问题——短波长激光为何被视为“硬骨头”。激光以方向性好、相干性强、亮度高著称——能够将能量集中到极小尺度——精密测量、先进制造、医学、通信等领域发挥关键作用。沿着“波长更短、能量更高”的方向拓展,是现代光学的重要目标。真空紫外激光通常指波长小于200纳米的紫外光源。由于波长越短、单个光子能量越高,这类激光在探测物质电子结构、诱导特定化学反应、实现更高分辨率加工各上具备优势,被视为打开微观世界的一把“钥匙”。但长期以来,稳定、可用、可推广的短波长相干光源供给不足,成为有关研究与应用的瓶颈之一。 原因——“能量更高”背后的三重门槛。其一,真空紫外光空气中极易被吸收衰减,实验与应用往往需要在真空或惰性气体环境下进行,对光路密封、系统稳定性和工程成本提出更高要求。其二,波长越短,对光学材料的透过率、抗损伤能力、相位匹配等要求越严苛,常规光学器件难以满足。其三,获取200纳米以下激光通常依赖非线性光学晶体的频率转换(如倍频)技术,晶体材料需同时满足较大非线性系数、宽透明窗口、可加工性和可靠的生长工艺等条件,研发周期长、难度高。过去较长时间内,通过直接倍频获得200纳米以下激光的材料选择十分有限,制约了相关仪器的自主供给与能力拓展。 影响——从“看得更清”到“做得更精”。我国科研团队研制出ABF晶体并实现158.9纳米倍频输出,意味着在关键材料与短波长相干光源获取上取得实质进展。对基础研究而言,更短波长光源有助于开展高能光谱探测与精细操控,为超导机理、化学反应过程、表界面电子态等前沿课题提供更有力的工具支撑,有望推动实验手段从“可观测”走向“可解析”。对精密制造而言,短波长带来更高的空间分辨能力,结合高稳定激光系统与精密运动平台,可望支撑纳米尺度加工、微纳结构制备、先进材料表面改性等应用,继续拓展高端制造的工艺边界。对信息与空间应用而言,真空紫外光源特定条件下具有独特的调制与传输研究价值,可为空间通信、载荷探测与深空科学实验提供新的技术路线储备。 对策——以材料突破带动体系化能力形成。短波长激光从实验室成果走向可持续供给,需要“材料—器件—系统—应用”联合推进。一上,应围绕晶体生长质量、尺寸放大、缺陷控制、抗损伤性能与加工工艺持续攻关,形成稳定、可复制的制备体系。另一方面,要同步推进配套的光学设计、真空环境工程、热管理与精密控制技术,建立可长时间运行的整机方案与测试标准,降低跨学科团队的使用门槛。在应用端,应加强与材料科学、化学、凝聚态物理、微纳制造等领域协作,围绕重大需求和科学前沿设计可落地的实验平台与示范场景,以应用牵引加速技术迭代和产业转化。 前景——短波长光源的竞争力将更多体现在可用性与可扩展性。面向未来,真空紫外激光的发展不仅取决于能否获得更短波长,也取决于光源稳定性、重复频率、输出功率、寿命与工程化水平等综合指标。ABF晶体实现158.9纳米输出刷新纪录,发出积极信号:我国在高端光学材料与极端光源方向具备持续创新能力。随着材料体系完善、器件与系统工程持续成熟,真空紫外光源有望在更多科研装置与先进制造环节中发挥作用,并在国际前沿竞争中形成更强的技术支点。
科技创新往往始于看似细小的突破。真空紫外激光晶体的成功研制,虽然指向的是纳米尺度的微观世界,却可能带来更广泛的连锁影响。它既说明了我国在基础研究上的推进,也展示了科研团队在国际竞争中的韧性与实力。在新时代的科技竞逐中,正是这样一件件“利器”的锻造,让我们在探索未知、推动技术进步的道路上走得更稳、更远。