Νιοβικό λίθιο (LiNbO₃, συντομογραφία LN) είναι ένας τεχνητός κρύσταλλος πολλαπλών λειτουργιών και πολλαπλών χρήσεων οι οποίες ενσωματώνει εξαιρετική ηλεκτρο-οπτική, ακουστικο-οπτική, ελαστική-οπτική, πιεζοηλεκτρική, πυροηλεκτρική, φωτοδιαθλαστική επίδραση και άλλες φυσικές ιδιότητες. Ο κρύσταλλος LN ανήκει στο τριγωνικό κρυσταλλικό σύστημα, με σιδηροηλεκτρική φάση σε θερμοκρασία δωματίου, 3m ομάδα σημείων, και R3c διαστημική ομάδα. Το 1949, ο Matthias και η Remeika συνέθεσαν μονοκρύσταλλο LN και το 1965 ο Ballman ανέπτυξε με επιτυχία έναν κρύσταλλο LN μεγαλύτερου μεγέθους.

In δεκαετία του 1970 LN γοι κρύσταλλοι άρχισαν να χρησιμοποιούνται στην παρασκευή ηλεκτρο-οπτικών διακοπτών Q. Οι κρύσταλλοι LN έχουν τα πλεονεκτήματα της μη διαρροής, χαμηλής τάσης μισού κύματος, πλευρικής διαμόρφωσης, εύκολης κατασκευής ηλεκτροδίων, βολικής χρήσης και συντήρησης κ.λπ., αλλά είναι επιρρεπείς σε φωτοδιαθλαστικές αλλαγές και έχουν χαμηλά κατώφλια βλάβης από λέιζερ. Ταυτόχρονα, η δυσκολία παρασκευής κρυστάλλων υψηλής οπτικής ποιότητας οδηγεί σε ανομοιόμορφη ποιότητα κρυστάλλων. Για πολύ καιρό,Οι κρύσταλλοι LN έχουν χρησιμοποιήθηκε μόνο σε κάποια χαμηλά ή συστήματα λέιζερ μέσης ισχύος 1064 nm.

Για να λυθεί το πρόβλημα του φωτοδιαθλαστικό αποτέλεσμα, πολλή δουλειάs χαve πραγματοποιήθηκε. Επειδή ο συνήθως χρησιμοποιούμενος κρύσταλλος LNαναπτύσσεται από ευτηκτική αναλογία της ίδιας σύνθεσης του στερεό-υγρό κράτος, tΕδώ υπάρχουν ελαττώματα όπως κενά λιθίου και αντι-νιόβιο στον κρύσταλλο. Είναι εύκολο να προσαρμόσετε τις ιδιότητες των κρυστάλλων αλλάζοντας τη σύνθεση και το ντόπινγκ. το 1980,το’s διαπίστωσε ότι οι κρύσταλλοι ντόπινγκ LN με περιεκτικότητα σε μαγνήσιο μεγαλύτερη από 4,6 mol% αυξάνονταιs ο αντίσταση στη φθορά της φωτογραφίας κατά περισσότερες από μία τάξεις μεγέθους. Έχουν επίσης αναπτυχθεί και άλλοι αντιφωτοδιαθλαστικά ντοπαρισμένοι κρύσταλλοι LN, όπως ντοπαρισμένοι με ψευδάργυρο, σκανδίου, ινδίου, άφνιο, ζιρκόνιο, και τα λοιπά. Επειδή ντοπαρισμένο Το LN έχει κακή οπτική ποιότητακαι η σχέση μεταξύ φωτοδιάθλασης και βλάβης με λέιζερ είναι η έλλειψη έρευνας, έχει δεν χρησιμοποιήθηκε ευρέως.

