侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体

飞秒激光加工三维非线性光子晶体研究获进展

2018-08-28 15:47
光与世界
关注

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。

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固体微结构国家重点实验室张勇、肖敏课题组以及胡小鹏、祝世宁课题组合作,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。

在早期的研究中,南京大学研究组采用晶体生长条纹技术和室温极化技术成功研制出了一维、二维非线性光子晶体,并展示了其在非线性光束整形、光量子信息处理等方面许多新的应用。

在此基础上,研究人员也期待着能研制出三维非线性光子晶体,从中揭示更多的新奇效应。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。得益于极短的脉宽,飞秒激光很容易产生极高的峰值功率,从而使光与物质发生多光子吸收或隧穿电离等非线性作用,使其可以深入透明介质内部,以超越光学衍射极限的精度对材料进行三维微加工。

中国科学技术大学与南京大学的研究团队合作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,光子晶体的三维周期结构参数为3 μm (x) × 3 μm (y) × 11 μm (z)。南大研究团队在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,100 μm光程的共线倍频转换效率达到了10^-4, 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。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号