新聞網(wǎng)訊 近日，物理科學(xué)學(xué)院張永成副教授帶領(lǐng)研究生經(jīng)過多年的研究，成功制備出高度透明的稀土元素Sm改性PMN-PT電光陶瓷。透光率~70%（接近其理論透光率71%），二次電光系數(shù)35×10-16m2/V2，半波電壓約為113V@ d=L=1mm，消光比32dB，綜合性能非常優(yōu)異。并基于自主制備的PMN-PT透明陶瓷搭建了電光信息調(diào)制傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信號和模擬信號在自由空間的實(shí)時傳輸，驗(yàn)證了PMN-PT透明陶瓷在空間光通信領(lǐng)域應(yīng)用的可行性。相關(guān)成果以"Ultra-transparent PMN-PT Electro-Optic Ceramics and its Application in Optical Communication"為題發(fā)表在國際光學(xué)領(lǐng)域著名期刊《Advanced Optical Materials》(即時影響因子IF≈9.1；DOI:10.1002/adom.202002139)。該論文第一作者為碩士研究生房澤，通訊作者為張永成副教授，青島大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院為論文第一作者單位和通訊作者單位。
電光開關(guān)、電光調(diào)制器等電光器件具有調(diào)制速率高、開關(guān)速度快、帶寬大、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，是目前高速光通信網(wǎng)絡(luò)中的核心器件。與傳統(tǒng)電光材料LiNbO3、LGS、BBO、KDP晶體，以及PLZT透明陶瓷相比，鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛（PMN-PT）透明陶瓷具有電光系數(shù)大、半波電壓低、激光損傷閾值高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，是制備大功率、高速率電光開關(guān)、電光調(diào)制器的理想材料，不僅可以用于光纖光通信，還可以用于空間光通信領(lǐng)域。空間光通信是構(gòu)建天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，對維護(hù)國家安全、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大意義，已成為5G乃至6G時代的通信新戰(zhàn)場。但是滿足實(shí)用要求的高度透明陶瓷的制備非常困難，大大限制了PMN-PT電光陶瓷的應(yīng)用。目前美國Boston應(yīng)用科技公司已成功制備出高度透明PMN-PT陶瓷，并研發(fā)出一系列高性能電光器件，而國內(nèi)尚未見實(shí)用化PMN-PT透明陶瓷及器件的報道。
高度透明PMN-PT透明電光陶瓷的成功制備，解決了高性能電光器件核心材料卡脖子的問題，將對我國新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到很好的促進(jìn)作用。團(tuán)隊(duì)前期還系統(tǒng)研究了稀土元素La、Eu、Mn摻雜對PMN-PT透明電光陶瓷、壓電陶瓷結(jié)構(gòu)和性能的影響，研究了PMN-PT單晶中鐵電疇在原位外加電場下的極化翻轉(zhuǎn)過程，并基于自主制備的PMN-PT基壓電陶瓷設(shè)計(jì)制作出高頻醫(yī)學(xué)超聲探頭，實(shí)現(xiàn)血管壁的超聲成像和檢測。相關(guān)成果發(fā)表在J. Mater. Chem. C、Ceram. Int.、J. Mater. Sci（封面論文）等期刊上。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adom.202002139
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