Кратък преглед на кристала на литиев ниобат и неговите приложения – част 7: Диелектричната суперрешетка на LN кристала

Кратък преглед на кристала на литиев ниобат и неговите приложения – част 7: Диелектричната суперрешетка на LN кристала

През 1962 г. Армстронг и сътр.за първи път предложи концепцията за QPM (Quasi-phase-match), която използва обърнатия решетъчни вектор, предоставен от суперрешетката, за да компенсираpхасе несъответствие в оптичния параметричен процес.Посоката на поляризация на фероелектрицитевлияниеs скоростта на нелинейна поляризация χ2. QPM може да бъде реализиран чрез подготовка на фероелектрични домейн структури с противоположни периодични поляризационни посоки във фероелектрични тела, включително литиев ниобат, литиев танталат иKTPкристали.LN кристалът енай-широкоизползванматериалв това поле.

През 1969 г. Камлибел предложи фероелектричният домейн наLNи други фероелектрични кристали могат да бъдат обърнати чрез използване на електрическо поле с високо напрежение над 30 kV/mm.Въпреки това, такова високо електрическо поле може лесно да пробие кристала.По това време беше трудно да се подготвят фини електродни структури и да се контролира точно процеса на обръщане на поляризацията на домейна.Оттогава се правят опити да се конструира многодомейната структура чрез редуващо се ламиниране наLNкристали в различни посоки на поляризация, но броят на чиповете, които могат да бъдат реализирани, е ограничен.През 1980 г. Feng et al.получени кристали с периодична поляризационна домейн структура по метода на ексцентричен растеж чрез отместване на центъра на въртене на кристала и осесиметричен център на термичното поле и реализира удвояване на честотата на 1,06 μm лазер, което потвърдиQPMтеория.Но този метод има големи трудности при финия контрол на периодичната структура.През 1993 г. Yamada et al.успешно разреши процеса на инверсия на периодична поляризация на домейна чрез комбиниране на процеса на полупроводникова литография с приложен метод на електрическо поле.Методът на поляризация на електрическото поле постепенно се превърна в основна технология за подготовка на периодични полюсиLNкристал.В момента периодичният полLNкристалът е комерсиализиран и неговата дебелина можеbeповече от 5 мм.

Първоначалното приложение на периодични полюсиLNкристалът се разглежда главно за лазерно преобразуване на честотата.Още през 1989 г. Ming et al.предложи концепцията за диелектрични суперрешетки, базирани на суперрешетките, конструирани от фероелектрични домейни наLNкристали.Обърнатата решетка на суперрешетката ще участва във възбуждането и разпространението на светлинни и звукови вълни.През 1990 г. Feng и Zhu et al.предложи теорията за множественото квази съвпадение.През 1995 г. Zhu et al.приготвени квазипериодични диелектрични суперрешетки чрез поляризационна техника при стайна температура.През 1997 г. е извършена експериментална проверка и ефективно свързване на два оптични параметрични процеса-удвояването на честотата и сумирането на честотата е реализирано в квазипериодична суперрешетка, като по този начин се постига ефективно лазерно тройно удвояване на честотата за първи път.През 2001 г. Liu et al.проектира схема за реализиране на трицветен лазер, базиран на квазифазово съвпадение.През 2004 г. Zhu et al реализираха оптичния суперрешетъчния дизайн на многовълнов лазерен изход и неговото приложение в изцяло твърдотелни лазери.През 2014 г. Jin et al.проектира интегриран фотонен чип с оптична суперрешетка, базиран на преконфигурируемLNвълноводен оптичен път (както е показано на фигурата), постигайки ефективно генериране на заплетени фотони и високоскоростна електрооптична модулация на чипа за първи път.През 2018 г. Wei et al и Xu et al изготвиха 3D периодични структури на домейни, базирани наLNкристали и реализира ефективно нелинейно оформяне на лъч с помощта на 3D периодични домейн структури през 2019 г.

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

Интегриран активен фотонен чип на LN (вляво) и неговата схематична диаграма (вдясно)

Развитието на теорията на диелектричните свръхрешетки насърчи прилагането наLNкристал и други фероелектрични кристали на нова височина, и им дадеважни перспективи за приложение в изцяло твърдотелни лазери, гребен с оптична честота, компресия на лазерни импулси, оформяне на лъч и заплетени източници на светлина в квантовата комуникация.


Час на публикация: 3 февруари 2022 г