Короткий огляд кристала ніобату літію та його застосування – Частина 7: Діелектрична надґратка LN Crystal

Короткий огляд кристала ніобату літію та його застосування – Частина 7: Діелектрична надґратка LN Crystal

У 1962 році Армстронг та ін.вперше запропонував концепцію QPM (Quasi-phase-match), яка використовує інвертований вектор решітки, наданий суперрешіткою для компенсаціїpневідповідність hase в оптичному параметричному процесі.Напрямок поляризації сегнетоелектриківвпливs швидкість нелінійної поляризації χ2. QPM можна реалізувати шляхом підготовки сегнетоелектричних доменних структур з протилежними періодичними напрямками поляризації в сегнетоелектричних тілах, включаючи ніобат літію, танталат літію іКТПкристали.LN кристалнайбільш широковикористанийматеріалв цій галузі.

У 1969 році Камлібель запропонував сегнетоелектричний доменLNта інші сегнетоелектричні кристали можна було повернути, використовуючи електричне поле високої напруги вище 30 кВ/мм.Однак таке високе електричне поле могло легко пробити кристал.У той час було важко підготувати тонкі електродні структури та точно контролювати процес зміни поляризації домену.З тих пір були зроблені спроби побудувати багатодоменну структуру шляхом почергового ламінуванняLNкристали в різних напрямках поляризації, але кількість мікросхем, які можуть бути реалізовані, обмежена.У 1980 році Feng et al.отримані кристали з періодичною поляризаційною доменной структурою методом ексцентричного зростання шляхом зміщення центру обертання кристала та осесиметричного центру теплового поля, а також реалізований вихід на подвоєння частоти лазера 1,06 мкм, що перевірилоQPMтеорія.Але цей метод має великі труднощі в точному контролі періодичної структури.У 1993 році Yamada et al.успішно вирішив процес інверсії періодичної поляризації домену, поєднавши процес напівпровідникової літографії з методом застосування електричного поля.Застосований метод поляризації електричного поля поступово став основною технологією підготовки періодичних полюсівLNкристал.В даний час періодична полLNкристал був комерціалізований і його товщина можеbeбільше 5 мм.

Початкове застосування періодичного поляLNкристал в основному розглядається для перетворення частоти лазера.Ще в 1989 р. Ming et al.запропонував концепцію діелектричних надграток на основі надграток, побудованих із сегнетоелектричних доменівLNкристали.Обернена решітка надрешітки братиме участь у збудженні та поширенні світлових і звукових хвиль.У 1990 році Feng and Zhu et al.запропонував теорію множинної квазівідповідності.У 1995 році Zhu et al.отримані квазіперіодичні діелектричні надгратки методом поляризації кімнатної температури.У 1997 році була проведена експериментальна перевірка та ефективне поєднання двох оптичних параметричних процесів-подвоєння частоти та підсумовування частоти було реалізовано в квазіперіодичній надгратці, таким чином вперше досягнуто ефективного потрійного подвоєння частоти лазера.У 2001 році Liu et al.розроблено схему реалізації триколірного лазера на основі квазіфазового узгодження.У 2004 році Чжу та інші реалізували оптичну надґраткову конструкцію багатохвильового лазерного виходу та її застосування в повністю твердотільних лазерах.У 2014 році Jin et al.розроблений оптичний надрешітковий інтегрований фотонний чіп на основі реконфігурованогоLNхвилеводний оптичний шлях (як показано на малюнку), вперше досягаючи ефективної генерації заплутаних фотонів і високошвидкісної електрооптичної модуляції на чіпі.У 2018 році Wei et al та Xu et al підготували тривимірні періодичні доменні структури на основіLNкристали та реалізували ефективне нелінійне формування променя з використанням тривимірних періодичних доменних структур у 2019 році.

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

Інтегрований активний фотонний чіп на LN (ліворуч) та його принципова схема (праворуч)

Розвиток теорії діелектричних надграток сприяло застосуваннюLNкристал та інші сегнетоелектричні кристали на нову висоту, і надано їмважливі перспективи застосування в повністю твердотільних лазерах, гребінці оптичної частоти, компресії лазерних імпульсів, формуванні променя і заплутаних джерелах світла в квантовій комунікації.


Час розміщення: 03.02.2022