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磁光晶體在磁光隔離器、磁光調制器、磁光相移器、磁光開關和環(huán)形器等方面具有重要應用。目前常用的磁光晶體是鋱鎵石榴石晶體（TGG），但由于其在紫外波段（<400 nm）不透光，限制了其在紫外波段的應用。氟化鈰晶體（CeF3）屬于六方晶系，擁有較寬的透過波段（截止波長<300 nm），是重要的紫外波段磁光材料。

中國科學院上海光學精密機械研究所微納光電子功能材料實驗室激光晶體研究團隊在CeF3晶體研究基礎上，開展了Nd:CeF3晶體生長和磁光性能研究。研究發(fā)現(xiàn)，Nd3+能夠有效提高CeF3晶體的磁光Verdet常數(shù)，其在紫外355 nm、可見632.8 nm和紅外1550 nm處的Verdet常數(shù)分別達到674.3、148.5和18.2 rad/(Tm)，高于純CeF3晶體。Nd3+增強CeF3晶體的磁光效應主要源于Nd3+和Ce3+之間的超交換作用，使晶體場產生進一步分裂，導致法拉第效應增強。與商用TGG晶體相比，Nd:CeF3晶體在可見和近紅外非吸收波段具有更高的Verdet常數(shù)，近紅外波段的透光率也優(yōu)于TGG晶體，高的磁光常數(shù)和短的紫外截止波長使其有望應用于寬波段磁光器件。該研究對探索新型紫外磁光晶體材料具有參考價值。

相關研究成果發(fā)表在Materials letters上。研究工作獲得裝備發(fā)展部預研項目和中科院青年創(chuàng)新促進會的支持。

CeF3、Nd:CeF3和TGG晶體的透過率曲線（a）和Verdet隨波長的變化曲線（b）