长期以来，真空紫外激光凭借短波长、高能量光子等特性，高端光刻、精密微纳加工、先进材料表征、基础物理研究等领域体现出广阔应用潜力。但获得真空紫外波段光源并不容易：一上，该波段对光学材料的透过率、抗损伤阈值和结构稳定性提出更高要求；另一方面，要实现全固态、小型化、可工程化的真空紫外激光输出，离不开高性能非线性光学晶体作为“波长转换器”，其性能往往直接决定输出波长、转换效率、稳定性以及系统体积。 从技术路径看，利用非线性光学晶体通过倍频、和频等方式获得真空紫外激光，是推动真空紫外光源走向紧凑化与高效率的重要方向。晶体要真空紫外波段有效工作，需同时满足“大带隙以保证高透过性”“足够强的非线性响应以提升转换效率”“较大的双折射以实现相位匹配”等条件。难点在于，这些指标常相互牵制：带隙增大可能削弱非线性效应，双折射又与晶体结构和可生长性紧密涉及的，材料设计与工程制备容易出现“难以兼顾”的局面。 在既有研究中，氟代硼铍酸钾晶体（KBBF）被视为实现真空紫外倍频的重要候选材料之一，但其层状生长习性对器件结构设计、加工装调以及输出功率提升带来限制，影响了更应用。随着先进制造与前沿科学对更短波长、更高稳定度、可长期运行的真空紫外光源需求不断增长，寻找兼具真空紫外高透过性、强非线性响应、大双折射以及更优生长性能的新型晶体，成为该领域亟待突破的关键问题。 针对上述挑战，中国科学院新疆理化技术研究所潘世烈团队围绕真空紫外非线性光学晶体开展系统研究，提出真空紫外晶体的氟化设计与性能调控机制，重点解决“大带隙—大倍频效应—高双折射率”的协同调控难题，研制出以氟化硼酸铵（ABF）为代表的诸多高性能晶体。在材料设计取得进展的基础上，团队进一步面向工程化制备与器件应用，攻克大尺寸晶体生长与器件加工关键技术，获得厘米级、光学质量较高的ABF单晶，并研制角度相位匹配的真空紫外倍频器件。 值得关注的是，团队采用双折射相位匹配技术，首次实现158.9纳米真空紫外激光的直接倍频输出。该进展不仅实现了特定波长的真空紫外激光输出，也为构建紧凑、高效的全固态真空紫外激光器提供了关键材料体系和可验证的技术路线。对相关产业与科研方向而言，若后续在材料稳定生长、器件一致性与可靠性上持续提升，有望精密制造、先进检测、前沿科研装置等领域带来实际推动。 从应用影响看，真空紫外光源能力的提升将增强多学科研究与高端制造的工具供给。在精密制造上，短波长意味着更高分辨率与更小加工尺度，有助于提升微纳结构加工的精度与一致性；基础研究上，真空紫外光可用于研究物质电子结构与超快动力学过程，为凝聚态物理、化学反应动力学等提供新的观测手段；大科学装置与高端仪器上，可靠的全固态真空紫外激光器有望降低系统复杂度与运维成本，提高可获得性与运行稳定性。 面向后续发展，材料从实验室走向更广应用仍需跨越多道关口：一是推进晶体生长的规模化与稳定性提升，降低缺陷密度并提高批次一致性；二是完善器件加工、镀膜与封装等关键工艺，提升长期运行条件下的抗损伤能力与环境适应性；三是围绕典型应用场景开展系统验证，建立从材料、器件到整机系统的指标体系与标准化评估路径。同时，加强产学研协同、以应用需求牵引迭代优化，有助于加速从“可实现”走向“可用、好用、耐用”。 前景判断上，真空紫外非线性晶体材料的设计与制备正从单点突破迈向体系化创新。ABF晶体实现关键波长输出，为该领域提供了新的材料选择与研究思路，未来在更短波长覆盖、更高转换效率、更高功率与更小型化集成等方向仍有拓展空间。相关成果于北京时间1月29日发表于国际学术期刊《自然》，也反映了我国在高端光学功能材料与极端波段光源技术上的持续积累与创新进展。
从基础理论探索到材料创新，再到器件工程化验证，这项成果凝聚了科研团队的长期投入；它不仅为真空紫外激光材料体系提供了新的选择，也为我国在高端光学领域的自主创新提供了重要支撑。面向未来，随着新型晶体材料优化并推进产业化应用，有望在精密制造、科学研究等领域发挥更大作用，助力我国科技自立自强迈出更坚实一步。