中科院造出极紫外光源，单级次亮度达1.07×10¹¹光子/秒

当我们用显微镜观察半导体芯片的纳米级电路，或是追踪材料中电子的飞秒级运动时，都需要一束足够亮的极紫外光——它的波长只有可见光的1/50，却能照亮微观世界的最快变化。但过去，这类光源要么亮度不够，要么依赖进口设备。2026年3月，中科院物理所HX-07团队的成果打破了这一局限：他们造出了单级次亮度达1.07×10¹¹光子/秒的极紫外光源，覆盖20.47至46.95电子伏特的关键波段，更实现了从驱动激光到光学元件的全链路国产。这束光到底是怎么被‘点亮’的？

把激光‘压缩’成一把锐利的刀

你可以把高次谐波产生的过程想象成：用一束超强激光‘击打’惰性气体原子，把原子里的电子‘打飞’，当电子被原子的引力拉回来时，就会辐射出极紫外光子。但这个过程的效率极低——大部分激光能量都浪费了，只有不到百万分之一能转化为极紫外光。

HX-07团队的第一步，是给这把‘激光刀’磨得更锋利。他们自研了一台重复频率1MHz、平均功率200W的飞秒激光器，这意味着每秒能发射100万个激光脉冲。但真正的关键在‘压缩’：通过熔石英薄片多通腔，他们把激光脉冲的宽度压缩了8倍，从原来的约200飞秒变成25飞秒左右。

脉冲越短，峰值功率就越高——最终这束激光的峰值功率达到了5.35GW，相当于把200W的持续功率，在25飞秒的瞬间集中释放。就像用同样的力气，把拳头换成针尖去扎东西，这样的激光能更高效地‘击打’气体原子，激发出更多极紫外光子。

给气体‘搭个舞台’，让激光精准做功

如果说激光是‘演员’，那气体靶就是‘舞台’——舞台的布局直接决定了表演的效果。高次谐波的效率，很大程度上取决于‘相位匹配’：简单来说，就是激光和气体相互作用时，新产生的极紫外光子要和激光保持相同的相位，才能不断叠加增强，而不是相互抵消。

传统的气体靶是一个简单的喷嘴，喷出的气体密度不均，背景气压还高，很容易让激光和光子‘不同步’。HX-07团队设计了差分结构的气体靶：它能在激光和气体的相互作用区域，把气体密度提高数倍，同时把周围的背景气压降到极低。这就像在舞台中央聚光灯下铺满‘演员’，而舞台周围空无一物——激光能更充分地和气体原子作用，产生的极紫外光子也不会被多余的气体吸收。

他们还仔细计算了喷嘴大小、位置和气体密度的关系，甚至用流体动力学模拟了气体的流动。最终，这个‘定制舞台’让相位匹配效率大幅提升，极紫外光的亮度也跟着上去了。

这束光的意义，不止于‘亮’

更值得关注的是，这台光源的每一个部分都是国产的——从驱动激光到气体靶，再到后续的光学传输系统，没有依赖任何进口核心部件。在半导体芯片检测、凝聚态物理研究等领域，极紫外光源是不可或缺的工具，但过去国内的高端设备大多被国外垄断。

比如在时间分辨光电子能谱实验中，这束亮度足够的极紫外光，能让科学家更清晰地观察高温超导材料中电子的运动规律；在半导体芯片检测中，它能精准发现纳米级电路的缺陷。而且它的重复频率达1MHz，意味着每秒能完成100万次测量，比传统低重复率光源的效率高得多。

当然，它也有局限：目前的光子能量还没覆盖到‘水窗口’（284-543电子伏特），无法对生物样品进行更深层次的成像。但这已经是国内在极紫外光源领域的重要突破，为后续的技术升级打下了基础。

当这束波长仅26.4纳米的极紫外光穿过真空腔，精准打在样品上时，它照亮的不只是微观世界的细节，更是国产高端光学设备的突破之路。过去，我们总说‘卡脖子’技术难突破，但HX-07团队的成果证明：从激光的压缩到气体靶的设计，把每一个细节做到极致，就能一步步打破技术壁垒。

微光成炬，国产光源照亮微观未来。这束光的亮度或许不是全球最高，但它背后的自主研发路径，才是真正能照亮未来的火种。