Kratek pregled kristala litijevega niobata in njegovih aplikacij – 7. del: Dielektrična superrešetka LN kristala

Kratek pregled kristala litijevega niobata in njegovih aplikacij – 7. del: Dielektrična superrešetka LN kristala

Leta 1962 so Armstrong et al.Prvi je predlagal koncept QPM (Quasi-phase-match), ki za kompenzacijo uporablja vektor obrnjene mreže, ki ga zagotavlja supermrežaphase neusklajenost v optičnem parametričnem procesu.Smer polarizacije feroelektrikovvplivs hitrost nelinearne polarizacije χ2. QPM je mogoče realizirati s pripravo feroelektričnih domenskih struktur z nasprotnimi periodičnimi polarizacijskimi smermi v feroelektričnih telesih, vključno z litijevim niobatom, litijev tantalat inKTPkristali.LN kristal jenajbolj širšeuporabljenomaterialna tem področju.

Leta 1969 je Camlibel predlagal, da se feroelektrična domenaLNin druge feroelektrične kristale je mogoče obrniti z uporabo visokonapetostnega električnega polja nad 30 kV/mm.Vendar bi tako visoko električno polje zlahka preluknjalo kristal.Takrat je bilo težko pripraviti fine elektrodne strukture in natančno nadzorovati proces obračanja polarizacije domene.Od takrat so se poskušali zgraditi večdomensko strukturo z izmeničnim laminiranjemLNkristali v različnih polarizacijskih smereh, vendar je število čipov, ki jih je mogoče realizirati, omejeno.Leta 1980 so Feng et al.pridobili kristale s periodično polarizacijsko domensko strukturo po metodi ekscentrične rasti s pomikanjem središča rotacije kristala in osno simetričnega središča toplotnega polja ter realizirali podvojitev frekvence laserja 1,06 μm, s čimer smo preveriliQPMteorijo.Toda ta metoda ima velike težave pri natančnem nadzoru periodične strukture.Leta 1993 so Yamada et al.uspešno rešil proces inverzije periodične polarizacije domen z združitvijo postopka polprevodniške litografije z uporabljeno metodo električnega polja.Uporabljena metoda polarizacije električnega polja je postopoma postala glavna tehnologija priprave periodičnih polLNkristal.Trenutno je periodično polLNkristal je bil komercializiran in njegova debelina lahkobeveč kot 5 mm.

Začetna uporaba periodičnega polLNkristal se uporablja predvsem za lasersko pretvorbo frekvence.Že leta 1989 so Ming et al.predlagal koncept dielektričnih supermrež, ki temeljijo na supermrežah, zgrajenih iz feroelektričnih domenLNkristali.Obrnjena rešetka superrešetke bo sodelovala pri vzbujanju in širjenju svetlobnih in zvočnih valov.Leta 1990 sta Feng in Zhu et al.predlagal teorijo večkratnega kvazi ujemanja.Leta 1995 so Zhu et al.pripravili kvaziperiodične dielektrične supermreže s tehniko polarizacije pri sobni temperaturi.Leta 1997 je bila izvedena eksperimentalna verifikacija in učinkovita povezava dveh optičnih parametričnih procesov-podvojitev frekvence in frekvenčno seštevanje je bilo realizirano v kvaziperiodični supermreži, s čimer smo prvič dosegli učinkovito lasersko trojno podvojitev frekvence.Leta 2001 so Liu et al.oblikoval shemo za realizacijo tribarvnega laserja na podlagi kvazifaznega ujemanja.Leta 2004 so Zhu et al uresničili optično supermrežno zasnovo laserskega izhoda z več valovnimi dolžinami in njeno uporabo v polprevodniških laserjih.Leta 2014 so Jin et al.oblikoval optično supermrežno integriran fotonski čip, ki temelji na rekonfigurabilnemLNvalovodna optična pot (kot je prikazano na sliki), s čimer se prvič doseže učinkovito generiranje zapletenih fotonov in hitra elektro-optična modulacija na čipu.Leta 2018 sta Wei et al in Xu et al pripravila 3D periodične domenske strukture na podlagiLNkristalov in realizirali učinkovito nelinearno oblikovanje žarka z uporabo 3D periodičnih domenskih struktur v letu 2019.

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

Integriran aktivni fotonski čip na LN (levo) in njegov shematski diagram (desno)

Razvoj teorije dielektrične supermreže je spodbudil uporaboLNkristal in drugi feroelektrični kristali na novo višino, in jim dalpomembne možnosti uporabe pri polprevodniških laserjih, optičnem frekvenčnem glavniku, kompresiji laserskega impulza, oblikovanju žarka in zapletenih virih svetlobe v kvantni komunikaciji.


Čas objave: 3. februar 2022