我国学者在真空紫外非线性光学晶体研究方面取得进展

图 氟化硼酸铵真空紫外倍频器件

　　在国家自然科学基金项目（批准号：22335007）等资助下，中国科学院新疆理化技术研究所潘世烈团队研发出氟化硼酸铵（ABF）晶体，为真空紫外非线性光学材料的实际应用难题提供了有效解决方案，相关成果以“氟化硼酸铵晶体中的真空紫外二次谐波生成（Vacuum ultraviolet second-harmonic generation in NH4B4O6F crystal）”为题，于2026年1月28日在线发表于《自然》（Nature）期刊上，论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-10007-z。

　　真空紫外（VUV，波长100~200纳米）激光在高端科研装备研发、高精密工业加工等关键领域有重要的应用价值。利用非线性光学晶体对紫外波段激光进行频率转换，是获得真空紫外激光最简单、高效的途径之一。但真空紫外非线性光学晶体的性能要求极为苛刻，如何研发出综合性能优异的实用化晶体，长期以来一直是该领域的难题。

　　研究团队创新性提出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。在这一理论突破的基础上，研究团队进一步攻克了晶体生长与器件加工的技术瓶颈，成功生长出厘米级高质量ABF单晶，研制出角度相位匹配真空紫外倍频器件。ABF晶体集多项关键性能于一体，包括优异的真空紫外透过性、大的非线性光学系数、满足真空紫外相位匹配所需的大双折射率、以及高的激光损伤阈值。此外，该晶体物化性能稳定、能生长大尺寸单晶且具有良好加工性能，此前尚无任何一种晶体能同时满足这些苛刻要求。通过直接倍频，ABF晶体可输出低至158.9纳米的真空紫外激光；在355纳米到177纳米倍频输出场景下，脉冲能量达4.8毫焦，最高转换效率达7.9%，均为该技术路线的世界最高水平。该成果为实用化真空紫外非线性光学晶体提供了新体系，为研制紧凑、高效的全固态真空紫外激光器提供关键材料支撑，将有力推动高端科研装备、激光精密加工等领域的发展。