以前想得到这种光,只能靠又笨又娇气的气体激光器。体积像冰箱,一震就停,半年就得请国外工程师来调。国内科研单位排队等光,一次实验排三个月。有人说:要不就算了?可真有人不信邪,埋头干了十年。
ABF晶体名字听着冷,但它不是KBBF的“加强版”。KBBF是上世纪90年代闯出来的路,靠的是巧劲和时机;ABF是硬生生从原子层面重新搭的桥。它把氟原子像小扳手一样,一点点拧正硼氧基团的方向,让电子跑得又快又齐;它不要层层剥落的片状结构,改成了能稳稳长大的链状骨架。这不是修修补补,是图纸重画。
长晶体这事,说起来就三个字:难、慢、贵。真空紫外波段对杂质零容忍——一个铁原子就能吸掉一整束光。KBBF能长到指甲盖大就谢天谢地,ABF一口气拉出厘米级单晶,表面光洁得像玻璃,内部均匀得像水。这不是运气,是把量子计算、助熔剂配比、温场曲线全捏在自己手里。
实测数据很老实:158.9纳米,目前全世界最短的双折射相位匹配纪录;单次脉冲4.8毫焦,足够打穿光学检测的“死区”;转换效率7.9%,是同类材料的三倍还多。没有“国际领先”的套话,只有检测报告上清清楚楚的数字。
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这束光现在正照向几个地方。在合肥的超导实验室,它打在铜氧化物上,帮人看清电子怎么结对;在上海的EUV光刻中试线,它替代进口气体光源,给光刻胶“量身高”;在酒泉的卫星载荷测试舱,它被装进真空罐,准备将来飞到天上,当量子通信的信标——大气层外,这光能直线飞几千公里。
有人问:为什么非得卡在这个波长?因为7.8电子伏特的能量,刚好撬动高温超导体的关键能带;因为158.9纳米的波长,是当前光学检测能分辨的极限;因为没人做到的事,才叫真门槛。
这十年里,团队换了三批研究生,熬过几十次开炉失败,记满二十多本生长日志。最后一次成功那天,没人放鞭炮,只是把单晶从炉子里取出来,在显微镜下看了半小时。晶体内没气泡,没杂色,光一照,蓝紫边缘泛出均匀的晕。
他们没写“重大突破”,只在论文里老老实实画了晶体结构图,标了原子坐标,列了32组计算参数。后来《Advanced Functional Materials》审稿人回信说:这个氟化设计思路,可以挪到其他硼酸盐体系里试。
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潘世烈院士有次在车间说:“材料不是选出来的,是想出来的。”他桌上压着一张纸,右边是ABF的晶胞模型,左边是一行铅笔字:“下一步,把晶体焊进激光器壳子里。”
晶体长得再好,不做成光源就是一块石头。现在,第一台全固态158.9纳米激光器原型机已经接上线,外壳还没喷漆,散热片还露着铜色。
它今天还在调试。
光已经出来了。
很稳。
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