作者：吳月輝 來源：人民日報客戶端 發(fā)布時間：2023/7/14 15:57:02

激光是20世紀人類最重大的發(fā)明之一，60多年來，13項諾貝爾獎與激光技術密切相關。非線性光學晶體可用來對激光波長進行變頻，從而擴展激光器的可調諧范圍。近期，我國科學家成功創(chuàng)制了一種新型非線性光學晶體——全波段相位匹配晶體，為整個透光范圍內實現(xiàn)雙折射相位匹配提供了新思路。

該研究由中國科學院新疆理化技術研究所晶體材料研究中心潘世烈團隊完成，相關成果于近期在國際學術期刊《自然·光子學》在線發(fā)表。

GFB晶體器件

非線性光學晶體是獲得不同波長激光的物質條件，在晶體中實現(xiàn)應用波段相位匹配被普遍認為是重要的技術挑戰(zhàn)之一，對最終激光輸出的功率和效率有重要影響。目前有多種技術方案可彌補相位失配，其中，利用晶體各向異性的雙折射相位匹配技術是應用最廣泛的有效途徑。但現(xiàn)有晶體均存在雙折射相位匹配波長損失，即晶體最短相位匹配波長與紫外截止邊存在差距。

團隊前期提出一種假設，即在基于雙折射相位匹配的非線性光學晶體中，是否可以實現(xiàn)“紫外截止邊等于最短匹配波長”的理想狀態(tài)？在此基礎上，該團隊創(chuàng)制一類新非線性光學晶體，即全波段相位匹配晶體。該類晶體基于應用廣泛的雙折射相位匹配技術，可以實現(xiàn)晶體材料透過范圍內任意波長的相位匹配。該研究揭示了全波段相位匹配晶體的物理機制，并獲得一例非線性光學晶體（GFB）。基于晶體器件實現(xiàn)了193.2-266 nm紫外/深紫外激光輸出，該材料193.2 nm處晶體透過率<0.02%，依然可以實現(xiàn)倍頻激光輸出，驗證了其全波段相位匹配特性，該晶體也是目前首例實現(xiàn)了全波段雙折射相位匹配的紫外/深紫外非線性光學晶體材料。研究結果表明，寬的相位匹配波長范圍使GFB晶體透光范圍得到充分應用，可實現(xiàn)1064nm激光器二、三、四、五倍頻高效、大能量輸出，有望滿足半導體晶圓檢測等領域的重大需求。更重要的是，GFB可采用水溶液法生長出高質量、超大尺寸晶體，使其有望成為應用于大科學裝置的新晶體材料。

利用GFB晶體進行激光實驗

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