《天然光子学》报导我校飞秒激光加工三维非线性光子晶体研讨进展

  中国科学院资料力学行为和规划要点试验室吴东教授课题组与南京大学固体微结构国家要点试验室张勇、肖敏课题组以及胡小鹏、祝世宁课题组协作，使用飞秒激光电畴擦除技能初次成功制备出三维非线性光子晶体，并完成了三维准相位匹配的激光倍频。相关效果近期以“Experimental demonstration of a three-dimensional lithium niobate nonlinear photonic crystal

  光子晶体是近些年开展起来的一个新式范畴，制备并研讨非线性极化率周期改变的非线性光子晶体成为现在研讨的热门，用非线性光子晶体拓宽光学范畴、制造光学器材对错线性光子晶体研讨的重要方向。在前期的研讨中，南京大学研讨组选用晶体生长条纹技能和室温极化技能成功研制出了一维、二维非线性光子晶体，并展现了其在非线性光束整形、光量子信息处理等方面许多新的使用。在此基础上，研讨人员也期待着能研制出三维非线性光子晶体，从中提醒更多的别致效应。但是，传统制备技能，包含晶体生长技能、室温电场极化技能等，都难以在晶体内部完成三维电畴结构的摆放。制备三维非线性光子晶体成为近二十年非线性光学范畴令人困惑的难题之一，飞秒激光的呈现处理了这一难题。得益于极短的脉宽，飞秒激光很简单产生极高的峰值功率，从而使光与物质产生多光子吸收或隧穿电离等非线性效果，使其能够深化通明介质内部，以逾越光学衍射极限的精度对资料来三维微加工。

  中国科学技能大学与南京大学的研讨团队协作开展出一种全新的电畴操控技能：使用聚集飞秒激光在铌酸锂晶体内部完成铁电畴(二阶非线性光学系数)的定点擦除，完成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能，确保了三维结构的全体均一性。通过两年多时刻的探索，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3μm (x)×3μm (y)×11μm (z)。南大研讨团队在后续试验上成功调查到了预期的三维准相位匹配倍频效应，100μm光程的共线倍频转化功率达到了10^-4,该值与理论预算相一致。三维非线性光子晶体研制成功为研讨三维空间的非线性光学和量子光学研讨供给了一种新资料,也为三维微纳光子器材的开展供给了支撑。实际上三维非线性光子晶体中调制的不只有二阶非线性光学系数，因为铁电晶体中压电系数、电光系数、热电系数等一切奇数阶物性张量都是随电畴调制的，也形成了三维空间散布，能预见，更多的新的光、声及其耦合效应将会从这种新资料中被连续提醒出来。

  中国科学技能大学2016级博士生汪超炜、南京大学魏敦钊博士、王慧君同学和胡小鹏副教授为论文一起榜首作者，中国科学技能大学工程学院吴东教授、南京大学张勇教授、肖敏教授和祝世宁院士为论文一起通讯作者。该项研讨工作得到了科技部国家要点研制方案、国家天然科学基金、中科院仪器专项、固体微结构物理国家要点试验室和人工微结构科学与技能协同立异中心的支撑。