Tinjauan Ringkas Kristal Litium Niobate dan Aplikasinya - Bahagian 7: Kekisi Super Dielektrik Kristal LN

Tinjauan Ringkas Kristal Litium Niobate dan Aplikasinya - Bahagian 7: Kekisi Super Dielektrik Kristal LN

Pada tahun 1962, Armstrong et al.pertama kali mencadangkan konsep QPM (Quasi-phase-match), yang menggunakan vektor kekisi terbalik yang disediakan oleh superlattice untuk mengimbangipHase ketidakpadanan dalam proses parametrik optik.Arah polarisasi ferroelektrikpengaruhs kadar polarisasi tak linear χ2. QPM boleh direalisasikan dengan menyediakan struktur domain ferroelektrik dengan arah polarisasi berkala yang bertentangan dalam badan ferroelektrik, termasuk litium niobate, litium tantalat, danKTPkristal.Kristal LN ialahpaling meluasdigunakanbahandalam padang ini.

Pada tahun 1969, Camlibel mencadangkan bahawa domain ferroelektrik bagiLNdan hablur ferroelektrik lain boleh diterbalikkan dengan menggunakan medan elektrik voltan tinggi melebihi 30 kV/mm.Walau bagaimanapun, medan elektrik yang tinggi dengan mudah boleh menusuk kristal.Pada masa itu, sukar untuk menyediakan struktur elektrod halus dan mengawal proses pembalikan polarisasi domain dengan tepat.Sejak itu, percubaan telah dibuat untuk membina struktur berbilang domain dengan laminasi berselang-seliLNkristal dalam arah polarisasi yang berbeza, tetapi bilangan cip yang boleh direalisasikan adalah terhad.Pada tahun 1980, Feng et al.memperoleh kristal dengan struktur domain polarisasi berkala dengan kaedah pertumbuhan eksentrik dengan memincangkan pusat putaran kristal dan pusat simetri-simetri medan haba, dan merealisasikan output penggandaan frekuensi 1.06 μm laser, yang mengesahkanQPMteori.Tetapi kaedah ini mempunyai kesukaran yang besar dalam kawalan halus struktur berkala.Pada tahun 1993, Yamada et al.berjaya menyelesaikan proses penyongsangan polarisasi domain berkala dengan menggabungkan proses litografi semikonduktor dengan kaedah medan elektrik yang digunakan.Kaedah polarisasi medan elektrik gunaan secara beransur-ansur menjadi teknologi penyediaan arus perdana tiang berkalaLNkristal.Pada masa ini, kutub berkalaLNkristal telah dikomersialkan dan ketebalannya bolehbelebih daripada 5 mm.

Aplikasi awal tiang berkalaLNkristal terutamanya dipertimbangkan untuk penukaran frekuensi laser.Seawal tahun 1989, Ming et al.mencadangkan konsep kekisi super dielektrik berdasarkan kekisi super yang dibina daripada domain ferroelektrikLNkristal.Kekisi terbalik kekisi super akan mengambil bahagian dalam pengujaan dan perambatan gelombang cahaya dan bunyi.Pada tahun 1990, Feng dan Zhu et al.mencadangkan teori padanan kuasi berbilang.Pada tahun 1995, Zhu et al.menyediakan superlattices dielektrik kuasi-periodik dengan teknik polarisasi suhu bilik.Pada tahun 1997, pengesahan eksperimen telah dijalankan, dan gandingan berkesan dua proses parametrik optik-penggandaan kekerapan dan penjumlahan kekerapan direalisasikan dalam superlattice kuasi-berkala, dengan itu mencapai penggandaan frekuensi tiga kali ganda laser yang cekap untuk kali pertama.Pada tahun 2001, Liu et al.mereka bentuk skema untuk merealisasikan laser tiga warna berdasarkan padanan kuasi-fasa.Pada tahun 2004, Zhu et al menyedari reka bentuk superlattice optik keluaran laser berbilang panjang gelombang dan penggunaannya dalam laser keadaan pepejal.Pada tahun 2014, Jin et al.mereka bentuk cip fotonik bersepadu superlattice optik berdasarkan boleh dikonfigurasikan semulaLNlaluan optik pandu gelombang (seperti yang ditunjukkan dalam rajah), mencapai penjanaan foton terjerat yang cekap dan modulasi elektro-optik berkelajuan tinggi pada cip buat kali pertama.Pada 2018, Wei et al dan Xu et al menyediakan struktur domain berkala 3D berdasarkanLNkristal, dan merealisasikan pembentukan rasuk tak linear yang cekap menggunakan struktur domain berkala 3D pada 2019.

Integrated active photonic chip on LN and its schematic diagram-WISOPTIC

Cip fotonik aktif bersepadu pada LN (kiri) dan gambarajah skematiknya (kanan)

Perkembangan teori superlattice dielektrik telah menggalakkan penggunaanLNkristal dan hablur ferroelektrik lain ke ketinggian yang baharu, dan diberikan kepada merekaprospek aplikasi penting dalam laser semua keadaan pepejal, sikat frekuensi optik, mampatan nadi laser, pembentukan rasuk dan sumber cahaya terjerat dalam komunikasi kuantum.


Masa siaran: Feb-03-2022