Litiumniobat (LiNbO₃, förkortat LN) är en multifunktionell och mångsidig artificiell kristall som integrerar utmärkt elektrooptik, akustooptik, elastisk optik, piezoelektrisk, pyroelektrisk, fotobrytande effekt och andra fysikaliska egenskaper. LN-kristall tillhör det trigonala kristallsystemet, med ferroelektrisk fas vid rumstemperatur, 3m punktgrupp, och R3c rymdgrupp. 1949 syntetiserade Matthias och Remeika LN-enkristall, och 1965 odlade Ballman framgångsrikt en större LN-kristall.

In 1970-talet LN crystals började användas vid framställningen av elektrooptiska Q-switchar. LN-kristaller har fördelarna av att de inte flyter ut, låg halvvågsspänning, lateral modulering, enkla att tillverka elektroder, bekväm användning och underhåll, etc., men de är benägna att ändra fotorefraktiva och har låga laserskadtrösklar. Samtidigt leder svårigheten att framställa kristaller av hög optisk kvalitet till ojämn kristallkvalitet. Under en lång tid,LN-kristaller har endast använts i vissa låga eller medellång effekt 1064 nm lasersystem.

För att lösa problem med fotobrytande effekt, Mycket jobbs have genomförts. Eftersom den vanliga LN-kristallenär utvecklad av eutektiskt förhållande av samma sammansättning av fast-vätska tillstånd, thär finns defekter som litiumvakanser och anti-niob i kristallen. Det är lätt att justera kristallegenskaperna genom att ändra sammansättning och dopning. 1980,den’s fann att dopnings-LN-kristaller med en magnesiumhalt på mer än 4,6 mol% ökars de motståndskraft mot fotoskador med mer än en storleksordning. Andra antifotobrytande dopade LN-kristaller har också utvecklats, såsom zinkdopade, skandiumdopade, indiumdopade, hafniumdopade, zirkoniumdopade, etc. Eftersom dopad LN har dålig optisk kvalitet, och förhållandet mellan fotorefraktion och laserskada är brist på forskning, det har inte använts i stor utsträckning.

Att lösa de problem som finns i tillväxten av LN-kristaller med stor diameter och hög optisk kvalitet, forskare utvecklade ett datorkontrollsystem 2004, som bättre löste problemet med allvarlig eftersläpning i kontroll under tillväxten av stora LN. Nivån för kontroll av lika diameter har förbättrats avsevärt, vilket övervinner den plötsliga förändringen i diameter som orsakas av dålig kontroll av kristalltillväxtprocessen, och förbättrar avsevärt den optiska enhetligheten hos kristallen. Den optiska enhetligheten hos 3 tumkap LN-kristall är bättre än 3×10⁻⁵ centimeter⁻¹.

2010, forskares föreslog att spänningen i LN-kristallen är huvudorsaken till den dåliga temperaturstabiliteten hos LN elektro-optisk Q-switch. På basis av datorn-kontrollerad teknologi med samma diameter för att odla LN-kristall av hög optisk kvalitet, en speciell värmebehandlingsprocess används för att minska resterna av ämnet. Under 2013,någon föreslog det, som den inre stressen, den yttre klämspänningen har samma effekt på ttemperaturstabiliteten hos den elektrooptiska Q-switch-applikationen av LN-kristallen. De utvecklades ett elastisk monteringsteknik för att övervinna det yttre stressproblemet som orsakas av den traditionella stela fastspänningen, och denna teknik har marknadsförts och tillämpats i 1064 nm-serien av lasrar.

Samtidigt, eftersom LN-kristallen har bred ljustransmissionsband och stor effektiv elektrooptisk koefficient, den kan användas i mellaninfraröda vågbandslasersystem, såsom 2 μm och 2,28 μm.

Länge, fast mycket jobbs have genomförts på LN-kristaller saknas det fortfarande systematisk forskning kring LN’s infraröda fotorefraktiva egenskaper, den inneboende laserskadetröskeln och påverkansmekanismen för dopning på skadetröskeln. Tillämpningen av elektrooptisk Q-switchingav LN-kristall har väckt mycket förvirring. Samtidigt är sammansättningen av LN-kristaller komplex, och typerna och kvantiteterna av defekter är rikliga, vilket resulterar i olikace tillverkas av olika ugnar, olika partier och till och med olika delar av samma bit av kristall. Det kan finnas stora skillnader i kvaliteten på kristaller. Det är svårt att kontrollera prestandakonsistensen hos elektrooptiska Q-switchade enheter, vilket också begränsar tillämpningen av elektrooptisk Q-switching av LN-kristaller i viss utsträckning.

Högkvalitativ LN Pockels cell tillverkad av WISOPTIC