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三(san)維(wei)(wei)顯(xian)(xian)示能夠展現物(wu)體的(de)完整(zheng)信(xin)息(xi)(xi)，帶給人們前所未有的(de)臨場感(gan)，在影視娛樂(le)方(fang)面已率先取(qu)得成(cheng)功，并在遠程醫療、國防軍事、虛擬現實(shi)(VR)、增強現實(shi)(AR)等領(ling)域表現出廣闊的(de)應用前景和巨(ju)大的(de)經濟價值。全(quan)息(xi)(xi)三(san)維(wei)(wei)顯(xian)(xian)示無(wu)需佩戴輔助設備(bei)觀看(kan)，被(bei)公認為理想的(de)、終極的(de)三(san)維(wei)(wei)顯(xian)(xian)示技術，目前靜態全(quan)息(xi)(xi)三(san)維(wei)(wei)顯(xian)(xian)示已經取(qu)得了長足進展，但動態全(quan)息(xi)(xi)三(san)維(wei)(wei)顯(xian)(xian)示技術還不(bu)成(cheng)熟，仍面臨計算全(quan)息(xi)(xi)數據量(liang)龐(pang)大、光學(xue)全(quan)息(xi)(xi)缺(que)乏理想的(de)光折(zhe)變材(cai)料等諸多困難和挑(tiao)戰。
鈮酸鋰(li)（LiNbO3, LN）是一(yi)(yi)種集電(dian)光(guang)(guang)、聲光(guang)(guang)、壓電(dian)、熱釋電(dian)和非線(xian)性(xing)光(guang)(guang)學(xue)(xue)效應(ying)于一(yi)(yi)體(ti)的(de)(de)多功能鐵電(dian)晶(jing)(jing)體(ti)。在(zai)非線(xian)性(xing)諧振腔(qiang)、調(diao)制(zhi)器、永(yong)久(jiu)性(xing)全息記錄設備和片(pian)上集成光(guang)(guang)學(xue)(xue)的(de)(de)最(zui)新技術成就中發(fa)揮(hui)了(le)(le)突出的(de)(de)作(zuo)用。作(zuo)為(wei)一(yi)(yi)種經典的(de)(de)無機光(guang)(guang)折變(bian)材料(liao)，LN晶(jing)(jing)體(ti)具有(you)穩定(ding)的(de)(de)物理(li)化(hua)學(xue)(xue)性(xing)質，但也因為(wei)響(xiang)應(ying)速度(du)慢導(dao)致信息難以(yi)實現(xian)較快(kuai)的(de)(de)動(dong)態刷新。為(wei)進一(yi)(yi)步提(ti)高(gao)摻鉍(bi)鈮酸鋰(li)晶(jing)(jing)體(ti)的(de)(de)光(guang)(guang)折變(bian)響(xiang)應(ying)速度(du)，顯(xian)(xian)(xian)著提(ti)高(gao)基(ji)于鈮酸鋰(li)晶(jing)(jing)體(ti)實現(xian)動(dong)態全息顯(xian)(xian)(xian)示的(de)(de)刷新頻率，南開大學(xue)(xue)孔勇發(fa)教(jiao)授、許京(jing)軍(jun)教(jiao)授課題組結合理(li)論計(ji)算設計(ji)鉍(bi)、鎂(mei)離子摻雜濃度(du)，生長了(le)(le)一(yi)(yi)系列鉍(bi)鎂(mei)雙摻鈮酸鋰(li)晶(jing)(jing)體(ti)，研究結果表明摻鉍(bi)2.0 mol%，鎂(mei)6.0 mol%時，其光(guang)(guang)折變(bian)響(xiang)應(ying)時間(jian)縮短到7.2 ms，靈敏度(du)達到646 cm/J。搭建了(le)(le)基(ji)于鈮酸鋰(li)晶(jing)(jing)體(ti)的(de)(de)全息顯(xian)(xian)(xian)示光(guang)(guang)學(xue)(xue)系統(tong)，實現(xian)了(le)(le)刷新頻率為(wei)60 Hz的(de)(de)實時動(dong)態全息顯(xian)(xian)(xian)示，有(you)效降低顯(xian)(xian)(xian)示材料(liao)的(de)(de)閃(shan)爍，減少觀(guan)看者視覺疲(pi)勞，如圖1所(suo)示。
圖(tu)1. a)基于摻雜(za)鈮酸鋰實現60 Hz的實時動態全(quan)息顯示圖(tu)，b) 文章(zhang)被OEA（光電進展(zhan)）期刊選為封面。
本研究成果(guo)為(wei)(wei)實時動(dong)態(tai)全息三維顯示(shi)提供了(le)候選(xuan)材料，同(tong)時為(wei)(wei)高效調控(kong)鈮(ni)酸鋰(li)晶體的非線性光(guang)學(xue)(xue)性能開辟了(le)方向。該工作(zuo)以“The real-time dynamic holographic display of LN:Bi,Mg crystals and defect-related electron mobility”為(wei)(wei)題(ti)作(zuo)為(wei)(wei)封面文(wen)章發表在Opto-Electronic Advances（《光(guang)電進展》）2022年第(di)12期(qi)。南(nan)開大學(xue)(xue)為(wei)(wei)第(di)一完成單位，第(di)一作(zuo)者為(wei)(wei)博士生王爍琳，通訊(xun)作(zuo)者為(wei)(wei)南(nan)開大學(xue)(xue)物理學(xue)(xue)院鄭大懷副教(jiao)授、劉(liu)宏(hong)德副教(jiao)授、孔勇發教(jiao)授，許京軍(jun)教(jiao)授。該工作(zuo)得到了(le)國(guo)家(jia)重點研發計劃、國(guo)家(jia)自然科學(xue)(xue)基金委、天(tian)津市科技(ji)局的資助。
據悉，南開(kai)大學在鈮(ni)酸鋰(li)晶(jing)體及其性能調控方(fang)面取(qu)得(de)了卓有成效(xiao)的(de)研究結果，曾發現高(gao)(gao)摻(chan)鎂(mei)鈮(ni)酸鋰(li)晶(jing)體的(de)抗光折(zhe)變(bian)(bian)效(xiao)應，高(gao)(gao)摻(chan)鎂(mei)鈮(ni)酸鋰(li)晶(jing)體被譽(yu)為“中國之星(xing)”，基于鈮(ni)酸鋰(li)晶(jing)體的(de)光折(zhe)變(bian)(bian)新效(xiao)應、機(ji)理與器(qi)件的(de)研究曾獲(huo)得(de)國家自然科學獎(jiang)(jiang)二等獎(jiang)(jiang)，系(xi)列(lie)實用高(gao)(gao)溫度穩定(ding)性電光調Q激光系(xi)統的(de)開(kai)發與應用獲(huo)得(de)天津市科技進步獎(jiang)(jiang)一等獎(jiang)(jiang)。
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