科学家发明了用于下一代激光技术的超薄光学晶体

中国研究人员使用一种新理论发明了一种新型高能效超薄光学晶体，为下一代激光技术奠定了基础。

北京大学物理学院王恩哥教授近日告诉新华社记者，该团队制造的扭曲氮化硼（TBN）厚度为微米级，是目前世界上最薄的光学晶体。与相同厚度的传统晶体相比，其能效提高了100到10000倍。

王中林院士表示，这一成果是中国在光学晶体理论方面的原创性创新，开创了利用轻元素二维薄膜材料制造光学晶体的新领域。

该研究结果最近发表在《物理评论快报》杂志上。

激光是信息社会的底层技术之一。光学晶体可以实现频率转换、参量放大和信号调制等功能，是激光器件的关键部件。

在过去的60年里，光学晶体的研究和开发主要受到美国科学家提出的两种相位匹配理论的指导。

然而，由于传统理论模型和材料系统的局限性，现有的晶体难以满足未来发展激光器件的要求，如小型化、高集成化和功能化。新一代激光技术的发展需要光学晶体理论和材料的突破。

王恩哥和北京大学物理学院凝聚态与材料物理研究所所长刘开辉教授带领团队发展了扭曲相位匹配理论，这是基于轻元素材料体系的第三种相位匹配理论。

刘 鹏解释说：“光学晶体产生的激光可以被看作是一列前进的个体。扭曲机制可以使每个人的方向和步伐高度协调，大大提高激光的能量转换效率”。他也是北京怀柔国家综合科学中心光元素量子材料跨学科研究所的副主任。

他说，这项研究开辟了一种全新的设计模型和材料体系，实现了从基础光学理论到材料科学技术的全链原始创新。

刘 鹏补充道：“TBN晶体的厚度范围为1至10微米。我们之前知道的光学晶体的厚度大多在毫米甚至厘米的水平。”

TBN生产技术目前正在美国、英国、日本等国家申请专利。该团队已经制作了TBN激光原型，并正在与企业合作开发新一代激光技术。

王恩哥说：“光学晶体是激光技术发展的基石，激光技术的未来取决于光学晶体的设计理论和生产技术”。

王恩哥表示，TBN晶体具有超薄的尺寸、出色的集成潜力以及新的功能，预计未来将在量子光源、光子芯片、人工智能等领域实现新的应用突破。

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