2026年3月11日——科罗拉多大学博尔德分校的物理学家展示了一种新型真空紫外激光器，其效率比现有同类技术高100至1000倍。

该研究团队表示，这种装置未来或能让科学家观测到现有最强显微镜也无法触及的现象，例如实时追踪燃料分子燃烧过程、检测纳米电子器件中极其微小的缺陷等。

这种新型激光器还可能实现实用的超精密核钟，其原理基于钍原子核的能量跃迁。理论上，这种长期追寻的装置能让研究人员以前所未有的精度追踪时间。

该团队由JILA研究所（科罗拉多大学与美国国家标准与技术研究院联合机构）的Henry Kapteyn和Margaret Murnane两位物理学家领导，2024年获博尔德分校物理学博士学位的Jeremy Thurston主导了新型激光器的研发。

“科学家们数十年来一直在追求真空紫外激光器，”物理系教授Kapteyn表示，“我们认为可能终于找到了一条可扩展功率且结构紧凑的技术路径——这两个特性对高难度应用至关重要。”

该团队将于3月17日和19日在丹佛举行的美国物理学会全球物理峰会上公布初步研究成果。

所有光都以微小的波形式存在，类似于近岸的海浪波峰与波谷。可见光的波长约为380至750纳米（百万分之几英寸），科学家长期致力于制造波长更短的激光器。

然而在真空紫外波段（波长100-200纳米，远小于头发直径），科学家始终难以研制出高强度光束激光器。Murnane和Kapteyn的激光器目前可置于普通桌面，团队希望进一步缩小体积并提高效率。

“更短波长意味着更高分辨率的显微镜，”杰出物理教授Murnane解释道，“能实时观察化学反应中的分子运动，比如太空舱重返大气时如何烧蚀隔热瓦。”

技术突破

研究团队通过将红蓝激光束注入“反共振空心光纤”（结构类似左轮手枪膛线），使氙气原子吸收并转化可见光为真空紫外光。Murnane强调：“目前没有任何其他方法能达到我们的功率水平、调谐范围和相干性。”

这项技术对优化纳米电子器件（如手机芯片中的半导体）具有重要意义，能检测导致性能下降的微观缺陷。

核钟应用

该激光器还能推动便携式核原子钟的实用化。当以148.3821纳米波长照射钍原子云时，原子会产生类似摆钟的规律能量波动。这种“原子钟摆”可用于无GPS导航、系外行星搜寻等领域。

目前产生该波长需要占据整个房间的激光设备，而新型激光器能以更低成本实现同等效果。团队正致力于在不降低效率的前提下进一步微型化该装置。

“真空紫外光对原子、分子和材料的微观细节具有超强敏感性，”Murnane表示，“这项突破打开了一片巨大的光谱应用领域。”