非线性光学晶体NH4B4O6F，真空紫外激光输出

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。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，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。

氟化硼酸铵ABF真空紫外倍频器件

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发展，寻找一种兼具真空紫外高透过性、强非线性响应、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。

激光输出演示

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。

图1：ABF晶体结构、单晶实物照片、光学质量与热膨胀性能

图2：ABF的透过谱、折射率色散、相位匹配曲线、非线性系数与损伤阈值

图3：ABF实现158.9–188.0 nm可调谐VUV输出的实验装置与光谱结果

ABF晶体最短相位匹配输出波长可达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纪录。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地位做出积极贡献。

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，为精密制造、前沿科研装备提供有力支撑。

参考文献： 中国光学期刊网

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