中國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，該團隊制造的扭曲氮化硼（TBN）厚度為微米級，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，這一成果是中國在光學(xué)晶體理論方面的原創(chuàng)性創(chuàng)新，開創(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《物理評論快報》雜志上。

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

在過去的60年里，光學(xué)晶體的研究和開發(fā)主要受到美國科學(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劉開輝教授帶領(lǐng)團隊發(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：“光學(xué)晶體產(chǎn)生的激光可以被看作是一列前進的個體。扭曲機制可以使每個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，這項研究開辟了一種全新的設(shè)計模型和材料體系，實現(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、英國、日本等國家申請專利。該團隊已經(jīng)制作了TBN激光原型，并正在與企業(yè)合作開發(fā)新一代激光技術(shù)。

王恩哥說：“光學(xué)晶體是激光技術(shù)發(fā)展的基石，激光技術(shù)的未來取決于光學(xué)晶體的設(shè)計理論和生產(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)計未來將在量子光源、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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