中国科学家发明世界最薄光学晶体，激光技术迈入新时代

【纵横网】在4月25日举行的2024中关村论坛年会开幕式上，中国科学家宣布了一项重大科研成果——成功研制出世界上已知的最薄光学晶体。这一成果不仅标志着我国在光学材料领域的重大突破，也预示着激光技术的未来发展将更加高效、集成化和微型化。

光学晶体，被誉为激光技术的“心脏”，在微纳加工、量子光源、生物监测等多个科技领域发挥着至关重要的作用。北京大学物理学院教授刘开辉指出，激光技术的突破高度依赖于光学晶体这一特殊材料。

然而，传统光学晶体在有限厚度内难以高效产出激光，这限制了激光器向更轻薄、集成化和微型化的方向发展。为了解决这一难题，全球科学家都在竞相研发更轻薄的光学晶体。

中国科学家经过反复的实验和探索，最终锁定了轻巧的氮化硼作为最优材料。但实验中发现，仅通过简单堆叠氮化硼分子，会导致激光穿过时的相位失配现象，从而阻碍激光的高效输出。

为了克服这一难题，北京大学物理学院量子材料科学中心的王恩哥院士、刘开辉教授和洪浩特聘副研究员等研究人员，创新性地提出了一种新的晶体设计方法。他们通过将每块菱方氮化硼材料像拧魔方一样转动特定角度进行堆叠，成功降低了激光穿过的能耗，并高效产出所需的激光。

这一创新的晶体设计理论与制备方法的结合，使得光学晶体的厚度得以“瘦身”至1至3微米，远低于传统光学晶体的毫米级到厘米级厚度。研发团队将这一方法归纳为“二维材料的界面转角理论”，并认为其应用有望让激光器的尺寸缩小至微米级，同时为一些过去难以制造光学晶体的材料提供了新的生机。