中國科學院7月14日在北京舉行專項新聞發布會宣布，中國科學院新疆理化技術研究所(中國科學院新疆理化所)成功創製一種新型非線性光學晶體——全波段相位匹配晶體，成為目前世界上首例實現全波段雙折射相位匹配的紫外/深紫外倍頻晶體材料，將滿足半導體晶圓檢測等領域的重大需求，並有望成為應用於大科學裝置的新晶體材料。

　這項光學晶體領域重大理論突破和材料製備成果，由中國科學院新疆理化所晶體材料研究中心潘世烈研究員團隊攻關完成，相關研究論文近期已在國際專業學術期刊《自然-光子學》在線發表。

　論文第一作者、中國科學院新疆理化所晶體材料研究中心米日丁·穆太力普研究員介紹說，激光是20世紀人類最重大的發明之一，60多年來，13項諾貝爾獎與激光技術密切相關。非線性光學晶體是獲得不同波長激光的物質條件和源頭，可用來對激光波長進行變頻，從而擴展激光器的可調諧範圍。而在晶體中實現應用波段相位匹配被普遍認為是重要的技術挑戰之一，決定最終激光輸出的功率和效率。

　目前有多種技術方案可供選擇，其中利用晶體各向異性的雙折射相位匹配技術是應用最廣泛的彌補相位失配的有效途徑。該方案轉換效率高，但現有晶體均存在相位匹配波長損失，即可用晶體紫外截止邊和最短相位匹配波長的差值表徵。對此，中國科學院新疆理化所團隊之前就提出關於非線性光學晶體一種理想狀態的假設，即在基於雙折射相位匹配的非線性光學晶體中，是否可以實現「紫外截止邊等於最短匹配波長」的理想狀態?

　本項研究中，研究團隊成功創製出全波段相位匹配晶體，這類晶體基於應用廣泛的雙折射相位匹配技術，且可以實現對晶體材料透過範圍內任意波長的相位匹配。該研究揭示出全波段相位匹配晶體的物理機制，並以此為指導獲得一例非線性光學晶體。同時，基於晶體器件實現193.2-266納米紫外/深紫外激光輸出，從而驗證了其全波段相位匹配特性，使該晶體成為目前全球首例實現全波段雙折射相位匹配的紫外/深紫外倍頻晶體材料。

　米日丁·穆太力普稱，研究結果表明，全波段相位匹配晶體寬的相位匹配波長範圍，使非線性光學晶體透光範圍得到充分應用，可實現1064納米激光器二、三、四、五倍頻高效、大能量輸出，有望滿足半導體晶圓檢測等領域的重大需求。同時，該晶體具有生長容易、成本低、效率高、抗激光損傷等優勢，有望成為應用於大科學裝置的新晶體材料。他透露，在晶體製備方面，研究團隊已獲中國發明專利授權，並已向歐洲、美國、日本等提交國際專利申請。

　論文通訊作者潘世烈研究員指出，波長短於200納米的深紫外激光因波長短、光子能量高等特點，在信息、工業、科研、國防等領域有重要應用價值。目前，世界上唯一可實用化深紫外倍頻晶體KBBF是由中國老一代科學家陳創天院士帶領團隊創製。中國科學院新疆理化所這次實現全波段相位匹配晶體的理論突破和材料製備，就是接過老一輩科學家「接力棒」並努力探索研究取得。

　作為中國科學院新疆理化所所長，潘世烈研究員表示，該所下一步將加大對新型高性能、大尺寸晶體新材料的研究力度，在現有成果基礎上持續開展相關晶體材料、器件及激光光源應用的攻關研究，力爭產出更多原創性、引領性重大創新成果。 (中新網記者 孫自法)

　圖説：中國科學院新疆理化所科研人員正在進行激光實驗。中國科學院新疆理化所 供圖