Kort genomgång av litiumniobatkristall och dess tillämpningar – Del 7: LN-kristallens dielektriska supergitter

Kort genomgång av litiumniobatkristall och dess tillämpningar – Del 7: LN-kristallens dielektriska supergitter

År 1962, Armstrong et al.föreslog först konceptet QPM (Quasi-phase-match), som använder den inverterade gittervektorn som tillhandahålls av supergitter för att kompenseraphar missmatchning i optisk parametrisk process.Polarisationsriktningen för ferroelektrikinflytandes den olinjära polarisationshastigheten χ2. QPM kan realiseras genom att förbereda ferroelektriska domänstrukturer med motsatta periodiska polarisationsriktningar i ferroelektriska kropparinklusive litiumniobat, litiumtantalat ochKTPkristaller.LN kristall ärbredastBegagnadematerialinom detta område.

1969 föreslog Camlibel att den ferroelektriska domänen avLNoch andra ferroelektriska kristaller skulle kunna vändas genom att använda ett elektriskt högspänningsfält över 30 kV/mm.Ett så högt elektriskt fält skulle emellertid lätt kunna punktera kristallen.På den tiden var det svårt att förbereda fina elektrodstrukturer och noggrant kontrollera domänpolariseringsprocessen.Sedan dess har försök gjorts att konstruera multidomänstrukturen genom alternerande laminering avLNkristaller i olika polarisationsriktningar, men antalet chips som kan realiseras är begränsat.År 1980, Feng et al.erhöll kristaller med periodisk polarisationsdomänstruktur genom metoden för excentrisk tillväxt genom att förspänna kristallrotationscentret och det termiska fältets axelsymmetriska centrum, och realiserade frekvensfördubblingsutsignalen från 1,06 μm laser, vilket verifieradeQPMteori.Men denna metod har stora svårigheter med att finkontrollera periodisk struktur.År 1993, Yamada et al.framgångsrikt löst den periodiska domänpolarisationsinversionsprocessen genom att kombinera halvledarlitografiprocessen med den tillämpade elektriska fältmetoden.Tillämpad elektrisk fältpolariseringsmetod har gradvis blivit den vanliga beredningstekniken för periodisk poleradLNkristall.För närvarande är den periodiska poladeLNkristall har kommersialiserats och dess tjocklek kanbemer än 5 mm.

Den initiala tillämpningen av periodisk poladLNKristall används främst för laserfrekvensomvandling.Redan 1989, Ming et al.föreslog konceptet med dielektriska supergitter baserat på supergitter konstruerade från ferroelektriska domäner avLNkristaller.Supergittrets inverterade gitter kommer att delta i exciteringen och fortplantningen av ljus- och ljudvågor.År 1990, Feng och Zhu et al.föreslog teorin om multipel kvasi-matchning.1995, Zhu et al.framställda kvasi-periodiska dielektriska supergitter genom rumstemperaturpolarisationsteknik.1997 genomfördes experimentell verifiering och effektiv koppling av två optiska parametriska processer-frekvensdubblering och frekvenssummering realiserades i ett kvasi-periodiskt supergitter, vilket uppnådde effektiv lasertrippelfrekvensfördubbling för första gången.År 2001, Liu et al.designade ett schema för att realisera trefärgslaser baserat på kvasi-fasmatchning.År 2004 insåg Zhu et al den optiska supergitterdesignen av laserutdata med flera våglängder och dess tillämpning i helsolid-state lasrar.År 2014, Jin et al.designade ett optiskt supergitter integrerat fotoniskt chip baserat på omkonfigurerbarLNvågledarens optiska väg (som visas i figuren), vilket uppnår effektiv generering av intrasslade fotoner och höghastighets elektrooptisk modulering på chipet för första gången.Under 2018 förberedde Wei et al och Xu et al 3D periodiska domänstrukturer baserat påLNkristaller och realiserade effektiv ickelinjär strålformning med 3D periodiska domänstrukturer under 2019.

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

Integrerat aktivt fotoniskt chip på LN (vänster) och dess schematiska diagram (höger)

Utvecklingen av dielektrisk supergitterteori har främjat tillämpningen avLNkristaller och andra ferroelektriska kristaller till en ny höjdoch gav demviktiga tillämpningsmöjligheter inom helsolid-state lasrar, optisk frekvenskam, laserpulskompression, strålformning och intrasslade ljuskällor i kvantkommunikation.


Posttid: 2022-03-03