近日，Nature杂志刊登了中国科学院新疆理化技术研究所潘世烈团队关于真空紫外非线性光学晶体的最新研究成果，论文题为“Vacuum ultraviolet second-harmonic generation in NH₄B₄O₆F crystal”（DOI: 10.1038/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国际难题。

针对真空紫外非线性光学晶体设计难题，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NH₄B₄O₆F（ABF）为代表的系列高性能晶体。在这一理论突破的基础上，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。

研究表明，ABF晶体集多项关键性能于一体——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，作者表示，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。这项工作的突破为实用化真空紫外非线性光学晶体提供了新体系。

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；在纳秒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%。

作者认为，该成果为研制紧凑、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。

图源：Nature

ABF真空紫外倍频器件，图源 中国科学院新疆理化所

（摘自中国晶体学会）