问题:激光广泛用于制造、通信、检测和基础研究,但要继续实现“更短波长、更高质量、更高稳定”——瓶颈往往不光源本身——而在于波长调控与转换所需的关键材料;尤其在波长短于200纳米的真空紫外波段,光子能量更高、作用尺度更精细,对微纳加工、先进检测及部分前沿实验具有不可替代的价值。然而,能在该波段稳定实现高效倍频输出的非线性光学晶体长期稀缺,产业与科研对更优材料的需求日益迫切。 原因:真空紫外非线性光学晶体之所以难以突破,核心在于材料设计与性能之间存在“多目标约束”。一上,需要足够大的带隙以承受高能光子并降低吸收损耗;另一方面,要具备较强的倍频效应以提高能量转换效率;同时还必须具有合适的双折射特性,满足相位匹配等条件,保证输出光束质量与稳定性。这三项关键指标相互牵制,常常难以兼顾。此外,从理论设计到合成、生长、加工,再到器件与整机验证,链条长、环节多,对工艺稳定性和工程化能力要求极高,也决定了突破往往依赖长期积累与系统攻关。 影响:我国科研团队研制的ABF晶体真空紫外直接倍频输出上实现关键进展——特定条件下实现158.9纳米真空紫外激光输出,并在纳秒脉冲能量与转换效率等指标上取得领先结果,显示出材料综合性能的明显提升。一上,这将增强我国高端激光关键材料领域的自主供给能力,为涉及的装备国产化与性能提升提供基础支撑;另一上,可为精密制造与前沿科学研究提供更短波长、更高质量、更可控的光源选择,推动高精度加工、精密测量及新型实验方法的发展。从更宏观的角度看,关键材料的突破往往具有带动效应,将促进晶体生长、超精密加工、光学器件与激光系统集成等上下游能力协同提升。 对策:面向应用落地与持续领先,业内需在“材料—工艺—器件—系统”全链条同步推进。其一,优化晶体生长与加工工艺,提高晶体尺寸、均匀性与良品率,提升工程可用性与运行稳定性;其二,围绕真空紫外激光输出的系统需求,完善器件封装、热管理与长期可靠性评估等工程指标,形成可复制的技术规范;其三,推进产学研协同,在精密制造、先进检测与基础科研平台等场景开展联合验证和示范应用,以应用需求牵引材料与器件性能迭代;其四,加强知识产权布局与标准体系建设,提升持续竞争力。 前景:从我国在非线性光学晶体领域的积累看,早期科学家在条件有限的情况下走出自主创新道路,形成了一批具有国际影响力的“中国牌”晶体成果。ABF晶体的研制延续了这个脉络,也体现出我国在真空紫外关键材料上的持续攻关能力。随着后续晶体生长与器件化技术进一步成熟,相关性能仍有提升空间。可以预期,ABF等新材料将与全固态激光技术结合,推动真空紫外光源向更紧凑、更稳定、更高能量、更高效率方向发展,并在高端制造与前沿科研领域释放更大价值。同时,这一进展也表明,关键核心技术竞争正进一步聚焦于“基础材料与底层能力”:谁能在源头材料上持续突破,谁就更有能力把握未来产业与科研的主动权。
从KBBF到ABF,“中国牌”晶体的迭代升级再次说明,科技创新没有捷径。在全球竞争加剧的背景下,只有坚持自主创新、长期投入,才能在关键领域实现从追赶到引领的跨越。这项成果不仅为激光技术发展提供了重要参考,也为我国建设科技强国增添了有力案例。