中國科技網(wǎng)·科技日報(bào)合肥8月30日電（記者 吳長鋒）記者從中國科大獲悉，該校中國科學(xué)院材料力學(xué)行為和設(shè)計(jì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室吳東教授課題組與南京大學(xué)合作，利用飛秒激光電疇擦除技術(shù)首次成功制備出三維非線性光子晶體，并實(shí)現(xiàn)了三維準(zhǔn)相位匹配的激光倍頻。相關(guān)成果日前 發(fā)表在國際權(quán)威光學(xué)期刊《自然.光子學(xué)》上。

光子晶體是近些年發(fā)展起來的一個(gè)新興領(lǐng)域，制備并研究非線性極化率周期變化的非線性光子晶體成為目前研究的熱點(diǎn)，用非線性光子晶體拓展光學(xué)領(lǐng)域、制作光學(xué)器件是非線性光子晶體研究的重要方向。然而，傳統(tǒng)制備技術(shù)，包括晶體生長技術(shù)、室溫電場極化技術(shù)等，都難以在晶體內(nèi)部實(shí)現(xiàn)三維電疇結(jié)構(gòu)的排列。制備三維非線性光子晶體成為近二十年非線性光學(xué)領(lǐng)域令人困惑的難題之一，飛秒激光的出現(xiàn)解決了這一難題。

科研人員發(fā)展出一種全新的電疇控制技術(shù)：利用聚焦飛秒激光在鈮酸鋰晶體內(nèi)部實(shí)現(xiàn)鐵電疇(二階非線性光學(xué)系數(shù))的定點(diǎn)擦除，實(shí)現(xiàn)了二階非線性光學(xué)系數(shù)在三維空間的調(diào)制。在制備結(jié)構(gòu)的過程中，吳東教授團(tuán)隊(duì)提出了不同層能量補(bǔ)償加工技術(shù)，保證了三維結(jié)構(gòu)的整體均一性。經(jīng)過兩年多時(shí)間的摸索，在鈮酸鋰晶體中成功制備出了四方結(jié)構(gòu)的三維非線性光子晶體。后續(xù)實(shí)驗(yàn)上成功觀察到了預(yù)期的三維準(zhǔn)相位匹配倍頻效應(yīng)，該值與理論估算相一致。

三維非線性光子晶體研制成功，為研究三維空間的非線性光學(xué)和量子光學(xué)研究提供了一種新材料, 也為三維微納光子器件的發(fā)展提供了支撐。更多的新的光、聲及其耦合效應(yīng)將會(huì)從這種新材料中被陸續(xù)揭示出來。