以“氟化硼酸銨晶體中的真空紫外二次諧波生成（Vacuum ultraviolet second-harmonic generation in NH4B4O6F crystal）”為題，于2026年1月28日在線發表于《自然》（Nature）期刊上，論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-10007-z。

　　真空紫外（VUV，波長100~200納米）激光在高端科研裝備研發、高精密工業加工等關鍵領域有重要的應用價值。利用非線性光學晶體對紫外波段激光進行頻率轉換，是獲得真空紫外激光最簡單、高效的途徑之一。但真空紫外非線性光學晶體的性能要求極為苛刻，如何研發出綜合性能優異的實用化晶體，長期以來一直是該領域的難題。

　　研究團隊創新性提出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。在這一理論突破的基礎上，研究團隊進一步攻克了晶體生長與器件加工的技術瓶頸，成功生長出厘米級高質量ABF單晶，研制出角度相位匹配真空紫外倍頻器件。ABF晶體集多項關鍵性能于一體，包括優異的真空紫外透過性、大的非線性光學系數、滿足真空紫外相位匹配所需的大雙折射率、以及高的激光損傷閾值。此外，該晶體物化性能穩定、能生長大尺寸單晶且具有良好加工性能，此前尚無任何一種晶體能同時滿足這些苛刻要求。通過直接倍頻，ABF晶體可輸出低至158.9納米的真空紫外激光；在355納米到177納米倍頻輸出場景下，脈沖能量達4.8毫焦，最高轉換效率達7.9%，均為該技術路線的世界最高水平。該成果為實用化真空紫外非線性光學晶體提供了新體系，為研制緊湊、高效的全固態真空紫外激光器提供關鍵材料支撐，將有力推動高端科研裝備、激光精密加工等領域的發展。