1 南开大学物理科学学院&泰达应用物理研究院，弱光非线性光子学教育部重点实验室，天津 300457
2 江苏科技大学理学院，江苏 镇江 212100
铌酸锂晶体是一种多功能、多用途的人工晶体材料，具有温度稳定性好、易于光学冷加工、性能易调控等优势。作为典型的光折变晶体，铌酸锂被广泛应用于高密度光存储、激光物理、信息处理和计算等研究与应用领域。伴随海量存储及动态全息三维显示的巨大需求与快速发展，基于铌酸锂晶体的三维光存储及动态显示再次成为研究热点。针对上述研究与应用，综述了铌酸锂晶体光折变全息存储及显示的原理、研究历史和最新进展，并对未来可能的发展方向进行了展望。
材料 铌酸锂晶体 光折变效应 全息存储 全息显示 中国激光
2023, 50(18): 1813001
南开大学物理科学学院&泰达应用物理研究院, 弱光非线性光子学教育部重点实验室, 天津 300457
铌酸锂(LiNbO3, LN)是一种多功能多用途的人工晶体, 被称为“光学硅”。近期以铌酸锂薄膜(LNOI)为平台的集成光子学发展迅速, 有将“光学硅”变为现实的趋势。高集成意味着高局域高光强密度, 使铌酸锂晶体的光折变效应变得不容忽视。光折变效应是光致折射率变化的简称, 是非线性光学的重要组成部分。本文回顾了铌酸锂晶体光折变效应的发现和机理、不同掺杂及掺杂组合对光折变效应的调控, 重点介绍了铋镁双掺铌酸锂晶体的光折变性能及相关理论和实验结果, 概述了铌酸锂光折变波导和孤子, 及基于LNOI的集成光子学器件中的光折变效应, 并对未来的研究趋势进行了展望。期待我国发挥铌酸锂光折变研究及LNOI产业化的优势, 在光子学芯片的竞争中占据主导地位。
铌酸锂晶体 光折变效应 机制 掺杂 全息存储及显示 集成光子学 lithium niobate crystal photorefractive effect mechanism doping holographic storage and display integrated photonics 人工晶体学报
2022, 51(9-10): 1626
南开大学 物理科学学院 泰达应用物理研究院弱光非线性光子学教育部重点实验室，天津 300457
绝缘体上铌酸锂薄膜凭借铌酸锂晶体优异的光学性能和薄膜器件的易加工和可集成特性，被视为理想的集成光学平台。除了波导、调制器等传输、控制器件方面的研究之外，最近铌酸锂薄膜激光器的研究也取得了显著的进展。文中将对最近迅速发展的铌酸锂薄膜微腔激光器的研究现状进行综述。首先，介绍铌酸锂晶体和铌酸锂薄膜稀土离子掺杂的主要技术方案，以及近期有关于稀土离子掺杂铌酸锂薄膜微纳光学器件制备方面的探索；其次，总结近年来掺铒铌酸锂薄膜微盘腔、微环腔激光器方面的研究进展；然后，阐述微腔激光器体系几种常见的实现单模激光器方法的工作机理，介绍研究者们利用“游标效应”调制模式损耗等方式实现掺铒铌酸锂薄膜单模激光器的研究进展；最后，基于目前报导的铌酸锂薄膜激光器研究成果，对目前研究存在的局限性以及未来的研究方向进行了探讨。
铌酸锂薄膜 微腔激光器 集成光学 lithium niobate on insulator microcavity laser integrated optics 红外与激光工程
2021, 50(11): 20210546
南开大学物理科学学院&泰达应用物理研究院，弱光非线性光子学教育部重点实验室，天津 300071
铌酸锂集压电、倍频、电光和光折变等特性于一身，被认为是非线性光学的模型晶体，已经表现出巨大的实用价值。铌酸锂在其诞生以来的近百年中，已经在国土安全、医学检测、高能物理、工业探测等领域占据着不可或缺的地位。随着微纳技术的发展，近年来铌酸锂微纳结构中新型光学效应的研究，已经成为国际上竞相争夺的前沿热点之一，相关研究对于产生新型微纳光子学器件具有重要推动作用。本文主要围绕铌酸锂的光学性质综述了其发展历史，同时介绍其在微纳光学领域的研究现状，并对其未来发展进行了展望。
铌酸锂 研究历史与进展 薄膜 波导调制器 微腔 超构表面 lithium niobate history and progress thin film waveguide modulator microcavity metasurface
Author Affiliations
Abstract
1 MOE Key Laboratory of Weak-Light Nonlinear Photonics, TEDA Institute of Applied Physics and School of Physics, Nankai University, Tianjin 300457, China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
3 Collaborative Innovation Center of Light Manipulations and Applications, Shandong Normal University, Jinan 250358, China
Lithium niobate on insulator (LNOI), as an emerging and promising optical integration platform, faces shortages of on-chip active devices including lasers and amplifiers. Here, we report the fabrication of on-chip erbium-doped LNOI waveguide amplifiers based on electron beam lithography and inductively coupled plasma reactive ion etching. A net internal gain of ～30 dB/cm in the communication band was achieved in the fabricated waveguide amplifiers under the pump of a 974 nm continuous laser. This work develops new active devices on LNOI and may promote the development of LNOI integrated photonics.
