随着人工智能、数据中心和高速通信等前沿技术领域不断发展，信息传输的稳定性与安全性逐渐成为支撑相关系统运行的关键要求。要实现这一目标，离不开光信息系统等关键基础设施的可靠支撑。其中，如何确保光信号能够定向、稳定地传输，防止反射与干扰，成为保障整套系统可靠运行的核心挑战。磁光功能材料是实现光信号“单向通行”的关键载体，正迎来前所未有的发展机遇，应用前景日益广阔。然而，该类材料的性能对成分与生长条件极为敏感，其制备工艺窗口狭窄，技术体系复杂，长期面临着稳定制备与工程化应用的多重挑战。
历经多年持续攻关，哈尔滨工业大学航天学院／哈工大郑州高等研究院宋波教授带领团队从核心生长机理出发，自主研制出国内首台双坩埚双温区交换生长装置，实现了从装备源头上的重要突破。攻克了磁光单晶薄膜制备中成分易偏析、应力难控制、工艺重复性低等长期存在的技术瓶颈。
核心装备的自主可控，是材料研制的基石。团队负责人宋波表示，这台装置不只是解决工艺问题，更是为我们探索更优的材料体系打开了全新窗口。让装备进步与材料研发相互驱动，正成为该团队突破瓶颈、走向应用的关键路径。该装置创新性地采用双坩埚与双温区协同设计，将材料熔融调控与晶格外延生长这两个关键阶段进行物理分离，从而大幅提升了工艺条件的稳定性和可控性。该技术通过程序化控制样品在不同温区之间有序转换，有效避免了因单一熔体持续使用所带来的性能渐变与失效问题，显著提高了薄膜材料批次间的一致性，为高性能、复杂体系磁光单晶的可靠制备奠定了扎实的工艺基础。
团队深入开展了磁光材料体系的系统性研究。科研人员逐步揭示：磁光性能的形成并非偶然，而是成分、结构与性能遵循内在演化规律的结果。团队将这一规律形象地视作材料的“基因”。
围绕材料“基因”，研究团队系统构建相图，厘清成分变化与磁光性能之间的关联，并依托长期积累的实验数据，引入神经网络等数据驱动方法，对“配方—性能”演化路径进行训练与预测，从而逐步解答“如何优选配方、应向何处优化”的根本问题。这一研究路径推动磁光材料设计从传统的经验试错，迈向基于规律与数据的理性设计新阶段。
装备突破与材料研究的深度协同，使团队能够面向高速光通信、算力中心及人工智能系统等不同场景，开展定制化、系列化的磁光材料设计与制备。例如，通过对薄膜厚度、组分与结构进行精准调控，团队已能制备出适用于多种功能需求的材料系列——从超薄器件到高功率模块，从通信波段到传感专用，体现出“一材多能、按需定制”的工艺灵活性。
装备为材料生长提供了稳定、可控的工艺基础，材料研究则为性能优化与应用拓展指明了方向。两条主线在具体应用场景中交汇，推动相关材料从实验室样品走向工程化产品，逐步形成“厚积薄发、向光而生”的技术转化路径。（王强）
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