基于新型透明电光陶瓷的高速激光光电器件基础研究

高速激光光电器件是提升激光技术水平，发展激光通信和激光雷达等民用和军事应用的关键器件，是各发达国家竞相发展的前沿技术。本项目通过跟踪国际相关技术的发展动态并结合现有工作基础，拟开展基于新型PMNT电光陶瓷的高速高功率激光光电器件的基础问题研究，旨在解决目前国际上在激光光电器件领域所面临兼具高响应速度、高激光损伤阈值和低驱动电压的瓶颈问题。项目通过研究PMNT电光陶瓷的反应及烧结的热力学过程；建立组分、结构、晶粒尺寸、宏畴-微畴转变与电光性能的关系，为制备适用于高速激光光电器件的材料提供科学依据。研究PMNT光电器件在高功率激光密度下电场和光场相互作用，及其对光束偏振旋转、电致光场损耗和激光损伤阈值的影响，提出并优化基于PMNT电光陶瓷的高速高功率激光光电器件的新结构设计，通过理论仿真、实验制备和特性表征获得新型激光光电器件，为解决激光技术的发展对高速光电器件的需求提供理论基础与技术支撑。

新型高功率激光调相调幅器件作为激光技术的核心单元器件，在空间激光应用、强场激光物理、国防军事等高功率激光应用领域有着广泛的应用前景。本项目围绕新型透明电光陶瓷，深入的开展了相关激光光电器件基础研究，其取得的主要研究成果如下：.1.创新地通过两步烧结工艺成功制备出具有高电光系数高透过率的PMNT基电光陶瓷，其透过率达68%，二次电光系数达6610-16(m/V)2，高于美国BATI公司的产品性能，也是目前国际上报道的最高值；.2.系统的研究了组成、微结构对PMNT陶瓷电学及光学性能的影响；研究了PMNT电光陶瓷在外场下的响应规律，获得了电畴对光的散射作用机理及PMNT陶瓷高电光系数机理，优化了陶瓷的电学和光学性能；.3.利用Fabry-Perot谐振腔的谐振效应技术，对新型PMNT电光陶瓷的光学特性（包括有效折射率、光学损耗特性、电光系数、热光系数、回线特性、电致饱和现象、响应特性和激光损伤阈值等）进行了全面系统的测试研究和分析，建立了完善的测试表征平台；.4.针对高功率激光应用技术的需求，提出并设计了一种基于Sagnac环结构的空间结构高功率新型偏振无关电光调制器，器件的消光比为21.6 dB，响应速度可达到180 ns，这是该领域的首次应用报道；.5.利用PMNT新型电光陶瓷的电控双折射效应对传输光束偏振方向的调控，构建了一种可应用于高功率激光系统的电光调Q开关，实现了半波电压为730 V，消光比大于30 dB，通光孔径为2.7 mm，响应速度小于1 μs，同时小型化设计和封装，获得了器件的实物原型，推动了器件实用化的进程；.6.项目发表论文43篇（SCI收录36篇），申请发明专利14项，授权6项。培养技术骨干8名，博/硕士研究生8名; 组织50人以上国际研讨会2次、组内专题讨论会5次。.综上所述，本项目研究为新型高功率激光光电器件发展提供了很好的技术基础，促进激光应用领域快速的发展，同时也优化电光陶瓷材料的性能，奠定我国在国际上该领域的地位。