Για να λύσω τα προβλήματα που υπάρχουν στην ανάπτυξη κρυστάλλων LN μεγάλης διαμέτρου, υψηλής οπτικής ποιότητας, ερευνητές ανέπτυξε ένα σύστημα ελέγχου υπολογιστή το 2004, το οποίο έλυσε καλύτερα το πρόβλημα της σοβαρής καθυστέρησης στον έλεγχο κατά την ανάπτυξη μεγάλων διαστάσεων LN. Το επίπεδο ελέγχου ίσης διαμέτρου έχει βελτιωθεί σημαντικά, το οποίο ξεπερνά την ξαφνική αλλαγή στη διάμετρο που προκαλείται από τον κακό έλεγχο της διαδικασίας ανάπτυξης κρυστάλλων και βελτιώνει σημαντικά την οπτική ομοιομορφία του κρυστάλλου. Η οπτική ομοιομορφία των 3 ιντσώνκεφ Ο κρύσταλλος LN είναι καλύτερος από 3×10⁻⁵ εκ⁻¹.

Το 2010, ερευνητήςπρότεινε ότι η τάση στον κρύσταλλο LN είναι ο κύριος λόγος για την κακή σταθερότητα της θερμοκρασίας του LN ηλεκτρο-οπτικός διακόπτης Q. Με βάση τον υπολογιστή-ελεγχόμενη Τεχνολογία ίσης διαμέτρου για την ανάπτυξη κρυστάλλου LN υψηλής οπτικής ποιότητας, χρησιμοποιείται ειδική διαδικασία θερμικής επεξεργασίας για τη μείωση των υπολειμμάτων του τυφλού. Το 2013,κάποιος πρότεινε ότι, ως το εσωτερικό άγχος, την εξωτερική τάση σύσφιξης έχει ίδιο επίδραση στο tη σταθερότητα θερμοκρασίας της εφαρμογής ηλεκτρο-οπτικής Q-switching του κρυστάλλου LN. Αναπτύχθηκαν ένα τεχνολογία ελαστικής συναρμολόγησης για να ξεπεραστεί το πρόβλημα εξωτερικής καταπόνησης που προκαλείται από την παραδοσιακή άκαμπτη σύσφιξη και αυτή η τεχνική έχει προωθηθεί και εφαρμοστεί στη σειρά λέιζερ 1064 nm.

Ταυτόχρονα, επειδή ο κρύσταλλος LN έχει πλατύς ζώνη μετάδοσης φωτός και μεγάλος αποτελεσματικός ηλεκτρο-οπτικός συντελεστής, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συστήματα λέιζερ ζώνης μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας, όπως 2 μm και 2,28 μm.

Για πολύ καιρό, αν και πολλή δουλειάs χαve διεξήχθη σε κρυστάλλους LN, εξακολουθεί να υπάρχει έλλειψη συστηματικής έρευνας LN’s υπέρυθρες φωτοδιαθλαστικές ιδιότητες, το εγγενές κατώφλι βλάβης με λέιζερ και ο μηχανισμός επιρροής του ντόπινγκ στο όριο βλάβης. Η εφαρμογή ηλεκτρο-οπτικής Q-switchingαπό κρύσταλλο LN έχει φέρει μεγάλη σύγχυση. Ταυτόχρονα, η σύνθεση των κρυστάλλων LN είναι πολύπλοκη και οι τύποι και οι ποσότητες των ελαττωμάτων είναι άφθονα, με αποτέλεσμα να διαφέρουνce παράγονται από διαφορετικούς φούρνους, διαφορετικές παρτίδες, ακόμη και διαφορετικά μέρη του ίδιου κομμάτι κρύσταλλο. Μπορεί να υπάρχουν μεγάλες διαφορές στην ποιότητα των κρυστάλλων. Είναι δύσκολο να ελεγχθεί η συνοχή της απόδοσης των ηλεκτροοπτικών συσκευών με μεταγωγή Q, γεγονός που περιορίζει επίσης την εφαρμογή ηλεκτροοπτικής μεταγωγής Q κρυστάλλων LN σε κάποιο βαθμό.

Υψηλής ποιότητας κυψέλη LN Pockel κατασκευασμένη από την WISOPTIC