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上海光机所知识创新工程试点工作简报

（第六十一期）

2002年5月9日

上海光机所全光诱导光功能微结构研究
取得多项原创性成果

   以国家杰出青年基金项目负责人邱建荣博士等为主要骨干的上海光机所中日合作实验室，在强场诱导材料内部三维光功能微结构研究中，取得了多项原创性成果，受到国际同行的重视。
   利用自行建立的飞秒激光诱导微结构装置，实现了透明固体材料内部活性离子价态的三维空间选择性操纵，精度达到深亚微米。所适用的透明材料包括掺杂过渡金属、稀土及重金属离子的玻璃、晶体、高分子等。这种微结构，具有与离子价态变化相依赖的发光性质，和超高密度的三维信息存储功能，有望用于可集成的微光子器件。相关论文发表于美国应用物理快报后，很快被Laser Focus World作为World News专题介绍，日本的O plus E杂志也作了专门介绍。
   利用短脉冲激光的基频和倍频构成的非线性干涉场与玻璃的相互作用，即全光极化，诱导出玻璃内部周期性不对称电子结构，实现了高转换效率的二次光倍频效应。所优选的硫系玻璃的光致二阶非线性转换效率，比碲酸盐氧化物玻璃高出1万倍，倍频性能在室温下长期稳定，无衰减。由于这种倍频化诱导可以是周期性和微结构化的，因此有望应用于光功能转换器件的三维集成。相关论文发表于美国光学快报后，被美国材料学会MRS Bulletin杂志在Research/Researchers专栏作了专题介绍。
   通过特定的光－热处理方法，在飞秒激光诱导透明材料内部贵金属纳米颗粒的空间选择性析出研究方面又获新的结果。不但可以使玻璃材料中金等金属元素的还原性析出，呈空间周期性分布，而且可以控制所析出的金属纳米粒子的尺寸，从而实现同种发光中心的多色显示。用兼并4波混频测试这种微结构材料的非线性光学性质，表明其三阶非线性系数高达10-10esu，光响应速率快于1皮秒，有望用于可集成的波导型三维全光开关。该研究结果在日本应用物理学会报告后，引起广泛的反应。研究工作正在进一步深入。
   此外，该国际合作实验室与日本企业正在联手开发集束型光纤接插技术（glass ferrule and fiber array）。用飞秒激光，已在厚度5mm的石英玻璃中加工出高精度微孔列阵，并正研发异形槽加工技术。开发这一技术的目的，在于光通讯集成元器件的材料与工艺创新。    基于在全光诱导光功能微结构研究方面的系列性突出成绩，邱建荣博士荣获2002年日本陶瓷学会仓田奖，并被中国硅酸盐学会推荐为国际玻璃协会2002年度Gottardi奖候选人。

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