Bref examen du cristal de niobate de lithium et de ses applications - Partie 7 : Le super-réseau diélectrique du cristal LN

Bref examen du cristal de niobate de lithium et de ses applications - Partie 7 : Le super-réseau diélectrique du cristal LN

En 1962, Amstrong et al.a d'abord proposé le concept de QPM (Quasi-phase-match), qui utilise le vecteur de réseau inversé fourni par le super-réseau pour compenserpdiscordance de hase dans le processus paramétrique optique.La direction de polarisation des ferroélectriquesinfluences le taux de polarisation non linéaire χ2. Le QPM peut être réalisé en préparant des structures de domaine ferroélectrique avec des directions de polarisation périodiques opposées dans des corps ferroélectriques, dont niobate de lithium, tantalate de lithium, etKTPcristaux.Le cristal LN est lele plus largementutiliséMatérieldans ce champ.

En 1969, Camlibel a proposé que le domaine ferroélectrique deLNet d'autres cristaux ferroélectriques pourraient être inversés en utilisant un champ électrique à haute tension supérieur à 30 kV/mm.Cependant, un champ électrique aussi élevé pourrait facilement perforer le cristal.À cette époque, il était difficile de préparer des structures d'électrodes fines et de contrôler avec précision le processus d'inversion de polarisation de domaine.Depuis lors, des tentatives ont été faites pour construire la structure multi-domaine en alternant la stratification deLNcristaux dans différentes directions de polarisation, mais le nombre de puces réalisables est limité.En 1980, Feng et al.obtenu des cristaux avec une structure de domaine de polarisation périodique par la méthode de croissance excentrique en biaisant le centre de rotation du cristal et le centre de symétrie axiale du champ thermique, et réalisé la sortie de doublement de fréquence du laser de 1,06 μm, qui a vérifié laQPMthéorie.Mais cette méthode a beaucoup de mal à contrôler finement la structure périodique.En 1993, Yamada et al.résolu avec succès le processus d'inversion de polarisation de domaine périodique en combinant le processus de lithographie à semi-conducteur avec la méthode de champ électrique appliqué.La méthode de polarisation de champ électrique appliquée est progressivement devenue la technologie de préparation dominante des pôles périodiquesLNcristal.Actuellement, le pôle périodiqueLNle cristal a été commercialisé et son épaisseur peutbeplus de 5mm.

L'application initiale des pôles périodiquesLNle cristal est principalement considéré pour la conversion de fréquence laser.Dès 1989, Ming et al.a proposé le concept de super-réseaux diélectriques basé sur les super-réseaux construits à partir de domaines ferroélectriques deLNcristaux.Le réseau inversé du super-réseau va participer à l'excitation et à la propagation des ondes lumineuses et sonores.En 1990, Feng et Zhu et al.a proposé la théorie du quasi-appariement multiple.En 1995, Zhu et al.préparé des super-réseaux diélectriques quasi-périodiques par la technique de polarisation à température ambiante.En 1997, une vérification expérimentale a été effectuée et un couplage efficace de deux processus paramétriques optiques-le doublage de fréquence et la sommation de fréquence ont été réalisés dans un super-réseau quasi-périodique, réalisant ainsi pour la première fois un doublement efficace de triple fréquence laser.En 2001, Liu et al.a conçu un schéma pour réaliser un laser tricolore basé sur un accord de quasi-phase.En 2004, Zhu et al ont réalisé la conception du super-réseau optique de la sortie laser à plusieurs longueurs d'onde et son application dans les lasers à semi-conducteurs.En 2014, Jin et al.a conçu une puce photonique intégrée à super-réseau optique basée sur reconfigurableLNchemin optique de guide d'ondes (comme illustré sur la figure), réalisant pour la première fois une génération efficace de photons intriqués et une modulation électro-optique à grande vitesse sur la puce.En 2018, Wei et al et Xu et al ont préparé des structures de domaine périodiques 3D basées surLNcristaux et réalisé une mise en forme de faisceau non linéaire efficace à l'aide de structures de domaines périodiques 3D en 2019.

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

Puce photonique active intégrée sur LN (à gauche) et son schéma de principe (à droite)

Le développement de la théorie des super-réseaux diélectriques a favorisé l'application deLNcristal et autres cristaux ferroélectriques à une nouvelle hauteur, et leur a donnéperspectives d'application importantes dans les lasers tout solide, le peigne de fréquence optique, la compression d'impulsions laser, la mise en forme de faisceau et les sources lumineuses intriquées dans la communication quantique.


Heure de publication : 03 février 2022