Kratak pregled kristala litij niobata i njegove primjene – 7. dio: Dielektrična superrešetka LN kristala

Kratak pregled kristala litij niobata i njegove primjene – 7. dio: Dielektrična superrešetka LN kristala

Godine 1962. Armstrong i sur.prvi je predložio koncept QPM (Quasi-phase-match), koji koristi invertirani vektor rešetke koji daje superrešetka za kompenzacijuphase mismatch u optičkom parametarskom procesu.Smjer polarizacije feroelektrikautjecajs brzina nelinearne polarizacije χ2. QPM se može realizirati pripremom feroelektričnih domenskih struktura s suprotnim periodičnim smjerovima polarizacije u feroelektričnim tijelimauključujući litij niobat, litij tantalat, iKTPkristali.LN kristal jenajširekorištenimaterijalu ovom polju.

Godine 1969. Camlibel je predložio da feroelektrična domenaLNa drugi feroelektrični kristali mogli bi se preokrenuti korištenjem električnog polja visokog napona iznad 30 kV/mm.Međutim, tako visoko električno polje moglo bi lako probiti kristal.U to vrijeme bilo je teško pripremiti fine strukture elektroda i točno kontrolirati proces preokreta polarizacije domene.Od tada su napravljeni pokušaji konstruiranja strukture s više domena naizmjeničnim laminiranjemLNkristali u različitim smjerovima polarizacije, ali je broj čipova koji se mogu realizirati ograničen.Godine 1980. Feng i sur.dobiveni kristali s periodičnom polarizacijskom domenskom strukturom metodom ekscentričnog rasta pomakanjem središta rotacije kristala i osi simetričnog centra toplinskog polja te ostvaren izlaz udvostručenja frekvencije lasera od 1,06 μm, čime je potvrđenaQPMteorija.Ali ova metoda ima velike poteškoće u finoj kontroli periodične strukture.Godine 1993. Yamada i sur.uspješno riješio proces inverzije periodične polarizacije domene kombinirajući proces poluvodičke litografije s primijenjenom metodom električnog polja.Primijenjena metoda polarizacije električnog polja postupno je postala glavna tehnologija pripreme periodičnih polovaLNkristal.Trenutno, periodični polLNkristal je komercijaliziran i njegova debljina možebeviše od 5 mm.

Početna primjena periodičnog polLNkristal se uglavnom razmatra za lasersku pretvorbu frekvencije.Već 1989. Ming i sur.predložio je koncept dielektričnih superrešetki na temelju superrešetaka konstruiranih od feroelektričnih domenaLNkristali.Invertirana rešetka superrešetke će sudjelovati u pobuđivanju i širenju svjetlosnih i zvučnih valova.Godine 1990. Feng i Zhu i sur.predložio teoriju višestrukog kvazi podudaranja.Godine 1995. Zhu i sur.pripremljene kvaziperiodične dielektrične superrešetke tehnikom polarizacije na sobnoj temperaturi.1997. godine provedena je eksperimentalna verifikacija i učinkovito spajanje dvaju optičkih parametarskih procesa-udvostručenje frekvencije i zbrajanje frekvencije ostvareno je u kvaziperiodičnoj superrešetki, čime je po prvi put postignuto učinkovito lasersko trostruko udvostručenje frekvencije.Godine 2001. Liu i sur.dizajnirao shemu za realizaciju trobojnog lasera na temelju kvazifaznog podudaranja.Godine 2004. Zhu i suradnici su realizirali dizajn optičke superrešetke laserskog izlaza s više valnih duljina i njegovu primjenu u potpuno čvrstim laserima.Godine 2014. Jin i sur.dizajnirao optički superrešetki integrirani fotonski čip baziran na rekonfigurabilnimLNvalovodni optički put (kao što je prikazano na slici), postižući učinkovitu generaciju zapletenih fotona i brzu elektro-optičku modulaciju na čipu po prvi put.Godine 2018. Wei et al i Xu et al pripremili su 3D periodične strukture domene na temeljuLNkristale, te realizirano učinkovito nelinearno oblikovanje snopa korištenjem 3D periodičnih domenskih struktura 2019. godine.

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

Integrirani aktivni fotonski čip na LN (lijevo) i njegov shematski dijagram (desno)

Razvoj teorije dielektrične superrešetke potaknuo je primjenuLNkristala i drugih feroelektričnih kristala na novu visinu, i dao imvažni izgledi za primjenu u potpuno čvrstim laserima, optičkom frekvencijskom češljaju, kompresiji laserskih impulsa, oblikovanju snopa i isprepletenim izvorima svjetlosti u kvantnoj komunikaciji.


Vrijeme objave: 03. veljače 2022