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飞秒激光加工出三维非线性光子晶体

来源:科技日报

  发布:Nick

关键词:飞秒激光 三维非线性光子晶体

2018-08-30

中国科技网·科技日报合肥8月30日电(记者 吴长锋)记者从中国科大获悉,该校中国科学院材料力学行为和设计重点实验室吴东教授课题组与南京大学合作,利用飞秒激光电畴擦除技术首次成功制备出三维非线性光子晶体,并实现了三维准相位匹配的激光倍频。相关成果日前 发表在国际权威光学期刊《自然.光子学》上。

光子晶体是近些年发展起来的一个新兴领域,制备并研究非线性极化率周期变化的非线性光子晶体成为目前研究的热点,用非线性光子晶体拓展光学领域、制作光学器件是非线性光子晶体研究的重要方向。然而,传统制备技术,包括晶体生长技术、室温电场极化技术等,都难以在晶体内部实现三维电畴结构的排列。制备三维非线性光子晶体成为近二十年非线性光学领域令人困惑的难题之一,飞秒激光的出现解决了这一难题。

科研人员发展出一种全新的电畴控制技术:利用聚焦飞秒激光在铌酸锂晶体内部实现铁电畴(二阶非线性光学系数)的定点擦除,实现了二阶非线性光学系数在三维空间的调制。在制备结构的过程中,吴东教授团队提出了不同层能量补偿加工技术,保证了三维结构的整体均一性。经过两年多时间的摸索,在铌酸锂晶体中成功制备出了四方结构的三维非线性光子晶体。后续实验上成功观察到了预期的三维准相位匹配倍频效应,该值与理论估算相一致。

三维非线性光子晶体研制成功,为研究三维空间的非线性光学和量子光学研究提供了一种新材料, 也为三维微纳光子器件的发展提供了支撑。更多的新的光、声及其耦合效应将会从这种新材料中被陆续揭示出来。