铌酸锂晶体在光电技术中的应用

lczhy00001 · 发表于 2004-1-18 21:58:00

铌酸锂（ＬＮ）晶体具有优良的压电、电光、声光、非线性等性能。在军事、民用领域有着广泛的用途，随着光电技术的发展，ＬＮ晶体在国防技术中的应用越来越受到重视。br/ＬＮ晶体是一种重要的多功能晶体，它具有非线性光学性质，其非线性光学系数较大；而且能够实现非临界相位匹配，掺Mg：ＬＮ晶体，抗激光损伤能力大大提高，促进了ＬＮ晶体在非线性光学领域中的应用；Nd：Mg：ＬＮ晶体，可实现自倍频效应；掺Fe：ＬＮ晶体现在大量用在光学体全息存储；ＬＮ还是非常好的电光晶体，现在成为重要的光波导材料；ＬＮ晶体还是较好的压电晶体，能用于制作中低频SAW滤波器，大功率耐高温的超声换能器等。br/br/br/br/<br/><br/>

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lczhy00001 · 发表于 2004-1-18 21:59:00

ＬＮ晶体的主要用途
1)集成光学器件
应用微电子技术和薄膜技术在光波导衬底上制作各种光调制器，光开关，光分束器，偏振器，波长滤波器等，可实现光波导集成化器件。
铌酸锂晶体是一种电光晶体（r32=32mp/v）现已成为重要的光波导材料。用ＬＮ晶体制作光波导器件已有很长历史，技术最成熟。
ＬＮ晶体的折射率梯度可控制在5*10-5以内，高速相位调制器生产工艺成熟（理论上ＬＮ可制作
300Ｇ的调制器，现已制出100Ｇ产品），其它如光开关，滤波器等一系列光波导器件均已研制成功，并进入产品生产。另外用ＬＮ晶体制作集成光学器件可用于光纤陀螺，其特点是精度高和稳定性好，成本低。
ＬＮ光波导器件的特点：
a.电光效应大
b.制作波导的方法简单易行，性能再现性良好。
c.光吸收小。
d.损耗低，对波长依赖性小。
e.基片尺寸大。（现生产出4英寸光学级LN晶体）

lczhy00001 · 发表于 2004-1-18 21:59:00

光隔离器
光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件，其工作原理是基于法拉第旋转的非互易性。如图2

ＬＮ晶体双折射率为ne-no=0.08,隔离器中的起偏和检偏器可用ＬＮ光楔来制作，这种隔离器的特点是，光隔离度适中（38-50dB），批量性好，材料制作工艺成熟，成本低，易实现工业化生产。

lczhy00001 · 发表于 2004-1-18 22:00:00

）全息存储器件（海量存储器）
利用ＬＮ晶体的光折变性能可制作光学体全息存储器件。具体实现方法是采用两束光（一束为参考光，另一束作为全息光）在记录媒质中，形成光栅结构的衍射，全息图便被记录在晶体内，理论上存储容量高达1012一 10 13 bits/cm³。
体全息存储近10年发展状况：
1991年，美国Northrop公司在１立方厘米掺铁ＬＮ晶体存储和高保真地再现了５００幅高分辨率的军用车辆全息图。
1994年，美国加州理工学院在掺铁ＬＮ上实现了10000幅全息图／cm3的存储。
1999年日本人研制出性能更好的化学剂量比ＳＬＮ晶体和掺杂化学剂量比的ＬＮ晶体的出现，从而掀起了ＬＮ在光存储应用研究的又一个热潮。
掺杂ＬＮ晶体电光系数大，衍射效率高，保存时间长，易得大尺寸的晶体。现仍成为光存储材料研究的热点。光学体全息存储器件，在军事方面有着非常重要的用途，因有存储容量大，读取速率快，易实现光学相关识别与处理，无运动部件等优点已被各国军方高度重视并加快研究和开发。

lczhy00001 · 发表于 2004-1-18 22:00:00

激光频率转换光学器件
ＬＮ晶体非线性光学系数较大(d22=2.76,@1064nm)，能够实现非临界相位匹配，掺Ｍg:ＬＮ晶体大大地提高了晶体的抗光损伤阈值，故而成为一种重要的激光频率转换晶体。Ｍg:ＬＮ能实现Ｎd:ＹＡＧ激光器内倍频，Ｍg:Ｎd3+

N能实现小功率激光器的自倍频，自调Ｑ.另外光学超晶格ＰＰＬＮ也能自倍频。
Ｍg：ＬＮ，ＰＰＬＮ还能用于光参量振荡器（ＯＰＯ），英国防御研究中心曾利用ＰＰＬＮ实现了将1500nm的激光70%-300%地转换成2000-5000nm连续可调的激光，这种激光技术，可实现对红外制导的导引头实施干扰。美国英国的军方部门现都开展了这项激光干扰技术的研究。
(PPlN)光学参量振荡器(OPO)技术的实现方法：（如图4）在一个腔内使用二块周期性极化的铌酸锂晶体，和其它光学器件，组成同步的光学参量振荡器。
其工作原理：由发光二极管和Nd:YAG泵浦的1064nm激光，送至光参量振荡器。第一块PPlN晶体在1064nm处泵浦并产生1460和3920nm和空闲光，在1460nm处的信号光然后泵浦位于同一光学腔内的第二块PPlN晶体产生2400nm和3730nm的激光。这种光学参量振荡器，有很高的转换效率，最高转换率可达到80%左右，理论上认为最高转换率可达到300%。

lczhy00001 · 发表于 2004-1-18 22:01:00

声学超晶格器件
南京大学的闵乃本院士等在ＬＮ晶片上制作出周期性交替变化的正负铁电畴（ＰＰＬＮ），构成超晶格材料。ＰＰＬＮ亦可应用于声学领域，例如，用ＰＰＬＮ已制作出几百至几千兆的谐振器和滤波器

lczhy00001 · 发表于 2004-1-18 22:01:00

体波ＢＡＷ器件
ＬＮ晶体居里点高，压电效应强（d15＝7.8*10 –11C/N），机电耦合系数高0.68 ；频率常数2400－3560Hz*m。在制作喷气机压力加速度计，钻探用压力传感器，大功率换能器，军方使用的声纳技术等领域已被广泛应用。

zhl7577 · 发表于 2004-1-18 23:54:00

高手！

lczhy00001 · 发表于 2004-1-30 23:24:00

多提看法

lczhy00001 · 发表于 2004-7-26 04:19:00

光学LN晶体.

lczhy00001 · 发表于 2004-7-26 19:31:00

pkpkpkpkp · 发表于 2004-8-25 00:10:00

一般的介绍而已,期待更多的东西

铌酸锂晶体在光电技术中的应用