真空紫外激光因其波长短、能量高的特性,在精密制造、前沿科学研究等领域具有重要应用价值。
然而,实现高效、紧凑的全固态真空紫外激光输出一直是国际科学难题。
非线性光学晶体作为实现这一目标的核心材料,其性能直接决定了激光器的输出波长、转换效率和应用前景。
长期以来,国际学术界主要依赖氟代硼铍酸钾晶体作为真空紫外激光的关键材料。
然而,这种晶体存在明显局限性。
其层状生长特性严重制约了器件设计的灵活性,同时限制了激光输出功率的提升空间,难以满足日益增长的应用需求。
随着激光技术在工业制造、医疗诊断、基础研究等领域的深入拓展,寻找性能更优的新型晶体材料成为该领域的紧迫课题。
潘世烈团队经过多年的理论研究和实验探索,创新性地提出了真空紫外非线性光学晶体的氟化设计理念及性能调控机制。
团队通过系统分析晶体材料的物理特性,成功攻克了"大带隙、大倍频效应、高双折射率"三者协同调控这一世界性难题。
在此基础上,研究人员创制出以氟化硼酸铵为代表的系列高性能晶体材料。
从理论突破到实际应用,团队还需要克服晶体生长和器件加工两大技术瓶颈。
经过反复试验和工艺优化,科研人员成功培育出厘米级高光学质量的氟化硼酸铵单晶体,并研制出角度相位匹配真空紫外倍频器件。
采用双折射相位匹配技术,团队首次实现了158.9纳米真空紫外激光的直接输出,这一波长在紫外光谱中处于关键位置,具有重要的应用价值。
这项成果的意义不仅在于材料本身的创新,更在于为全固态紫外激光器的设计和优化提供了新的可能性。
相比传统方案,新型晶体材料具有更好的生长可控性和器件适配性,有利于实现更高的激光转换效率和更灵活的系统设计。
这将推动紫外激光技术在芯片制造、精密加工、科学仪器等高端领域的广泛应用。
该研究成果已于北京时间1月29日在国际顶级学术期刊《自然》发表,获得了国际学术界的高度关注。
这标志着我国在非线性光学晶体材料领域的研究水平已达到国际先进行列,为我国激光产业的自主创新和高质量发展奠定了重要基础。
这项重大科研成果的取得,是我国基础研究坚持"四个面向"的生动实践,展现了科研工作者勇攀科学高峰的执着精神。
在建设科技强国的征程中,只有持续加强基础研究和关键核心技术攻关,才能在全球科技竞争中赢得主动。
随着更多原创性、引领性成果的涌现,中国科技必将为人类文明进步作出更大贡献。