סקירה קצרה של גביש ליתיום ניובאט ויישומיו - חלק 7: הרשת הדיאלקטרית של גביש LN

סקירה קצרה של גביש ליתיום ניובאט ויישומיו - חלק 7: הרשת הדיאלקטרית של גביש LN

בשנת 1962, Armstrong et al.הציע לראשונה את המושג QPM (Quasi-phase-match), המשתמש בוקטור הסריג ההפוך שמספק סופרסריג כדי לפצותpיש אי התאמה בתהליך פרמטרי אופטי.כיוון הקיטוב של פרואלקטריותלְהַשְׁפִּיעַs קצב הקיטוב הלא ליניארי χ2. ניתן לממש QPM על ידי הכנת מבני תחום פרו-אלקטריים עם כיווני קיטוב תקופתיים הפוכים בגופים פרו-אלקטריים, כולל ליתיום ניובאט, ליתיום טנטלאט, וKTPקריסטלים.גביש LN הואהנרחב ביותרבשימושחוֹמֶרבשטח הזה.

בשנת 1969, הציע קמליבל כי התחום הפרו-אלקטרי שלLNוגבישים פרו-אלקטריים אחרים ניתנים להיפוך באמצעות שדה חשמלי במתח גבוה מעל 30 קילו וולט/מ"מ.עם זאת, שדה חשמלי כה גבוה יכול בקלות לנקב את הגביש.באותה תקופה, היה קשה להכין מבני אלקטרודה עדינים ולשלוט במדויק בתהליך היפוך הקיטוב של התחום.מאז, נעשו ניסיונות לבנות את המבנה הרב-דומיינים על ידי למינציה לסירוגין שלLNגבישים בכיווני קיטוב שונים, אך מספר השבבים שניתן לממש מוגבל.בשנת 1980, Feng et al.השיג גבישים עם מבנה תחום קיטוב תקופתי בשיטה של ​​צמיחה אקסצנטרית על ידי הטיית מרכז סיבוב הגביש ומרכז הציר-סימטרי של השדה התרמי, ומימש את תפוקת הכפלת התדר של לייזר 1.06 מיקרומטר, אשר אימת אתQPMתֵאוֹרִיָה.אבל לשיטה זו יש קושי רב בשליטה עדינה במבנה התקופתי.בשנת 1993, Yamada et al.פתר בהצלחה את תהליך היפוך הקיטוב התחום התקופתי על ידי שילוב תהליך הליתוגרפיה של מוליכים למחצה עם שיטת השדה החשמלי המיושמת.שיטת קיטוב שדה חשמלי יישומית הפכה בהדרגה לטכנולוגיית ההכנה המרכזית של עמודים תקופתייםLNגָבִישׁ.נכון לעכשיו, הקוטב התקופתיLNקריסטל עבר למסחר ועוביו יכולbeיותר מ-5 מ"מ.

היישום הראשוני של פולד תקופתיLNקריסטל נחשב בעיקר להמרת תדר לייזר.כבר בשנת 1989, Ming et al.הציע את הרעיון של סריגים דיאלקטריים המבוססים על הסריגים העל הבנויים מתחומים פרו-אלקטריים שלLNקריסטלים.הסריג ההפוך של סריג העל ישתתף בעירור והתפשטות של גלי אור וקול.בשנת 1990, Feng and Zhu et al.הציע את התיאוריה של התאמה מעין מרובה.בשנת 1995, Zhu et al.הכינו סריגים דיאלקטריים מעין-מחזוריים על ידי טכניקת קיטוב בטמפרטורת החדר.בשנת 1997 בוצע אימות ניסיוני, וצימוד יעיל של שני תהליכים פרמטריים אופטיים-הכפלת תדרים וסיכומי תדר התממשו בסריג-על מעין-מחזורי, ובכך הושגה לראשונה הכפלת תדר משולשת לייזר יעילה.בשנת 2001, Liu et al.עיצב תוכנית למימוש לייזר בשלושה צבעים המבוסס על התאמה מעין-פאזית.בשנת 2004, Zhu וחב' הבינו את עיצוב הסריג האופטי של פלט לייזר מרובה-גל ויישומו בלייזרים במצב מוצק.בשנת 2014, Jin et al.עיצב שבב פוטוני משולב סופר-על אופטי המבוסס על הגדרה מחדשLNנתיב אופטי של מוליך גל (כפי שמוצג באיור), השגת יצירה יעילה של פוטונים מסתבכים ומודולציה אלקטרו-אופטית במהירות גבוהה על השבב בפעם הראשונה.בשנת 2018, Wei et al ו-Xu et al הכינו מבני תחום תקופתיים תלת מימדיים המבוססים עלLNגבישים, והבינו עיצוב קרן לא ליניארי יעיל באמצעות מבני תחום תקופתיים תלת מימדיים בשנת 2019.

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

שבב פוטו פעיל משולב ב-LN (משמאל) והתרשים הסכמטי שלו (מימין)

הפיתוח של תיאוריית הסופר-סריג הדיאלקטרי קידם את היישום שלLNקריסטל וגבישים פרו-אלקטריים אחרים לגובה חדש, ונתן להםסיכויי יישום חשובים בלייזרים במצב מוצק, מסרק תדרים אופטי, דחיסת דופק לייזר, עיצוב קרן ומקורות אור סבוכים בתקשורת קוונטית.


זמן פרסום: פברואר 03-2022