应用数字全息干涉术研究铌酸锂晶体畴反转动态物理机制

铌酸锂晶体的铁电畴工程通过在微观尺度上对铁电畴结构进行调制，广泛应用于非线性光学、电光器件和光子晶体等重要领域，深入研究铌酸锂晶体的畴反转动态物理机制对铁电畴工程的发展有着十分重要的意义。数字全息干涉术利用CCD摄像机等光电探测器代替普通全息记录介质记录全息图，通过计算机数值计算取代光学衍射来再现所记录的物场，是一种无接触、无破坏且具有较高分辨率的测量透明介质中位相变化的技术。本建议旨在应用数字全息干涉术实现高分辨率的二维和三维位相观测，研究铌酸锂晶体畴核形成和生长的微观物理机制，研究晶体180o畴壁运动的微观物理机制，研究晶体内电场形成和变化物理机制，研究方案可行，研究内容具备科学性和创新性，并且可以拓展至钽酸锂晶体。在工作基础方面，申请人近三年来在相关领域有数篇创新成果发表在国际权威科研刊物上，实验设施完善，具备了坚实的研究基础。

铌酸锂晶体的铁电畴工程在微观尺度上对铁电畴结构进行改造，在非线性光学和新型光学器件等领域内具有重要的应用前景。数字全息干涉术利用CCD摄像机记录全息图，通过计算机数值计算来再现所记录的物场，是一种无接触、无破坏且具有较高分辨率的测量透明介质中位相变化的技术。本项目旨在应用数字全息干涉术实现高分辨率的二维和三维位相观测，深入研究铌酸锂晶体的畴反转动态物理机制。本项目的实现对畴反转物理机制的深入研究和铁电畴工程的未来发展具有重要的意义。.本项目研究工作包括以下几个方面：在国际上首次发展了数字全息干涉术研究激光诱导铌酸锂晶体畴反转的动态特性，突出数字全息干涉术在实现高分辨率的激光诱导铌酸锂晶体畴反转二维和三维位相测量方面的优势，实现在外加均匀电场下对诱导过程中畴核生长和畴壁运动的实时精确观测，测量成核场与诱导光强的关系，研究诱导光的偏振态对激光诱导铌酸锂畴反转的影响，实现激光诱导铌酸锂畴反转的实验方案优化，实现激光诱导畴反转晶体材料的优化；深入研究不同掺杂元素和化学计量比的铌酸锂晶体在不同激光诱导条件下畴核形成和生长的微观物理机制，包括研究不同诱导光场对横向、纵向两个方向的诱导成核和生长的影响，研究不同掺杂元素和不同化学计量比对激光诱导畴体成核的影响，在实验的基础上建立和完善了激光诱导铌酸锂晶体畴反转理论模型，科学反映了激光诱导过程中畴核微观动态物理机制；应用数字全息干涉术研究研究不同掺杂元素和不同组分（同成分和近化学计量比）对铌酸锂晶体内电场的影响，建立和完善合理的内电场理论模型，并首次提出通过测量内电场测量铌酸锂晶体化学计量比的新方法；首次提出在单掺杂铌酸锂晶体中结合最佳记录/固定切换方案进行记录/热固定波长优化的理论和实验研究；研制了基于铌酸锂电光开关的高速电光晶体开关阵列数字光束扫描器；研制了基于晶体双折射的自由空间2×4 90°光学桥接器；优化建立了数字全息显微干涉术测量畴反转动态过程的实验装置，编写了拥有自主知识产权分析软件。.本项目在基金委的资助下先后发表项目相关论文21篇，包括发表SCI收录期刊论文6篇，发表ISTP收录国际会议论文11篇，发表EI收录国内核心期刊论文4篇，申请发明专利5项，培养博士研究生2名，硕士研究生3名。