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央广网北京1月29日消息（记者王泽华 朱敏）据中央广播电视总台中国之声报道，激光是20世纪人类最重大的发明之一，而想要“精准驯服”这一特殊光源，实现灵活的波长调控与转换，非线性光学晶体便是其中的“核心基石”。中国科学院1月29日介绍，我国科学家成功研制出最新款“中国牌”晶体——氟化硼酸铵（ABF）晶体，首次实现直接倍频真空紫外激光158.9纳米输出，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1月29日在国际学术期刊《自然》发表。

 

如果关注激光领域，对于KBBF这个名字，大家或许并不陌生，这是我国科学家在20世纪90年代研发的“中国牌”晶体，相关性能领跑行业30余年无人超越。而科研团队介绍，最新研发的这种ABF晶体，可以做到在直接倍频真空紫外激光输出领域——输出波长、纳秒脉冲能量、转换效率三方面全方位刷新世界纪录。高原之上再攀高峰，耗时近十年打磨的新款“中国牌”晶体，如何服务国计民生？

 

 

中国科学院新疆理化技术研究所供图

 

中国科学院新疆理化技术研究所所长潘世烈表示：“ABF晶体是中国科学院新疆理化技术研究所通过原始创新研制出来的一个从材料设计理论创新到化合物合成、晶体生长、器件研制、激光输出，具有完整自主知识产权的新材料。”

 

说起这种名为ABF（氟化硼酸铵）的真空紫外非线性光学晶体，潘世烈满是自豪。他说，这种新的晶体综合性能优异，是一种有重要应用前景的真空紫外非线性光学晶体。

潘世烈讲述：“1995年，中国老一代科学家发明了KBBF晶体，在当时是全球唯一激光输出波长短于200纳米的晶体，一直到现在31年过去了，随着社会的发展，需要性能更加优异的材料出现，但到我们晶体发现之前仍然是空白。我们继承老一代科学家的精神，突破关键核心技术，‘十年磨一晶’，创制出今天的真空紫外非线性光学晶体ABF。刷新了三项世界纪录，在特定条件下，可以做到波长更短，直接倍频输出波长最短达到158.9纳米；纳秒脉冲能量也最高，纳秒177.3纳米激光直接倍频输出能量高达4.8毫焦；转换效率最高可达7.9%。未来随着晶体生长和加工工艺的进一步优化，这些性能还将继续提升。”

 

 

中国科学院新疆理化技术研究所供图

 

激光？晶体？这些学术名词究竟是什么意思？通俗来说，如果把激光器想象成“超级手电筒”，非线性光学晶体就是手电筒里的“核心魔法镜片”，能把普通激光“变身”成特殊波长的超强光束。潘世烈解释，由于激光本质上是“人为调控的受激辐射光放大”，那么非线性光学晶体便是让激光实现灵活波长调控与转换，推动激光技术落地应用的“核心基石”。

 

潘世烈说：“激光是全球高新技术产业、前沿科学研究等领域的推动力和重要战略支撑技术。波长短于200纳米就叫真空紫外波段，它的光子能量高、光束质量好，而全固态激光器又有结构紧凑、稳定性好等特点，对精密加工、前沿科学等领域具有重大意义。激光的核心是材料，为什么发现性能更加优异的材料这么难呢？是因为这里面有关键科学问题没解决，其中最重要的三个要素——带隙、倍频系数、双折射率难以平衡但又必须平衡，只有平衡之后，这个材料才具有优异的性能。”

 

20世纪60年代初，国外已发现多款非线性光学晶体材料。1976年，美国研制出KTP晶体，这是全球首款实现商业化应用的非线性光学晶体，彼时晶体对中国实施禁运。由于缺乏核心技术、研发经验和专业人才，中国老一代科学家自行组装激光器、测试设备，在一穷二白中自己动手创造科研条件，终于走出一条自主创新道路，先后研制成功LBO、BBO、KBBF等闪耀世界的“中国牌”晶体。2007年，中国也正式宣布停止对外提供KBBF晶体，打了一场漂亮的翻身仗。潘世烈表示，科学的脚步不能停歇，高原之上再攀高峰，是这一代科学家对先辈艰苦奋斗成果的最好传承。

 

潘世烈说：“所以我们从源头出发，提出了氟化机制，在理论方面打造原始创新策源地。有了化合物，还要长出晶体，我们集团队之力攻克了这个晶体的生长技术还有它的加工技术，从毫米级晶体长到厘米级，产出了国际上首个高效倍频器件。有材料了、又成器了，但器要能用。这个过程是很艰辛的，我们是站在老一代科学家的肩膀上，日日夜夜，365天每天守在装备旁，每天在调控它的工艺，不懈努力，才有今天这个成绩。”

 

 

中国科学院新疆理化技术研究所供图

 

ABF晶体的研发取得突破性进展，用优异的生长性能和多项刷新纪录的卓越属性，为保持我国在该领域的国际领先地位作出积极贡献。性能如此卓越，这种晶体能在哪些方面发挥作用？潘世烈表示，不管是服务于研究超导等领域的高端科研装备，还是助力制造强国建设的精密加工装备，抑或是为人类开拓原始创新领域，这种晶体都将作出重要贡献。

 

潘世烈继续说道：“下一步，我们要做出激光器，做出一系列原创装备。有了前沿的、精密的装备，才能做出原创的成果，才能实现最顶尖的原始创新。比如说激光的波长越短、能量越高，越能帮助科研人员更清晰地探究超导材料的微观作用机制，超导一旦突破，其零电阻特性将带来全球颠覆性的技术变革。包括超高精密加工在内，很多高端制造领域都需要波长短的激光。中国现在正从制造大国向制造强国迈进，还有很多领域需要我们去引领需求、创造需求，而不是说西方国家有这个需求，我们就跟在后面跑。直接倍频产生短至158.9纳米的光源全球是没有的，我们会利用这一核心材料和技术来创造新的需求，比如说未来的空间通信，有一批‘无人区领域’，我们要基于器件、材料，引领国际未来的重大应用。”

 

从2016年首次合成ABF化合物，到如今使我国继续屹立真空紫外光学晶体关键材料领域最前沿，潘世烈团队耗时近十年打磨新款“中国牌”晶体，正是我国科学家加快打造原始创新策源地，加快突破关键核心技术，努力抢占科技制高点的生动实践。中国科学院新疆理化技术研究所表示，科研团队将持续开展ABF晶体稳定生长技术、器件加工工艺及激光光源应用的研究，力争实现更短波长、更高功率的全固态真空紫外光源创新，为我国精密制造、前沿科研装备提供有力支撑。