在激光技术领域,深紫外波段一直是国际科技竞争的制高点。
当全球学术界仍在努力突破200纳米激光输出壁垒之际,中国科研团队已经将这一极限推进到158.9纳米,创造了该领域的新标杆。
中国科学院新疆理化技术研究所近日宣布,自主研制的ABF晶体在深紫外激光输出方面取得重大突破,不仅刷新了三项世界纪录,更标志着中国在非线性光学晶体领域的国际领先地位得到进一步巩固。
从技术指标看,这次突破的意义非同寻常。
ABF晶体实现的158.9纳米波长输出,相比该所此前研制的KBBF晶体保持31年的纪录有了显著提升。
在纳秒脉冲能量方面,ABF晶体达到4.8毫焦,比国际同类最优水平提升23%;在转换效率指标上,达到7.9%,比现有最优水平提升15%。
这三项指标的同步突破,如同在精密竞技中同时刷新多项技术参数,充分体现了中国科研的系统性优势。
深紫外激光波长每缩短1纳米都代表着技术上的巨大跨越。
这种极端条件下的突破,源于新疆理化所科研团队近十年来的持续攻关。
研究人员从量子化学计算开始,通过材料基因工程方法系统筛选,最终确定了氟化硼酸铵的分子结构。
在晶体生长阶段,团队创新性地开发了温场控制技术,有效解决了晶体生长过程中的组分偏析这一世界性难题。
在器件研制环节,研究人员采用离子束抛光工艺,将晶体表面粗糙度控制在原子级别,确保了光学性能的最优化。
这一系列创新成果已形成7项核心专利,构建起坚实的知识产权保护体系。
从历史纵深看,中国非线性光学晶体的发展轨迹充分说明了自主创新的重要性。
上世纪80年代,BBO晶体的问世打破了西方在紫外倍频领域的技术垄断;90年代,KBBF晶体成功突破200纳米"死亡线",实现了从跟跑到并跑的转变;如今,ABF晶体再次将纪录推向158.9纳米,标志着中国已经进入领跑阶段。
这种代际递进的突破,反映了中国在基础材料研究领域的深厚积累和创新能力。
ABF晶体的应用前景已经显现。
在精密制造领域,其输出的深紫外激光可使光刻机的分辨率提升30%,为芯片制造工艺从7纳米向更先进节点迈进提供了关键光源。
这对于保障国家信息产业安全、推动集成电路产业升级具有重要战略意义。
在科学研究领域,158.9纳米激光能够激发氧分子的特殊能态,为大气臭氧层作用机制研究提供了新的实验工具,有助于深化对地球大气化学过程的认识。
值得关注的是,从基础研究到产业化应用,这类重大科技成果通常需要8至10年的转化周期。
这充分说明了科技创新的长期性和艰巨性。
正如新疆理化所负责人所指出的,晶体生长既是一门科学,更是一门艺术,既要追赶摩尔定律的发展速度,又要保持工匠精神的耐心和执着。
这种理念的坚守,正是中国科研团队能够在国际竞争中脱颖而出的重要原因。
从158.9纳米的“更短一小步”,到关键材料自主可控的“更大一跨越”,ABF晶体的突破再次表明:硬科技的竞争最终要落到基础材料与核心工艺的长期积累上。
把实验室的领先优势转化为可持续的工程能力,需要耐心、体系化投入和面向应用的协同创新。
面向未来,持续夯实关键材料底座、打通转化链条,将为我国在先进制造与科学探索中赢得更坚实的战略空间。