การทบทวนโดยย่อของ Lithium Niobate Crystal และการนำไปใช้งาน - ตอนที่ 7: Dielectric Superlattice ของ LN Crystal

การทบทวนโดยย่อของ Lithium Niobate Crystal และการนำไปใช้งาน - ตอนที่ 7: Dielectric Superlattice ของ LN Crystal

ในปี พ.ศ. 2505 อาร์มสตรองและคณะขั้นแรกเสนอแนวคิดของ QPM (Quasi-phase-match) ซึ่งใช้เวกเตอร์ขัดแตะคว่ำที่จัดเตรียมโดย superlattice เพื่อชดเชยphase ไม่ตรงกันในกระบวนการพารามิเตอร์ทางแสงทิศทางโพลาไรซ์ของเฟอร์โรอิเล็กทริกอิทธิพลs อัตราการโพลาไรซ์ไม่เชิงเส้น χ2. QPM สามารถรับรู้ได้โดยการเตรียมโครงสร้างโดเมนเฟอร์โรอิเล็กทริกที่มีทิศทางโพลาไรเซชันแบบคาบตรงกันข้ามในตัวเฟอร์โรอิเล็กทริกรวมทั้งลิเธียมไนโอเบต, ลิเธียมแทนทาเลตและKTPคริสตัล.คริสตัล LN คืออย่างกว้างขวางที่สุดใช้แล้ววัสดุในด้านนี้.

ในปี 1969 Camlibel เสนอว่าโดเมน ferroelectric ของLNและผลึกเฟอร์โรอิเล็กทริกอื่น ๆ สามารถย้อนกลับได้โดยใช้สนามไฟฟ้าแรงสูงที่สูงกว่า 30 kV/mm.อย่างไรก็ตาม สนามไฟฟ้าที่สูงเช่นนี้สามารถเจาะคริสตัลได้อย่างง่ายดายในขณะนั้น เป็นการยากที่จะเตรียมโครงสร้างอิเล็กโทรดแบบละเอียดและควบคุมกระบวนการกลับขั้วของโดเมนได้อย่างแม่นยำตั้งแต่นั้นมา ได้มีการพยายามสร้างโครงสร้างแบบหลายโดเมนโดยสลับการเคลือบของLNผลึกในทิศทางโพลาไรซ์ที่แตกต่างกัน แต่จำนวนของชิปที่สามารถรับรู้ได้มีจำกัดในปี 1980 Feng และคณะได้คริสตัลที่มีโครงสร้างโดเมนโพลาไรเซชันเป็นระยะโดยวิธีการเจริญเติบโตนอกรีตโดยการให้น้ำหนักศูนย์กลางการหมุนของผลึกและศูนย์สมมาตรแกนสนามความร้อน และรับรู้ถึงเอาต์พุตที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าของเลเซอร์ 1.06 μm ซึ่งตรวจสอบQPMทฤษฎี.แต่วิธีนี้มีปัญหาอย่างมากในการควบคุมโครงสร้างเป็นระยะในปี 1993 Yamada และคณะประสบความสำเร็จในการแก้ไขกระบวนการผกผันของโดเมนเป็นระยะโดยการรวมกระบวนการพิมพ์หินเซมิคอนดักเตอร์กับวิธีสนามไฟฟ้าประยุกต์วิธีการโพลาไรเซชันสนามไฟฟ้าประยุกต์ได้กลายเป็นเทคโนโลยีการเตรียมกระแสหลักของโพลาไรซ์เป็นระยะLNคริสตัลในปัจจุบันเสาเป็นระยะLNคริสตัลถูกจำหน่ายในเชิงพาณิชย์และความหนาของมันสามารถbeมากกว่า 5 มม.

แอปพลิเคชั่นเริ่มต้นของเสาเป็นระยะLNคริสตัลถือเป็นส่วนใหญ่สำหรับการแปลงความถี่เลเซอร์ในช่วงต้นปี 1989 Ming et al.เสนอแนวคิดของ superlattices ไดอิเล็กตริกตาม superlattices ที่สร้างจากโดเมน ferroelectric ของLNคริสตัลตาข่ายคว่ำของ superlattice จะมีส่วนร่วมในการกระตุ้นและการแพร่กระจายของคลื่นแสงและเสียงในปี 1990 Feng และ Zhu et al.เสนอทฤษฎีการจับคู่กึ่งหลายส่วนในปี 1995 Zhu et al.เตรียม superlattices อิเล็กทริกกึ่งคาบโดยเทคนิคการโพลาไรซ์ที่อุณหภูมิห้องในปีพ.ศ. 2540 ได้มีการดำเนินการตรวจสอบทดลองและการเชื่อมต่อที่มีประสิทธิภาพของกระบวนการพารามิเตอร์เชิงแสงสองแบบ-การเพิ่มความถี่เป็นสองเท่าและการรวมความถี่ถูกรับรู้ใน superlattice กึ่งคาบ ดังนั้นจึงประสบความสำเร็จในการเพิ่มความถี่เลเซอร์สามเท่าของเลเซอร์เป็นสองเท่าเป็นครั้งแรกในปี 2544 Liu et al.ออกแบบโครงร่างเพื่อให้ได้เลเซอร์สามสีตามการจับคู่เฟสเสมือนในปี 2547 Zhu et al ได้ตระหนักถึงการออกแบบออปติคัล superlattice ของเอาต์พุตเลเซอร์ความยาวคลื่นหลายความยาวคลื่นและการประยุกต์ใช้ในเลเซอร์โซลิดสเตตทั้งหมดในปี 2014 Jin et al.ออกแบบชิปโฟโตนิกแบบรวมออปติคัล superlattice โดยอิงจากการกำหนดค่าใหม่ได้LNเส้นทางแสงของท่อนำคลื่น (ดังแสดงในรูป) ทำให้เกิดโฟตอนพัวพันกันอย่างมีประสิทธิภาพและการมอดูเลตทางแสงด้วยไฟฟ้าความเร็วสูงบนชิปเป็นครั้งแรกในปี 2018 Wei et al และ Xu et al ได้เตรียมโครงสร้างโดเมนเป็นระยะ 3 มิติตามLNคริสตัลและการสร้างลำแสงแบบไม่เชิงเส้นที่มีประสิทธิภาพโดยใช้โครงสร้างโดเมนเป็นระยะ 3 มิติในปี 2019

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

ชิปโฟโตนิกแบบแอคทีฟแบบรวมบน LN (ซ้าย) และไดอะแกรมแผนผัง (ขวา)

การพัฒนาทฤษฎีอิเล็กทริก superlattice ได้ส่งเสริมการประยุกต์ใช้LNคริสตัลและผลึกเฟอร์โรอิเล็กทริกอื่น ๆ สู่ความสูงใหม่และมอบให้แก่พวกเขาแนวโน้มการใช้งานที่สำคัญในเลเซอร์โซลิดสเตตทั้งหมด หวีความถี่แสง การบีบอัดพัลส์ด้วยเลเซอร์ การสร้างลำแสง และแหล่งกำเนิดแสงที่พันกันในการสื่อสารควอนตัม


โพสต์เวลา: Feb-03-2022