近日，国际顶级期刊《自然》（Nature）在线发表了一项来自中国科研团队的重磅突破 —— 中国科学院新疆理化技术研究所潘世烈团队成功研制出新型氟化硼酸铵（ABF）晶体，一举刷新了直接倍频真空紫外激光输出的三项世界纪录，为困扰领域数十年的实用化真空紫外非线性光学材料难题交出了 “中国答案”。
你可能听过 “紫外激光”，但你知道吗？波长在 100~200 纳米之间的真空紫外（VUV）激光，才是高端科研与精密制造领域的 “终极利器”：
• 它能帮科学家看清超导材料的微观电子结构，探索物质的终极奥秘；
• 它能实现纳米级精度的微加工，为航空航天、半导体制造提供超高精度的加工手段；
• 它还能为新一代光刻技术、空间激光通信提供核心光源支撑。
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而想要获得这种激光，最简便高效的方式，就是用非线性光学晶体对现有激光进行频率转换 —— 简单来说，就是把长波长的激光 “变” 成更短的真空紫外激光。
但这事儿难了几十年：真空紫外非线性光学晶体，必须同时满足 \\ 大带隙（保证真空紫外光透过）、大倍频效应（保证转换效率）、高双折射率（保证相位匹配）\\ 这三个看似矛盾的要求，还要能长大尺寸单晶、物化稳定、易加工，此前没有任何一种晶体能同时做到这些。
潘世烈团队深耕这个领域近 20 年，创新性提出了氟化设计及性能调控机制，把电负性最大的氟元素引入硼酸盐体系，构筑出独特的氟化硼酸盐基团，终于攻克了这三个性能的协同调控难题，创制出了 ABF 晶体。
不仅如此，团队还攻克了晶体生长的技术瓶颈：他们研发了全新的自生压气 - 液 - 固三相蒸汽沉积方法，不需要额外的输运剂，也不用超高真空环境，就成功长出了尺寸达 25×18×10mm³ 的厘米级高质量单晶 —— 这是实用化器件的基础。
来源：中国科学院新疆理化技术研究所供图
最终，这款全新的 “中国牌” 晶体，交出了一份惊艳的成绩单：
1. 最短输出波长：通过直接倍频，成功实现了低至 158.9 纳米的真空紫外激光输出，打破了 KBBF 晶体保持了 30 年的 165 纳米的纪录，这也是双折射相位匹配技术能达到的全球最短波长；
2. 最高脉冲能量：在 355nm 到 177nm 的倍频场景下，脉冲能量达到了 4.8 毫焦，是该技术路线的世界最高水平；
3. 最高转换效率：同样的场景下，最高转换效率达到了 7.9%，远超此前的同类技术。
除此之外，ABF 晶体还拥有远超同类的抗激光损伤能力，激光损伤阈值达到 1.6GW/cm²，比商用的 LBO 晶体还要高，完全能满足高功率激光的应用需求。
这项突破，意味着我们终于有了一款能真正实用化的真空紫外非线性光学晶体，它将为紧凑、高效的全固态真空紫外激光器提供核心材料支撑，未来会在：
• 高端科研装备：比如超高分辨率的光电子能谱仪、自由电子激光种子源，助力基础科学研究；
• 精密工业加工：纳米级精度的微纳加工，为半导体、医疗器械、航空航天领域提供更高效的加工手段；
• 前沿技术领域：空间激光通信、量子信息研究等，提供全新的技术路径。
为了完成这项突破，研究团队用到了X 射线衍射仪、热膨胀系数测试系统、维氏硬度计、紫外 / 近红外分光光度计等一系列专业的实验仪器，覆盖从晶体生长到性能测试的全链条，所有结果均基于严谨的实验验证。
从老一辈科学家研制出 BBO、LBO、KBBF，到如今潘世烈团队的 ABF，中国的 “晶体人” 一次又一次在这个领域领跑全球。这款全新的 “中国牌” 晶体，不仅是一项科研突破，更是我们在高端光学材料领域自主创新的又一个里程碑，未来，它将在更多的战略领域，发挥属于中国的核心力量。
相关成果以《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，论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-10007-z。
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