近日，中国科学院新疆理化技术研究所（以下简称新疆理化所）晶体材料研究中心潘世烈团队成功创制出一种新型非线性光学晶体——全波段相位匹配晶体（GFB）。该晶体是目前首例实现了全波段双折射相位匹配的紫外/深紫外倍频晶体材料，可用于半导体晶圆检测、大科学装置等领域。相关成果已发表于《自然-光子学》。
基于该晶体，激光器件可以输出193.2纳米至266纳米的紫外/深紫外激光。该晶体材料在193.2纳米处，晶体透过率小于0.02%，依然可以实现倍频激光输出，验证了其全波段相位匹配特性。
“全波段意味着激光穿过晶体后没有折损。这就像一个孩子，以他的能力能考90分，但因为发挥不好，总是考70分，我们现在做的就是把他的潜能激发出来，让他每次都能稳定地考出90分。”论文通讯作者潘世烈说。
研究结果表明，宽的相位匹配波长范围使GFB透光范围得到充分应用，可实现1064纳米激光器二、三、四、五倍频高效、大能量输出，有望满足半导体晶圆检测等领域的重大需求。更重要的是，GFB可采用水溶液法生长出高质量、超大尺寸晶体，有望成为应用于大科学装置的新晶体材料。
论文第一作者、新疆理化所研究员米日丁·穆太力普介绍，由于GFB可以在40摄氏度的水溶液中生长，原料相对便宜，因此晶体生产成本也相对较低，待GFB生长工艺稳定后，可以较快实现批量化生产。
值得注意的是，该研究是一项从问题开始、以理论创新为基础的技术突破。据介绍，经过5年的设计和合成，成功在常温水溶液中生长出尺寸最大可达70毫米×60毫米×50毫米的晶体。
（据《中国科学报》）
