铌酸鋰材料因其優(you) 異的電光、聲光等特性，被視為(wei) 下一代光通信網絡、微波光子係統和量子信息處理的光子器件的核心材料。14日晚，南京大學教授張勇、肖敏、祝世寧領銜的科研團隊刊發於(yu) 國際學術期刊《自然》的一篇文章顯示，其發明的新型“非互易飛秒激光極化鐵電疇”技術，通過控製飛秒脈衝(chong) 激光射入铌酸鋰晶體(ti) 的方向，在晶體(ti) 內(nei) 部形成有效電場，完成三維結構的直寫(xie) 和擦除，首次在铌酸鋰晶體(ti) 內(nei) 實現了納米級的“三維雕刻”。這一新技術，把以往光雕刻铌酸鋰三維結構的尺寸，從(cong) 微米量級首次縮小到30納米，大大提高了加工精度。

“在下一代5G/6G通訊和光子芯片的製備領域，铌酸鋰材料被寄予厚望。然而，受限於(yu) 傳(chuan) 統加工技術，對铌酸鋰內(nei) 部的光學結構的製備，此前僅(jin) 限於(yu) 二維空間和微米級分辨率。”15日，該文章的通訊作者、南京大學教授張勇告訴科技日報記者。

此次研究中，團隊將飛秒脈衝(chong) 激光聚焦於(yu) 铌酸鋰晶體(ti) 內(nei) 部進行直寫(xie) ，晶體(ti) 在高強度激光作用下發生多光子吸收，導致局部晶體(ti) 溫度升高，在晶體(ti) 內(nei) 部形成了一個(ge) 有效電場。

“激光射入晶體(ti) 後，二者發生相互作用。需要什麽(me) 樣的光學結構，就讓激光在晶體(ti) 裏麵做相應移動，像用筆畫畫一樣。如果畫錯了，可以用隨後的激光矯正前麵的光束，達到‘擦除’效果。”張勇解釋，激光“擦除”的功能，豐(feng) 富了此前飛秒激光僅(jin) 能直寫(xie) 的功能，其對光學結構的修正、重構，將豐(feng) 富激光加工工藝。

“例如用激光加工器件時，如果發現設計方案有瑕疵，就需要調整器件中的點陣結構。原先的加工方式就要重新設計器件，但有了‘擦除’功能，就可以用激光僅(jin) 修改有問題的點陣。”張勇認為(wei) ，這將降低加工迭代的成本。

研究人員還利用這一特性設計了不同的加工工藝，在三維空間上均實現了突破衍射極限的光學結構的尺寸控製，實驗中成功製備出線寬為(wei) 100納米至400納米的條形光學結構和尖端寬度為(wei) 30納米的楔形光學結構。

“這項技術有望用於(yu) 光電調製器、聲學濾波器等關(guan) 鍵光電器件製備，在5G/6G通信、人工智能、神經網絡、機器學習(xi) 、光計算等領域有廣泛的應用前景，也將促進高性能三維光、聲、電集成器件的發展。”張勇說。