激光技術是采用激光的手段，對特定目標進行加工或者檢測的技術。如今，激光技術被認為是人類在智能化社會生存和發展的必不可少的工具之一，作為二十世紀的杰出發明，尤其在日常科研、工業和醫療領域，其高精度、高效率的特點使得其成為這些領域中不可或缺的工具。
光學晶體是具有雙折射性質的晶體，當光線經過晶體時，會被分為兩個互相垂直的光線，其傳播速度和折射率也不同。這種現象稱為雙折射現象。由于晶體結構和光線入射角的不同，雙折射現象的強度和方向也會發生變化。光學晶體可實現頻率轉換、參量放大、信號調制等功能，是激光技術的“心臟”。
相位是描述光波波形變化的度量。晶體中的光波相位匹配、步調一致，才能輸出效率和功率理想的激光。近年來，由于傳統理論模型和材料體系的局限性，現有傳統晶體光學晶體厚度較大，在某些特定應用中存在一些限制，如光學性能不穩定、吸收率高等，已難以滿足激光器小型化、高集成、功能化的發展需要。
北京大學物理學院凝聚態物理與材料物理研究所所長、北京懷柔綜合性國家科學中心輕元素量子材料交叉平臺副主任劉開輝教授與王恩哥帶領研究團隊，提出一種新的光學晶體理論。經過多年攻關，研究團隊應用輕元素材料氮化硼首次制備出一種超薄、高能效的光學晶體“轉角菱方氮化硼”(簡稱TBN)，為新一代激光技術奠定理論和材料基礎。
該研究團隊基于輕元素材料體系開創出第三種相位匹配理論，即“轉角相位匹配理論”，他們發現，將氮化硼材料像“搭積木”一樣堆疊，再“旋轉”到特殊角度，就可使不同光波的相位趨于一致，形成高能效光學晶體TBN。
TBN光學晶體的研發過程中克服了多項技術難題。研究團隊通過精確控制材料的生長條件和轉角角度，成功制備出了高質量的TBN晶體。這種晶體的厚度僅為1至10微米，相當于普通A4紙厚度的三十分之一，而目前已知的光學晶體厚度多為毫米甚至厘米量級。這一創新性的制備技術為光學晶體的微型化和集成化提供了新的可能。
該項成果不僅是中國在光學晶體理論方面的原創性突破，開辟了利用輕元素二維薄膜材料制備光學晶體的新領域，且制備出的TBN厚度僅有微米量級，是目前已知世界最薄的光學晶體，其能效相較于同等厚度的傳統晶體提升了100至1萬倍。
我國成功研制出的相較于同等厚度的傳統晶體提升了100至1萬倍的TBN光學晶體為光學科學與工程領域的發展帶來了重要的突破。該晶體的研發成果將在光學器件、光通信和光
電子領域發揮重要作用，并對我國光學產業的發展起到積極的推動作用。未來，我國仍將在激光晶體技術領域繼續深化研發，為科技進步與國家安全注入更強大的動力。
(資料參考來源：新華社)
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