离子掺杂单微晶中光学偏振与晶格对称性间的确定性关系

稀土离子掺杂晶体对于微传感与量子信息具有重要意义，而晶体中的离子所发光具有自发部分偏振，尽管人们相信其源于晶体晶格结构，仍缺乏可用定量精度检验的确定性解释。我们报道了实验证据，表明掺杂离子发光偏振度与晶格对称性之间深刻的物理关系：我们以空前精度证明，晶格常数比 c/a 直接量化电偶极与磁偶极的宏观有效极角，而这本质上决定了发光的线偏振度。基于该发现，我们进一步提出一种纯光学技术，利用偏振分辨微光谱学来识别棒状单微晶的三维取向。我们的结果揭示了离子掺杂晶体中光偏振的物理起源，为基于晶体学的按需偏振控制开辟了道路，并为动力学系统中基于偏振的微米尺度传感提供了通用平台。