中國(guó)研究人員使用一種新理論發(fā)明了一種新型高能效超薄光學(xué)晶體，為下一代激光技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

北京大學(xué)物理學(xué)院王恩哥教授近日告訴新華社記者，該團(tuán)隊(duì)制造的扭曲氮化硼（TBN）厚度為微米級(jí)，是目前世界上最薄的光學(xué)晶體。與相同厚度的傳統(tǒng)晶體相比，其能效提高了100到10000倍。

王中林院士表示，這一成果是中國(guó)在光學(xué)晶體理論方面的原創(chuàng)性創(chuàng)新，開(kāi)創(chuàng)了利用輕元素二維薄膜材料制造光學(xué)晶體的新領(lǐng)域。

該研究結(jié)果最近發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》雜志上。

激光是信息社會(huì)的底層技術(shù)之一。光學(xué)晶體可以實(shí)現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換、參量放大和信號(hào)調(diào)制等功能，是激光器件的關(guān)鍵部件。

在過(guò)去的60年里，光學(xué)晶體的研究和開(kāi)發(fā)主要受到美國(guó)科學(xué)家提出的兩種相位匹配理論的指導(dǎo)。

然而，由于傳統(tǒng)理論模型和材料系統(tǒng)的局限性，現(xiàn)有的晶體難以滿足未來(lái)發(fā)展激光器件的要求，如小型化、高集成化和功能化。新一代激光技術(shù)的發(fā)展需要光學(xué)晶體理論和材料的突破。

王恩哥和北京大學(xué)物理學(xué)院凝聚態(tài)與材料物理研究所所長(zhǎng)劉開(kāi)輝教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)發(fā)展了扭曲相位匹配理論，這是基于輕元素材料體系的第三種相位匹配理論。

劉 鵬解釋說(shuō)：“光學(xué)晶體產(chǎn)生的激光可以被看作是一列前進(jìn)的個(gè)體。扭曲機(jī)制可以使每個(gè)人的方向和步伐高度協(xié)調(diào)，大大提高激光的能量轉(zhuǎn)換效率”。他也是北京懷柔國(guó)家綜合科學(xué)中心光元素量子材料跨學(xué)科研究所的副主任。

他說(shuō)，這項(xiàng)研究開(kāi)辟了一種全新的設(shè)計(jì)模型和材料體系，實(shí)現(xiàn)了從基礎(chǔ)光學(xué)理論到材料科學(xué)技術(shù)的全鏈原始創(chuàng)新。

劉 鵬補(bǔ)充道：“TBN晶體的厚度范圍為1至10微米。我們之前知道的光學(xué)晶體的厚度大多在毫米甚至厘米的水平�！�

TBN生產(chǎn)技術(shù)目前正在美國(guó)、英國(guó)、日本等國(guó)家申請(qǐng)專利。該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)制作了TBN激光原型，并正在與企業(yè)合作開(kāi)發(fā)新一代激光技術(shù)。

王恩哥說(shuō)：“光學(xué)晶體是激光技術(shù)發(fā)展的基石，激光技術(shù)的未來(lái)取決于光學(xué)晶體的設(shè)計(jì)理論和生產(chǎn)技術(shù)”。

王恩哥表示，TBN晶體具有超薄的尺寸、出色的集成潛力以及新的功能，預(yù)計(jì)未來(lái)將在量子光源、光子芯片、人工智能等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新的應(yīng)用突破。

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