LiNbO3 晶体-铌酸锂晶体

LiNbO3(铌酸锂)非线性晶体为负单轴晶体,空间群为R3c(C9),透光范围为400~5000 nm,还有有效非线性系数大、物化性能稳定和不易潮解等优点。被广泛用作波长大于1000 nm的双频激光器和1064 nm光学参量振荡器(OPOs)泵浦以及准相位匹配(QPM)设备。

主要优点:体积小,不容易潮解;高温稳定性,大电光系数,透明范围广,高电光效率,低吸收损失,低损伤阈值,稳定的机械和化学性能。

应用领域:可以制造出高性能的电光调制器、光学开关、光学倍频器,在光纤通讯系统中,LiNbO3晶体可用于制作光放大器、光衰减器等器件。

LiNbO3(铌酸锂)非线性晶体为负单轴晶体,空间群为R3c(C9),透光范围为400~5000 nm,还有有效非线性系数大、物化性能稳定和不易潮解等优点。被广泛用作波长大于1000 nm的双频激光器和1064 nm光学参量振荡器(OPOs)泵浦以及准相位匹配(QPM)设备。

优点

非线性光学性能优越:LiNbO3晶体具有较大的非线性光学系数,能够实现非临界相位匹配,是制造高性能非线性光学器件的理想材料。

电光和声光效应显著:该晶体具有较大的电光(E-O)和声光(A-O)系数,使其在电光调制器、声光调制器等领域有广泛应用。

压电性能优良:LiNbO3晶体是一种优良的压电材料,可用于制作各种压电器件,如声表面波滤波器(SAW)、体波器件(BAW)等。

化学性能稳定:不溶于水,具有较高的居里点(约1140℃),不易出现退极化现象。

机械性能良好:具有良好的机械强度,适合在各种环境下使用。

光学均匀性高:具有较高的光学透明度,可以透过较宽波长范围的光线,同时吸收系数较低,适合用于制造高性能的光学器件。

热稳定性好:可以在较高的温度下保持其光学性能的稳定。

应用领域

光电子器件:利用其非线性光学性质,可以制造出高性能的电光调制器、光学开关、光学倍频器等器件。

激光器:LiNbO3晶体还可用于制造激光器中的谐振腔、Q开关等关键部件,提高激光器的性能和稳定性。

光学通讯:在光纤通讯系统中,LiNbO3晶体可用于制作光放大器、光衰减器等器件,对光信号进行放大、衰减等处理。

声表面波器件:由于其优良的压电性能,LiNbO3晶体被广泛应用于声表面波滤波器(SAW)等声表面波器件中。

其他领域:此外,LiNbO3晶体还可用于制作高频宽带滤波器、高频换能器、红外探测器等器件,在航空航天、军事电子、医疗电子等领域也有广泛的应用。

基本参数:

化学式 LiNbO3
晶体结构 三方晶系,空间群R3c,点群3m
晶胞参数 a=5.148 Å,c=13.863 Å
熔点 1253 ℃
居里温度 1140 ℃
莫氏硬度 5 Mohs
密度 4.64 g/cm3
弹性刚度系数 CE11=2.33(×1011 N/m2

CE33=2.77(×1011 N/m2

透射范围 420-5200 nm
光学均匀性 ~5×10-5 /cm
折射率 ne=2.146,no=2.220 @ 1300 nm

ne=2.156,no=2.232 @ 1064 nm

ne=2.203,no=2.286 @ 632.8 nm

有效非线性系数 d33=86×d36(KDP)=37.84 pm/V

d31=11.6×d36(KDP)=5.10 pm/V

d22=5.6×d36(KDP)=2.46 pm/V

非线性光学系数 deff(I)=d31sinθ-d22cosθsin3φ

deff(II)=d22cos2θcos3φ

Sellmeier 方程

(λ单位μm)

no2 = 4.9048 + 0.11768 / (λ– 0.04750) – 0.027169 λ2

ne2 = 4.5820 + 0.099169 /(λ2 – 0.04443) – 0.02195 λ2

吸收系数 0.1%/cm @ 1064 nm
热光系数 dno/dT=-0.874×106 /K @ 1400 nm

dne/dT=39.073×10-6 /K @ 1400 nm

损伤阈值 100 MW/cm2(10 ns,1064 nm)