Σύντομη ανασκόπηση του κρυστάλλου νιοβικού λιθίου και των εφαρμογών του – Μέρος 7: Το διηλεκτρικό υπερδικτύωμα του κρυστάλλου LN

Σύντομη ανασκόπηση του κρυστάλλου νιοβικού λιθίου και των εφαρμογών του – Μέρος 7: Το διηλεκτρικό υπερδικτύωμα του κρυστάλλου LN

Το 1962, οι Armstrong et al.Πρώτη πρότεινε την έννοια του QPM (Quasi-phase-match), η οποία χρησιμοποιεί το διάνυσμα ανεστραμμένου πλέγματος που παρέχεται από το υπερπλέγμα για να αντισταθμίσειpέχει ασυμφωνία στην οπτική παραμετρική διαδικασία.Η κατεύθυνση πόλωσης των σιδηροηλεκτρικώνεπιρροήs ο μη γραμμικός ρυθμός πόλωσης χ2. Το QPM μπορεί να πραγματοποιηθεί με την προετοιμασία δομών σιδηροηλεκτρικού πεδίου με αντίθετες διευθύνσεις περιοδικής πόλωσης σε σιδηροηλεκτρικά σώματα, συμπεριλαμβανομένου του νιοβικού λιθίου, τανταλικό λίθιο καιΚΤΡκρυστάλλους.κρύσταλλο LN είναι τοευρύτεραμεταχειρισμένοςυλικόσε αυτό το πεδίο.

Το 1969, ο Camlibel πρότεινε ότι η σιδηροηλεκτρική περιοχή τουLNκαι άλλοι σιδηροηλεκτρικοί κρύσταλλοι θα μπορούσαν να αντιστραφούν χρησιμοποιώντας ηλεκτρικό πεδίο υψηλής τάσης πάνω από 30 kV/mm.Ωστόσο, ένα τόσο υψηλό ηλεκτρικό πεδίο θα μπορούσε εύκολα να τρυπήσει τον κρύσταλλο.Εκείνη την εποχή, ήταν δύσκολο να προετοιμαστούν λεπτές δομές ηλεκτροδίων και να ελεγχθεί με ακρίβεια η διαδικασία αντιστροφής πόλωσης πεδίου.Έκτοτε, έχουν γίνει προσπάθειες για την κατασκευή της δομής πολλαπλών τομέων με εναλλασσόμενη πλαστικοποίηση τουLNκρυστάλλους σε διαφορετικές κατευθύνσεις πόλωσης, αλλά ο αριθμός των τσιπ που μπορούν να πραγματοποιηθούν είναι περιορισμένος.Το 1980, οι Feng et al.έλαβε κρυστάλλους με δομή περιοχής περιοδικής πόλωσης με τη μέθοδο της έκκεντρης ανάπτυξης ωθώντας το κέντρο περιστροφής των κρυστάλλων και το κέντρο συμμετρικού άξονα του θερμικού πεδίου και συνειδητοποίησε την έξοδο διπλασιασμού συχνότητας του λέιζερ 1,06 μm, που επαλήθευσε τηνQPMθεωρία.Αλλά αυτή η μέθοδος έχει μεγάλη δυσκολία στον λεπτό έλεγχο της περιοδικής δομής.Το 1993, οι Yamada et al.έλυσε με επιτυχία τη διαδικασία αναστροφής της περιοδικής πόλωσης πεδίου συνδυάζοντας τη διαδικασία λιθογραφίας ημιαγωγών με την εφαρμοσμένη μέθοδο ηλεκτρικού πεδίου.Η εφαρμοσμένη μέθοδος πόλωσης ηλεκτρικού πεδίου έχει γίνει σταδιακά η κύρια τεχνολογία προετοιμασίας της περιοδικής πόλωσηςLNκρύσταλλο.Επί του παρόντος, το περιοδικό poledLNκρύσταλλο έχει κυκλοφορήσει στο εμπόριο και το πάχος του μπορείbeπερισσότερο από 5 mm.

Η αρχική εφαρμογή του περιοδικού poledLNο κρύσταλλος θεωρείται κυρίως για τη μετατροπή συχνότητας λέιζερ.Ήδη από το 1989, οι Ming et al.πρότεινε την έννοια των διηλεκτρικών υπερδικτύων με βάση τα υπερπλέγματα που κατασκευάζονται από σιδηροηλεκτρικούς τομείς τουLNκρυστάλλους.Το ανεστραμμένο πλέγμα του υπερδικτυώματος θα συμμετέχει στη διέγερση και τη διάδοση των κυμάτων φωτός και ήχου.Το 1990, οι Feng και Zhu et al.πρότεινε τη θεωρία της πολλαπλής οιονεί αντιστοίχισης.Το 1995, οι Zhu et al.παρασκευάστηκαν οιονεί περιοδικά διηλεκτρικά υπερπλέγματα με τεχνική πόλωσης σε θερμοκρασία δωματίου.Το 1997, πραγματοποιήθηκε πειραματική επαλήθευση και αποτελεσματική σύζευξη δύο οπτικών παραμετρικών διεργασιών-Ο διπλασιασμός συχνότητας και η άθροιση συχνότητας πραγματοποιήθηκαν σε ένα οιονεί περιοδικό υπερπλέγμα, επιτυγχάνοντας έτσι αποτελεσματικό διπλασιασμό τριπλής συχνότητας με λέιζερ για πρώτη φορά.Το 2001, οι Liu et al.σχεδίασε ένα σχέδιο για την υλοποίηση λέιζερ τριών χρωμάτων που βασίζεται σε οιονεί αντιστοίχιση φάσεων.Το 2004, οι Zhu et al συνειδητοποίησαν τη σχεδίαση οπτικού υπερπλέγματος της εξόδου λέιζερ πολλαπλών μηκών κύματος και την εφαρμογή της σε λέιζερ πλήρως στερεάς κατάστασης.Το 2014, οι Jin et al.σχεδίασε ένα οπτικό υπερδικτυακό ολοκληρωμένο φωτονικό τσιπ με βάση το αναδιαμορφώσιμοLNοπτική διαδρομή κυματοδηγού (όπως φαίνεται στο σχήμα), επιτυγχάνοντας για πρώτη φορά αποτελεσματική παραγωγή εμπλεκόμενων φωτονίων και ηλεκτροοπτική διαμόρφωση υψηλής ταχύτητας στο τσιπ.Το 2018, οι Wei et al και Xu et al ετοίμασαν τρισδιάστατες δομές περιοδικών περιοχών με βάσηLNκρυστάλλους και πραγματοποίησε αποτελεσματική μη γραμμική διαμόρφωση δέσμης χρησιμοποιώντας τρισδιάστατες δομές περιοδικών περιοχών το 2019.

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

Ενσωματωμένο ενεργό φωτονικό τσιπ στο LN (αριστερά) και το σχηματικό του διάγραμμα (δεξιά)

Η ανάπτυξη της θεωρίας του διηλεκτρικού υπερπλέγματος έχει προωθήσει την εφαρμογή τουLNκρύσταλλο και άλλους σιδηροηλεκτρικούς κρυστάλλους σε νέο ύψος, και τους έδωσεσημαντικές προοπτικές εφαρμογής σε λέιζερ πλήρως στερεάς κατάστασης, χτένα οπτικής συχνότητας, συμπίεση παλμών λέιζερ, διαμόρφωση δέσμης και εμπλεκόμενες πηγές φωτός στην κβαντική επικοινωνία.


Ώρα δημοσίευσης: Φεβ-03-2022