Krótki przegląd kryształu niobianu litu i jego zastosowań – część 7: Dielektryczna nadsieć kryształu LN

Krótki przegląd kryształu niobianu litu i jego zastosowań – część 7: Dielektryczna nadsieć kryształu LN

W 1962 roku Armstrong i in.jako pierwszy zaproponował koncepcję QPM (Quasi-phase-match), która wykorzystuje odwrócony wektor sieci dostarczany przez supersieć do kompensacjipniedopasowanie hase w optycznym procesie parametrycznym.Kierunek polaryzacji ferroelektrykówwpływs nieliniowa szybkość polaryzacji χ2. QPM można zrealizować poprzez przygotowanie struktur domen ferroelektrycznych o przeciwnych kierunkach okresowych polaryzacji w ciałach ferroelektrycznych, w tym niobian litu, tantalian litu iKTPkryształy.Kryształ LN jestnajszerzejużywanymateriałw tej dziedzinie.

W 1969 Camlibel zaproponował, że domena ferroelektrycznaLNa inne kryształy ferroelektryczne można odwrócić za pomocą pola elektrycznego o wysokim napięciu powyżej 30 kV/mm.Jednak tak wysokie pole elektryczne mogłoby z łatwością przebić kryształ.W tym czasie trudno było przygotować cienkie struktury elektrodowe i dokładnie kontrolować proces odwracania polaryzacji domeny.Od tego czasu podjęto próby skonstruowania struktury wielodomenowej poprzez naprzemienne laminowanieLNkryształy w różnych kierunkach polaryzacji, ale liczba chipów, które można zrealizować, jest ograniczona.W 1980 roku Feng i in.uzyskał kryształy o okresowej strukturze domeny polaryzacji metodą wzrostu ekscentrycznego poprzez polaryzację środka rotacji kryształu i osiowo-symetrycznego środka pola cieplnego oraz zrealizował podwojenie częstotliwości lasera 1,06 μm, co zweryfikowałoQPMteoria.Ale ta metoda ma duże trudności w dokładnej kontroli struktury okresowej.W 1993 roku Yamada i in.z powodzeniem rozwiązał proces okresowej inwersji polaryzacji domeny poprzez połączenie procesu litografii półprzewodnikowej z stosowaną metodą pola elektrycznego.Zastosowana metoda polaryzacji pola elektrycznego stopniowo stała się główną technologią przygotowania okresowych biegunówLNkryształ.Obecnie okresowe poledLNkryształ został skomercjalizowany, a jego grubość możebewięcej niż 5 mm.

Początkowe zastosowanie okresowego poladLNkryształ jest głównie brany pod uwagę przy konwersji częstotliwości lasera.Już w 1989 roku Ming i in.zaproponował koncepcję supersieci dielektrycznych opartych na supersieciach zbudowanych z domen ferroelektrycznychLNkryształy.Odwrócona sieć supersieci będzie uczestniczyć w wzbudzaniu i propagacji fal świetlnych i dźwiękowych.W 1990 roku Feng i Zhu et al.zaproponował teorię wielokrotnego quasi dopasowania.W 1995 roku Zhu i in.przygotowane quasi-okresowe supersieci dielektryczne techniką polaryzacji w temperaturze pokojowej.W 1997 roku przeprowadzono weryfikację eksperymentalną i efektywne sprzężenie dwóch optycznych procesów parametrycznych-Podwojenie częstotliwości i sumowanie częstotliwości zrealizowano w quasi-okresowej supersieci, dzięki czemu po raz pierwszy uzyskano wydajne laserowe podwojenie potrójnej częstotliwości.W 2001 roku Liu i in.zaprojektował schemat realizacji lasera trójkolorowego w oparciu o dopasowanie quasi-fazowe.W 2004 r. Zhu i inni zrealizowali projekt optycznej supersieci wyjściowej lasera o wielu długościach fali i jego zastosowanie w laserach całkowicie stałych.W 2014 r. Jin i in.zaprojektował optyczny zintegrowany układ fotoniczny supersieci oparty na rekonfigurowalnymLNścieżka optyczna falowodu (jak pokazano na rysunku), po raz pierwszy osiągając wydajne generowanie splątanych fotonów i szybką modulację elektrooptyczną na chipie.W 2018 roku Wei i in. oraz Xu i in. przygotowali okresowe struktury domenowe 3D na podstawieLNkryształy i zrealizował wydajne nieliniowe kształtowanie wiązki przy użyciu okresowych struktur domenowych 3D w 2019 roku.

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

Zintegrowany aktywny układ fotoniczny na LN (po lewej) i jego schemat ideowy (po prawej)

Rozwój dielektrycznej teorii supersieci sprzyjał stosowaniuLNkryształ i inne kryształy ferroelektryczne na nowy poziom, i dał imważne perspektywy zastosowań w laserach całkowicie stałych, grzebieniu częstotliwości optycznych, kompresji impulsów laserowych, kształtowaniu wiązki i splątanych źródłach światła w komunikacji kwantowej.


Czas publikacji: 03.02.2022