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铌酸锂纳米尺度加工获突破

    日前,光学领域国际权威期刊《激光与光子学评论》刊发了一张南开大学百年校庆纪念徽标的彩色照片。别小看这张照片,这可是南开大学弱光非线性光子学教育部重点实验室的许京军教授、任梦昕副教授团队,在头发丝粗细的铌酸锂材料横截面上加工出来的。他们“雕刻”出的是纳米(一纳米等于十亿分之一米)尺度的铌酸锂光学谐振结构,攻克了铌酸锂微小尺度加工这一世界性难题。
    铌酸锂因其电光特性而闻名,已成为广泛使用的光学材料之一。在信息时代,网络中每一个比特的电子数据都要经过铌酸锂调制器转换为光子信息,进而通过光纤传向世界。因此,铌酸锂被誉为光电子时代的“光学硅”。
    然而,如何实现铌酸锂器件的微纳化、集成化,却成了让各国科学家都感到棘手的难题。长久以来,铌酸锂硬度高、化学性质不活泼等现实,导致传统机械刻画或化学腐蚀方法均无法实现铌酸锂纳米结构的加工,极大阻碍了微小化、集成化铌酸锂光电芯片及其器件的研发。
    在此大背景下,经过5年的工艺研发与技术攻关,许京军教授、任梦昕副教授团队研发出了特殊的铌酸锂制备与处理工艺,并利用一束聚焦的高能镓离子束,实现了选择性轰击与去除铌酸锂分子。他们在仅百纳米厚度的铌酸锂薄膜表面加工出了有序周期排列的纳米线阵列,首次获得一种名为“铌酸锂超构表面”的新型人工材料,实现了对入射光颜色的选择性透过,获得了与蝴蝶翅膀类似的结构性颜色效果。这一结果,标志着人们已具备基于铌酸锂实现纳米尺度下精细操控光行为的能力,为铌酸锂这一独特的光电材料在微纳光子学、集成光子学等领域的应用开启了大门。(自经济日报)


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