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信息時(shí)代,網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)比特的電子數(shù)據(jù)都要經(jīng)過(guò)鈮酸鋰調(diào)制器轉(zhuǎn)換為光子信息,進(jìn)而通過(guò)光纖傳向世界。鈮酸鋰因其光電特性被譽(yù)為光電子時(shí)代的“光學(xué)硅”。然而,如何實(shí)現(xiàn)鈮酸鋰器件的微納化、集成化,是各國(guó)科學(xué)家競(jìng)相研究的世界難題。經(jīng)過(guò)五年持續(xù)攻關(guān),南開大學(xué)弱光非線性光子學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室許京軍教授、任夢(mèng)昕副教授團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了鈮酸鋰納米結(jié)構(gòu)的加工。4月8日,介紹該工作的論文在線發(fā)表于國(guó)際光學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊《激光與光子學(xué)評(píng)論》。 早在30年前,人們就試圖制造高質(zhì)量、小型化的鈮酸鋰器件,希望以此制造出高集成度的光電芯片,以實(shí)現(xiàn)超高速、大容量的光電信息轉(zhuǎn)換、傳輸與處理。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵在于鈮酸鋰納米結(jié)構(gòu)的加工,即可在納米尺度內(nèi)按照需求任意地調(diào)控光的特性與行為。但長(zhǎng)久以來(lái),由于鈮酸鋰硬度高、化學(xué)性質(zhì)不活潑等問(wèn)題,導(dǎo)致傳統(tǒng)機(jī)械刻劃或化學(xué)腐蝕方法均無(wú)法實(shí)現(xiàn)鈮酸鋰納米結(jié)構(gòu)的加工。這一棘手問(wèn)題極大地阻礙了微小化、集成化鈮酸鋰光電芯片及其器件的研發(fā)。 經(jīng)過(guò)五年的工藝研發(fā)與技術(shù)攻關(guān),許京軍、任夢(mèng)昕團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種特殊的鈮酸鋰制備與處理工藝,并利用一束聚焦的高能鎵離子束,實(shí)現(xiàn)了選擇性地轟擊與去除鈮酸鋰分子,在僅百納米(一納米等于十億分之一米)厚度的鈮酸鋰薄膜表面加工出了有序周期排列的納米線陣列,首次獲得了一種名為“鈮酸鋰超構(gòu)表面”的新型人工材料,實(shí)現(xiàn)了對(duì)入射光顏色的選擇性透過(guò),并獲得了與蝴蝶翅膀類似的結(jié)構(gòu)性顏色效果,這意味著人們已經(jīng)找到了一種可有效調(diào)控并賦予鈮酸鋰全新光學(xué)性質(zhì)的手段。 這一結(jié)果標(biāo)志著人們已經(jīng)具備了基于鈮酸鋰實(shí)現(xiàn)納米尺度下對(duì)光行為進(jìn)行精細(xì)操控的能力,該加工技術(shù)為鈮酸鋰這一獨(dú)特的光電材料在微納光子學(xué)、集成光子學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用開啟了大門。 |