Учёные создали новый кристалл для вакуумного ультрафиолетового лазера

Изображение: ИИ

Учёные разработали новый тип кристалла, что ознаменовало значительный прорыв в области генерации вакуумного ультрафиолетового лазерного излучения. Об этом сообщил Синьцзянский технический институт физики и химии Китайской академии наук.

После многолетних исследований фундаментальных теорий и ключевых технологий для вакуумных ультрафиолетовых нелинейных оптических материалов команде исследователей из института удалось создать кристалл аммонийфтороксобората (ABF). Их открытие было опубликовано в журнале Nature в четверг, 29 января 2026 года (статья доступна с 19:00 по московскому времени).

Команда преодолела ключевые технические трудности в выращивании кристаллов большого размера и изготовлении устройств. Используя технологию двулучепреломляющего фазового синхронизма, они впервые добились прямой генерации второй гармоники для создания вакуумного ультрафиолетового лазера с длиной волны 158,9 нм.

Это достижение предоставляет новую, критически важную материальную систему для разработки компактных и эффективных полностью твердотельных вакуумных ультрафиолетовых лазеров. Ожидается, что они сыграют стратегическую роль в прецизионном производстве и передовых научных исследованиях.

Нелинейные оптические кристаллы являются ключевым компонентом для создания таких лазеров, так как их свойства напрямую определяют выходную длину волны и эффективность преобразования. На протяжении десятилетий фтороборат калия-бериллия (KBBF), созданный в 1990-х годах китайскими учёными под руководством академика Чэнь Чуантяня, оставался знаковым материалом в этой области. Он был единственным практическим кристаллом, способным генерировать лазерное излучение ниже 200 нм путём прямой генерации второй гармоники.

С постоянным расширением областей применения лазерных технологий открытие нового кристалла, который одновременно обладает высокой прозрачностью в вакуумном ультрафиолете, сильным нелинейным оптическим откликом, большим двулучепреломлением и отличными свойствами для выращивания, оставалось серьёзной научной проблемой.

Чтобы решить эту задачу, исследовательская группа предложила инновационный дизайн на основе фторирования и механизм регулирования свойств, разработав серию высокопроизводительных кристаллов, ярким примером которых стал ABF.

Опираясь на этот теоретический прорыв, они затем освоили техники выращивания кристаллов и получили сантиметровые монокристаллы ABF высокого оптического качества. Кристалл ABF способен достигать фазового синхронизма вплоть до рекордно короткой длины волны в 158,9 нм, устанавливая новый стандарт для вакуумного ультрафиолетового лазерного излучения, полученного методом двулучепреломляющего фазового синхронизма.

Этот прорыв в создании кристалла ABF представляет собой крупное достижение Китая в области ключевых вакуумных ультрафиолетовых нелинейных оптических материалов и укрепляет лидирующие позиции страны на международной арене в этой сфере.

В дальнейшем исследователи продолжат работу по стабилизации процесса выращивания кристаллов ABF, совершенствованию обработки устройств и изучению возможностей их применения в лазерных источниках. Цель — создание инновационных полностью твердотельных вакуумных ультрафиолетовых источников света с ещё более короткой длиной волны и большей мощностью, что обеспечит мощную поддержку для передового прецизионного производства и научно-исследовательского оборудования.

ИИ: Это фундаментальное открытие в материаловедении открывает путь к созданию нового поколения научных приборов и промышленных лазеров, работающих в ранее труднодоступном спектральном диапазоне. Подобные технологии могут найти применение в нанолитографии для производства чипов следующего поколения, спектроскопии высокого разрешения и многих других областях, где требуется сверхточное воздействие.