三維顯示能夠展現物體的完整信息，帶給人們前所未有的臨場感，在影視娛樂方麵已率先取得成功，並在遠程醫療、國防軍事、虛擬現實(VR)、增強現實(AR)等領域表現出廣闊的應用前景和巨大的經濟價值。全息三維顯示無需佩戴輔助設備觀看，被公認為理想的、終極的三維顯示技術，目前靜態全息三維顯示已經取得了長足進展，但動態全息三維顯示技術還不成熟，仍麵臨計算全息數據量龐大、光學全息缺乏理想的光折變材料等諸多困難和挑戰。

　　铌酸鋰（LiNbO3, LN）是一種集電光、聲光、壓電、熱釋電和非線性光學效應於一體的多功能鐵電晶體。在非線性諧振腔、調製器、永久性全息記錄設備和片上集成光學的最新技術成就中發揮了突出的作用。作為一種經典的無機光折變材料，LN晶體具有穩定的物理化學性質，但也因為響應速度慢導致信息難以實現較快的動態刷新。為進一步提高摻鉍铌酸鋰晶體的光折變響應速度，顯著提高基於铌酸鋰晶體實現動態全息顯示的刷新頻率，南開大學孔勇發教授、許京軍教授課題組結合理論計算設計鉍、鎂離子摻雜濃度，生長了一係列鉍鎂雙摻铌酸鋰晶體，研究結果表明摻鉍2.0 mol%，鎂6.0 mol%時，其光折變響應時間縮短到7.2 ms，靈敏度達到646 cm/J。搭建了基於铌酸鋰晶體的全息顯示光學係統，實現了刷新頻率為60 Hz的實時動態全息顯示，有效降低顯示材料的閃爍，減少觀看者視覺疲勞，如圖1所示。

圖1. a)基於摻雜铌酸鋰實現60 Hz的實時動態全息顯示圖，b) 文章被OEA（光電進展）期刊選為封麵。

　　本研究成果為實時動態全息三維顯示提供了候選材料，同時為高效調控铌酸鋰晶體的非線性光學性能開辟了方向。該工作以“The real-time dynamic holographic display of LN:Bi,Mg crystals and defect-related electron mobility”為題作為封麵文章發表在Opto-Electronic Advances（《光電進展》）2022年第12期。南開大學為第一完成單位，第一作者為博士生王爍琳，通訊作者為南開大學物理學院鄭大懷副教授、劉宏德副教授、孔勇發教授，許京軍教授。該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金委、天津市科技局的資助。

　　據悉，南開大學在铌酸鋰晶體及其性能調控方麵取得了卓有成效的研究結果，曾發現高摻鎂铌酸鋰晶體的抗光折變效應，高摻鎂铌酸鋰晶體被譽為“中國之星”，基於铌酸鋰晶體的光折變新效應、機理與器件的研究曾獲得國家自然科學獎二等獎，係列實用高溫度穩定性電光調Q激光係統的開發與應用獲得天津市科技進步獎一等獎。