我国自主研发新晶体刷新世界纪录实现从零到一突破
近日，我国科研领域传来重大捷报：由中国科学家自主创新研发的氟化硼酸铵（ABF）非线性光学晶体，成功实现了真空紫外激光的158.9纳米直接倍频输出，创下该波段全球最短波长纪录。这项发表于国际顶级学术期刊《自然》（Nature）的研究成果，标志着我国在深紫外激光晶体材料这一战略前沿领域，实现了从理论原创到器件应用的全面突破。
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二十年磨一剑：从蓝图到现实
这项里程碑式突破的背后，是一段长达近二十年的坚守与耕耘。2007年，潘世烈研究员毅然从美国西北大学回到祖国，加入中国科学院新疆理化技术研究所，并确立了研制新一代高性能深紫外非线性光学晶体的明确目标。
深紫外非线性光学晶体被誉为高端科技装备的“光源引擎”。它能够通过频率转换，将常见激光转化为极其稀缺的深紫外波段激光，是前沿科学研究、高端光刻、精密光谱分析等领域的核心关键材料。然而，要找到一种同时具备宽透光波段、强非线性效应、高光学质量且易于生长的晶体材料，一直是全球科学家面临的巨大挑战。
源头创新：理论设计与材料创制
研究团队另辟蹊径，聚焦于氟原子在硼酸盐体系中的独特作用。他们通过理论计算发现，引入氟元素能够巧妙平衡晶体材料的带隙宽度与非线光学性系数之间的矛盾。经过大量的模拟筛选，氟化硼酸铵（ABF）这一全新化合物体系脱颖而出。
从理论模型到实际晶体，研发之路布满荆棘。由于缺乏任何可借鉴的工艺，团队必须从零开始，自主设计专用的反应容器，并探索适合ABF晶体生长的气相沉积技术路线。历经无数次实验与参数优化，终于在2016年取得了关键进展——首次成功合成出毫米级ABF单晶，验证了其深紫外应用潜力，将实用化波长首次推进至200纳米以下。
工艺涅槃：攻克晶体生长与器件制备难关
然而，毫米级晶体距离实际应用仍有巨大差距。要将晶体尺寸从毫米级提升至厘米级，并保证高质量，是另一场艰苦的攻坚战。ABF晶体强烈的层状生长习性，使得获得大尺寸、无缺陷的单晶极为困难。
团队凭借长期积累的海量实验数据，对生长温场、原料配比、成核控制等工艺参数进行了系统性优化。经过持续攻关，于2024年成功制备出厘米级的高质量ABF单晶，彻底解决了晶体“长大”的核心难题。随后，他们又自主研发出一整套与之匹配的晶体切割、抛光、镀膜等器件加工工艺，完成了从实验室材料到实用化光学元件的跨越。
创造历史：158.9纳米的世界纪录
最终的性能测试见证了历史性时刻。当激光通过这块完全由我国自主研发的ABF晶体时，输出了波长低至158.9纳米的深紫外激光，创造了该领域已知最短波长的世界纪录。这一成果不仅实现了深紫外激光源的重大突破，更证明了我国已掌握从核心材料设计、晶体生长到器件制备的全链条自主创新能力。
从2007年立项布局到2024年成果问世，潘世烈研究员团队扎根西部，用近二十年的专注与执着，兑现了科技报国的初心。这项突破不仅为我国在高端光学材料领域赢得了国际话语权，更为下一代深紫外激光技术及其在前沿科学和精密制造中的应用，提供了坚实的材料基础与全新的“中国方案”。
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