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鈮酸鋰晶體具備的兩大主要特點

 鈮酸鋰晶體是一種集壓電、電光、聲光、光彈、非線性、光折變及激光活性等效應于一體的罕見晶體,再加上自身機械性能穩定、易生產加工、耐熱、抗腐蝕、原材料來源于豐富、價格低廉、易生長成大晶體的優勢,特別是實施不同摻雜后能展現出各種各樣特殊性能,是迄今大家所發現的光子學性能較多、綜合指標比較好的晶體,具備十分廣闊的市場應用價值,所以也被稱作光子時代的“光學硅”材料,廣泛應用于高性能濾波器、電光器件、全息存儲、3D全息顯示、非線性光學器件、光量子通信等多個方面。

  鈮酸鋰晶體有兩個特點尤其引人關注,一是鈮酸鋰晶體光電效應多,具備包括壓電效應、電光效應、非線性光學效應、光折變效應、光生伏打效應、光彈效應、聲光效應等多種光電性能;二是鈮酸鋰晶體的性能可調控性強,這是由鈮酸鋰晶體的晶格結構和豐富缺陷結構所導致,鈮酸鋰晶體的諸多性能可以借助晶體組分、元素摻雜、價態控制等進行大幅度調控。

  此外鈮酸鋰晶體的物理化學性能非常穩定,易于加工,光透過范圍寬,具有比較大的雙折射,還很容易制備高質量的光波導,因此基于鈮酸鋰晶體的光調制器在長距離通信上有著無法比擬的優勢——不僅有著極小的啁啾(chirp)效應、高調制帶寬、良好消光比,并且穩定性相當優越,是高速器件中佼佼者,因而廣泛應用于高速高帶寬的長距離通信中。

  鑒于鈮酸鋰具備飛秒量級響應速度的線性電光效應(泡克爾斯效應),寬的透明窗口等物理特性,它已經成為最具代表性的電光調制材料之一。基于體鈮酸鋰晶體的調制器在三十年前已實現商用化,體現出優良的性能。但是傳統鈮酸鋰調制器依賴于弱光學限制的鈦擴散或質子交換光波導,這也使得它在調制效率、尺寸和帶寬上已無法進一步提高。通過在薄膜鈮酸鋰(thin-filmlithiumniobate)集成平臺刻蝕形成強光學限制的波導,為高性能、小型化電光調制的研發打下基礎,是助力光通信網絡突破帶寬和瓶頸的核心技術。

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