中科院理化所反常热膨胀光学晶体研究取得进展

发布:cyqdesign 2022-07-25 12:22 阅读:1287
在外界温度变化时,常规光学晶体因“热胀冷缩”效应,无法保持光信号传输的稳定性(如光程稳定性等),限制了其在复杂/极端环境中精密光学仪器的应用。探索晶体的反常热膨胀性质如零热膨胀,“对冲”外界温场对晶体结构的影响是解决这一问题的有效途径。然而,通过晶格在温度场作用下的精巧平衡来实现零热膨胀颇为困难,一方面,热膨胀率严格等于零的晶体在自然界中不存在;另一方面,目前化学组分调控晶体热膨胀性质的方法,例如多相复合、元素掺杂、客体分子引入和缺陷生成等,影响晶体的透光性能,不利于光学应用。如何在严格化学配比的晶体材料中,利用其本征的热膨胀性能来实现大温度涨落下的光学稳定性,具有重要的科技意义。   tu^C<MV  
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近日,中国科学院理化技术研究所研究员林哲帅、副研究员姜兴兴等提出实现晶体热膨胀的超各向异性,即沿晶体结构的三个主轴方向分别具有零、正、负热膨胀性,来调控光学晶体反常热膨胀性质的新方法。研究通过数学推导严格证明了当沿着三个主轴方向分别具有零、正、负热膨胀时,晶体具有最大的热膨胀可调性,可实现热膨胀效应和热光效应的精巧“对冲”,获得完全不随温度变化的光程超级稳定性。研究在具有高光学透过的硼酸盐材料中探索,系统分析了晶格动力学特征。在此基础上,研究在AEB2O4 (AE=Ca或Sr)中发现了首个沿着三个主轴方向零、正、负热膨胀共存的特性。原位变温X射线衍射实验证明AEB2O4晶体具有宽的零、正、负热膨胀共存的温区(13 K ~ 280 K)。在相同温度区间内,光程的变化量比常规光学晶体(石英、金刚石、蓝宝石、氟化钙)低三个数量级以上。第一性原理结合变温拉曼光学揭示了AEB2O4这种新奇的热膨胀性质源自离子(AEO8)基团拉伸振动和共价(BO3)基团扭转振动之间热激发的“共振”效应。该研究为光学晶体反常热膨胀性质的调控提供了全新的方法,对于光学晶体中轴向反常热膨胀性质的功能化具有重要意义。   ?>NX}~2cf  
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(a)AEB2O4的晶体结构;(b)各向异性热膨胀和热光系数的匹配
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相关研究成果发表在Materials Horizons上。 S;tvt/\!Z  
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近年来,该团队致力于光电功能晶体反常热学和反常力学性能的研究,发现了系列具有负热膨胀、零热膨胀、负压缩以及零压缩性能的光电功能晶体,有望为复杂/极端环境下光学器件的稳定性和灵敏度问题提供解决方案。   v}.~m)  
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论文链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/MH/D2MH00273F
关键词: 光学晶体
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最新评论

churuiwei 2022-07-26 09:03
中国科学院理化技术研究所研究员林哲帅、副研究员姜兴兴
wssf001 2022-07-26 09:06
这种晶体能够改善材料的热效应,提高其光学性能,对整体系统设计有提高
sgsmta 2022-07-26 09:32
调控光学晶体
浮夸 2022-07-26 09:40
再次取得进展
jhcsh 2022-07-26 09:44
学习一下
叶枫521 2022-07-26 09:58
晶体的反常热膨胀性质如零热膨胀
fei666 2022-07-26 10:12
感觉这技术白光激光也用的到
legendlyy 2022-07-26 10:21
在严格化学配比的晶体材料中,利用其本征的热膨胀性能来实现大温度涨落下的光学稳定性
personking 2022-07-26 10:22
该团队致力于光电功能晶体反常热学和反常力学性能的研究,发现了系列具有负热膨胀、零热膨胀、负压缩以及零压缩性能的光电功能晶体,有望为复杂/极端环境下光学器件的稳定性和灵敏度问题提供解决方案。这个好啊,什么时候能买?量产了吗?
redplum 2022-07-26 10:47
这台有意义啊
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