日前，济南量子技术研究院刘宏教授、王东周副研究员、王孚雷博士与山东大学合作，利用有限元模拟辅助晶体生长，成功得到具有低矫顽场的大尺寸近化学计量比铌酸锂单晶，并制备出高质量周期性极化铌酸锂，为高性能集成光学材料和高功率中红外固体激光器领域的应用带来新的契机。该研究成果发表在国际著名期刊《Optical Materials》上。文章第一作者为研究院王孚雷博士，通讯作者为研究院刘宏教授、王东周副研究员，研究院为第一作者单位。

图1：论文截图

铌酸锂具有优异的光学和声学特性，在激光技术、光通信、无线通信等领域具有重要的应用。此次的近化学计量比铌酸锂单晶制备过程中，研发人员借助热场模拟，有效地调节温度梯度，解决了晶体生长过程中容易出现开裂和包裹体等难题，成功地获得了具有高光学均匀性的3英寸近化学计量铌酸锂晶体。与同成分铌酸锂和掺镁铌酸锂晶体相比，近化学计量比铌酸锂晶体具有更好的性能。测试表征表明，近化学计量铌酸锂晶体的矫顽场仅为CLN晶体的1/8左右，具有极高的光学均匀性，压电系数提升了48.2%。这是国际上首次获得高质量的3英寸近化学计量比铌酸锂晶体。

图2:温场模拟结果及相应晶体生长展示

图3：晶体光学均匀性表征

图:4：周期极化近化学计量比铌酸锂晶体光学图像

近年来，研究院全力攻克大尺寸高质量铌酸锂晶体制备技术难关，铌酸锂晶体各项技术指标达到国际一流水平。基于自主研发的铌酸锂晶体，研究院成功研制出国际上首个集成化的多通道量子频率转换芯片，现已实现基于周期极化铌酸锂波导芯片的全产业链完全自主化、国产化、量产化。作为重要的光电功能材料，本论文报告的高质量近化学计量比铌酸锂晶体具有比传统晶体更加优异的物理化学性能，在高功率中红外激光器、高性能无线滤波器、铌酸锂单晶薄膜、电光调制器、电光调Q开关等领域有重要的应用和广阔的市场应用前景。

本研究工作得到山东省自然科学基金、济南高新区、山东大学晶体材料国家重点实验室和济南市“5150”引才倍增创新人才项目的支持。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925346722000921