lithium niobate lithium niobate on insulator amplifier integrated optics Chinese Optics Letters
2021, 19(6): 060008
1 南开大学物理科学学院, 天津 300071
2 南开大学泰达应用物理研究院, 弱光非线性光子学教育部重点实验室, 天津 300457
通过生长一系列掺钼近化学计量比铌酸锂晶体, 研究了晶体的光折变性能, 发现在488 nm和532 nm波长辐照下, 当Mo的掺入量为0.5mol％时, 晶体的光 折变灵敏度分别达到0.25 cm/J和0.21 cm/J。此外, 极化条件的改变可以缩短晶体在488 nm波长辐照下的光折变响应时间。通过红外光谱、紫外可见吸收光谱 和X射线光电子能谱的测试, 对掺钼近化学计量比铌酸锂晶体的光折变性能变化的机制进行了研究。
近化学计量比铌酸锂晶体 全息存储 光折变 near-stoichiometric lithium niobate crystal holographic storage photorefraction
南开大学泰达应用物理学院弱光非线性光子学教育部重点实验室， 天津 300457
利用可见激光诱导化学沉积方法在玻璃基底上制备纳米银薄膜和微结构。玻璃样品池中装满柠檬酸钠和硝酸银的混合透明溶液，当一束可见连续激光正入射样品池一段时间后，在辐照区域的玻璃内壁上便可以形成一层光亮的银膜。银膜沉积的速度受到激光功率密度、激光波长、辐照时间以及混合溶液的浓度等条件的影响。利用X射线衍射、原子力显微镜和拉曼光谱仪等手段对制备的薄膜的成分、表面形貌和拉曼活性等性质进行了表征和分析。利用此方法制备的银膜具有良好的表面增强拉曼散射活性。同时，利用双光束干涉的方法在玻璃基底上诱导出不同周期的银纳米颗粒光栅。
激光技术 银纳米颗粒薄膜 表面增强拉曼散射 银纳米颗粒光栅
南开大学 弱光非线性光子学教育部重点实验室，天津 300457
综述了四价掺杂(包括铪和锆)铌酸锂晶体的研究进展.掺铪铌酸锂晶体具有与掺镁铌酸锂晶体相似的抗光 折变性能，而掺锆铌酸锂晶体的抗光折变性能远优于掺镁铌酸锂晶体.铪铁双掺与锆铁双掺铌酸锂晶体兼有高光 折变灵敏度和高光折变衍射效率的性质.并且在掺杂量超过阈值时，铪离子和锆离子在铌酸锂晶体中都具有接近 于1的有效分凝系数.这些实验结果表明，四价掺杂铌酸锂有望成为出色的非线性光学晶体.
铌酸锂 掺铪 掺锆 lithium niobate hafnium doped zirconium doped
南开大学 弱光非线性光子学材料先进技术及制备教育部重点实验室，天津 300457
简要介绍了弱光非线性光学领域中一些研究方向的进展，如弱光非线性光子学材料中的缺陷结构、介观量子相干系统中光传播动力学和慢光非线性光学等，着重描述了近期在新型激子与紫外弱光非线性光学效应、位相耦合与光速调控以及非相干空间孤子阵列诱导光学晶格与光非线性传输行为等研究中得到的研究结果。弱光非线性光学将成为非线性光学应用领域中的一个重要分支。
非线性光学 弱光 缺陷 光孤子 非相干 nonlinear optics weak-light defect soliton incoherence
