Kineski tim razvio ABF kristal i postigao rekord: solid‑state VUV laser na 158,9 nm

Kineski istraživači iz Kineske akademije nauka (Chinese Academy of Sciences, CAS), predvođeni dr Panom Shiliejem sa Xinjiang Technical Institute of Physics and Chemistry, ostvarili su značajan napredak u solid‑state vakuum‑ultraljubičastim (VUV) laserima. Tim je razvio nov nelinearni optički kristal — amonijum fluorooksoborat (NH4BF4), skraćeno ABF — i pomoću njega direktno generisao VUV laserski snop talasne dužine 158,9 nm.

Šta je novo

ABF je prvi materijal razvijen i patentiran u institutu koji kombinuje nekoliko retkih osobina korisnih za VUV optiku: visoku transparentnost u VUV opsegu, snažan nelinearni optički odgovor i dovoljnu dvozlomljivost (birefringenciju) za fazno uklapanje pri vrlo kratkim talasnim dužinama. Za razliku od ranije jedino praktične opcije, KBBF kristala, ABF olakšava rast većih i kvalitetnijih uzoraka pogodnih za upotrebu u realnim uređajima.

"ABF je nov materijal koji je u potpunosti razvijen i patentiran u našem institutu — od inicijalnog dizajna, preko rasta kristala, do konačnog laserskog izlaza", rekao je dr Pan. "ABF ne samo da postiže najkraću talasnu dužinu već daje i najveću izlaznu energiju i efikasnost konverzije do sada."

Tehnički rezultati

Prvi ABF je sintetizovan 2016. godine, a tokom naredne decenije tim je unapređivao rast kristala sve do centimetarskih dimenzija uz visok optički kvalitet. Direktnim dvostrukim frekvenciranjem ostvarena je talasna dužina 158,9 nm, pri čemu je ABF postigao nanosekundnu pulsnu energiju od 4,8 mJ i konverzionu efikasnost blisku 6 % — novi rekordi za VUV lasere generisane drugom harmonijskom generacijom (second harmonic generation).

Vakuum‑ultraljubičasto zračenje obuhvata približno 120–240 nm i zbog visokih energija fotona koristi se u naprednoj spektroskopiji, proizvodnji poluprovodnika, preciznoj industriji i kvantnim eksperimentima. Kraća talasna dužina omogućava precizniju kontrolu energetskih nivoa atoma i jona, što je naročito važno za kvantno računarstvo i kvantne senzore.

Moguće primene i naredni koraci

Istraživači navode da će dalja optimizacija tehnika rasta i obrade kristala dodatno poboljšati performanse lasera. Očekuju i praktične primene u proizvodnji čipova (G‑line/photolithography‑relevant tehnologije), svemirskim komunikacijama i naprednim kvantnim eksperimentima. Tim planira da koristi direktno generisani VUV laser kako bi podstakao nove industrijske i naučne primene.

Rezultati su objavljeni u časopisu Nature.