近日，我室徐天翔副研究员和盛艳研究员联合山东大学、澳大利亚国立大学和特拉维夫大学研究团队在铌酸锂薄膜极化研究中取得进展，并在Applied Physics Letters上发表题为“Direct laser poling of lithium niobate on insulator with femtosecond laser”的研究论文(Applied Physics Letters, 2024, 125: 212902. doi: 10.1063/5.0235673 ）。

       铌酸锂薄膜因其在集成光子学中的应用潜力而备受关注。铌酸锂薄膜结合了单晶铌酸锂的优良材料特性以及纳米级薄膜内的强光约束，使其在高效非线性频率转换和波前控制等领域表现出色。本文通过实验研究了利用聚焦红外飞秒脉冲实现铌酸锂薄膜薄膜周期性极化的方法。研究表明，通过调节飞秒激光功率，可以在铌酸锂薄膜中成功诱导铁电畴反转。实验通过切伦科夫二次谐波显微镜和压电力显微镜进行表征，并进一步探讨了激光波长和功率对畴反转的影响，以及由激光生成的反转铁电畴调制的二次谐波产生特性。本文的研究展示了飞秒激光在铌酸锂薄膜中实现铁电畴反转的可能性，并首次揭示了相关二次谐波特性及其应用潜力。未来的研究可以进一步探索光学极化前后的波导结构，以及拓展这一技术在其他材料中的应用。

图1. 飞秒激光全光极化铌酸锂薄膜示意图

图2. 方形（a）和六边形（b）排列的反转铁电畴结构的切伦科夫二次谐波显微图像。