中国一组研究人员利用一种新颖的理论，发明了一种新型高能效的超薄光学晶体，为下一代激光技术奠定了基础。
北京大学物理学院王恩革教授近日对新华社记者表示，该团队研制的扭曲氮化硼厚度达到微米级，是目前世界上已知的最薄的光学晶体。与相同厚度的传统晶体相比，其能效提高了100至10000倍。
中国科学院院士王说，这一成果是我国在光学晶体理论上的原创性创新，开创了用轻元素二维薄膜材料制造光学晶体的新领域。
研究结果最近发布在《物理评论快报》杂志上。
激光是信息社会的基础技术之一。光学晶体可以实现变频、参量放大、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以美国科学家提出的两种相位匹配理论为指导。
然而，由于传统理论模型和材料体系的局限性，现有晶体难以满足未来发展激光器件的小型化、高集成度和功能化等要求。新一代激光技术的发展需要在光学晶体理论和材料方面取得突破。
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基于轻元素材料体系的第三相匹配理论——扭曲相位匹配理论。
“光学晶体产生的激光可以看作是个体的行进柱。扭转机制可以使每个人的方向和步伐高度协调，大大提高激光器的能量转换效率，“刘解释说，他也是北京怀柔国家综合科学中心轻元素量子材料交叉研究所副所长。
他说，这项研究开辟了全新的设计模式和材料体系，实现了从基础光学理论到材料科学与技术的全链条原创创新。
“TBN晶体的厚度范围为1至10微米。我们之前所知道的光学晶体的厚度大多在一毫米甚至厘米的水平，“刘补充道。
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激光器原型，并正在与企业共同开发新一代激光技术。
“光学晶体是激光技术发展的基石，激光技术的未来是由光学晶体的设计理论和生产技术决定的，”王说。
凭借超薄尺寸、出色的集成潜力和新功能，TBN晶体有望在未来在量子光源、光子芯片、人工智能等领域实现新的应用突破。
