叶宁课题组:晶体电光系数的多晶粉末测试方法

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电光晶体是一种重要的功能晶体，以此制成的高速电光开关、电光调制器和电光偏转器在激光技术、光谱技术等领域中有着非常重要的应用。尽管部分实用的电光晶体已实现商业化，但当前仍需发掘更多性能优良的电光晶体以满足日益增长的电光晶体应用需求。然而，目前新型电光晶体的研究基本处于停滞状态，其中一个原因在于，没有合适的理论方法以系统地指导新型电光晶体的探索，同时，电光晶体的应用受到晶体对称性制约和其它苛刻条件的影响，例如高光学质量、大尺寸单晶的生长及电光测试器件的设计存在一定的难度。因此长期以来，实用的电光晶体种类少，电光晶体的研究也相对较少，性能优异的新型电光晶体几乎可遇而不可求。

　　图1 粉末测试方法计算晶体电光系数流程图

　　为突破新型电光晶体探索的壁垒，福建物构所中科院光电材料化学与物理重点实验室叶宁课题组在中科院战略性先导科技专项（B类）、国家自然科学基金重大研究计划等项目资助下，受高效的粉末倍频测试方法之于非线性光学晶体探索的启发，提出了晶体电光系数的粉末测试方法，从而实现晶体电光性能的初步表征。不同于纯粹的理论计算或测试，该方法通过粉末状态下晶体样品的粉末倍频测试、红外反射谱和拉曼光谱的测试及分析来预测晶体的电光系数。
　　为证实这一粉末测试方法的有效性，研究人员选取了一系列实用的电光晶体并通过粉末测试方法得出其电光系数，结果显示各个材料电光系数的粉末测量值与实际晶体非常吻合。
　　在这一方法指导下，研究人员探索筛选得到潜在的电光晶体CsLiMoO4（CLM），并借助提拉法生长技术获得高质量CLM大晶体以深入研究CLM晶体的电光性能。传统半波电压法测试CLM晶体电光系数的结果与粉末方法所得计算值一致，再次展现了粉末测试方法在打破电光晶体探索困局有一定指导和参考作用，同时也发现CLM晶体具备潜在的电光应用价值。可以预见，该粉末测试方法可以为新型电光晶体的探索开辟一条全新的高效的道路，进而推动电光晶体的研究和发展。
　　该论文的第一作者是福建物构所徐峰博士，通讯作者为颜涛副研究员和叶宁研究员，发表在近期的《国家科学评论》（National Science Review, 2020, 10.1093/nsr/nwaa104）。

　　图2 CsLiMoO4晶体生长及其电光性能表征

　　文章链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa104

　　（叶宁课题组供稿）

     文章来源：福建物构所

     叶宁，男，1972年1月出生，福建同安人。博士，研究员，博士生导师。国家光电子晶体材料工程技术研究中心副主任，中科院光电材料化学与物理重点实验室副主任，中国硅酸盐学会晶体生长与材料分会副理事长，所晶体材料研究室主任，国家杰出青年科学基金获得者。1993年毕业于上海交通大学，获材料科学和计算机科学双学士学位；同年进入中国科学院福建物质结构研究所直接攻博，师从陈创天院士，1998年获理学博士学位。1999-2001年新加坡国立大学博士后；2001-2002年美国德克萨斯州立大学奥斯汀分校博士后；2002-2004年美国俄勒岗州立大学博士后，与Douglas. A. Keszler教授合作进行非线性光学晶体研究。2004年2月开始在美国Deep Photonics Inc.公司担任Staff Scientist。2004年10月获中国科学院 "百人计划" 资助，回国任中国科学院福建物质结构研究所晶体材料研究室课题组长。2005年获中国科学院 "百人计划"择优支持。

ppaazz123

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