Lithiumniobaat (LiNbO₃, afgekort als LN) is een multifunctioneel en multifunctioneel kunstkristal die integreert uitstekende elektro-optische, akoesto-optische, elastisch-optische, piëzo-elektrische, pyro-elektrische, fotorefractieve effecten en andere fysische eigenschappen. LN-kristal behoort tot het trigonale kristalsysteem, met ferro-elektrische fase bij kamertemperatuur, 3m puntengroep, en R3c ruimte groep. In 1949 synthetiseerden Matthias en Remeika LN-eenkristal en in 1965 groeide Ballman met succes een groter LN-kristal.

In 1970 LN crystals begon te worden gebruikt bij de voorbereiding van elektro-optische Q-switches. LN-kristallen hebben de voordelen van geen vervloeiing, lage halve-golfspanning, laterale modulatie, gemakkelijk te maken elektroden, handig gebruik en onderhoud, enz., maar ze zijn gevoelig voor fotorefractieve veranderingen en hebben lage drempels voor laserschade. Tegelijkertijd leidt de moeilijkheid om kristallen van hoge optische kwaliteit te bereiden tot ongelijkmatige kristalkwaliteit. Voor een lange tijd,LN-kristallen hebben alleen gebruikt in sommige lage van middelzware 1064 nm lasersystemen.

Om het probleem op te lossen probleem van fotorefractief effect, veel werks have uitgevoerd. Omdat het veelgebruikte LN-kristalis ontwikkeld door eutectische verhouding van dezelfde samenstelling van Vaste vloeistof staat, thier zijn defecten zoals lithiumvacatures en anti-niobium in het kristal. Het is gemakkelijk om de kristaleigenschappen aan te passen door de samenstelling en doping te veranderen. 1980,het’s ontdekte dat doping LN-kristallen met een magnesiumgehalte van meer dan 4,6 mol% toenemens de weerstand tegen fotoschade met meer dan één orde van grootte. Er zijn ook andere anti-fotorefractieve gedoteerde LN-kristallen ontwikkeld, zoals met zink gedoteerd, met scandium gedoteerd, met indium gedoteerd, met hafnium gedoteerd, met zirkonium gedoteerd, enzovoort. Omdat gedoteerd LN heeft een slechte optische kwaliteit, en de relatie tussen fotobreking en laserschade is gebrek aan onderzoek, het heeft niet veel gebruikt.

Oplossen de problemen die bestaan ​​bij de groei van LN-kristallen met grote diameter en van hoge kwaliteit, onderzoekers ontwikkelde in 2004 een computerbesturingssysteem, dat het probleem van ernstige vertraging in de controle tijdens de groei van grote maten beter oploste; LN. Het niveau van gelijke diametercontrole is sterk verbeterd, wat de plotselinge verandering in diameter overwint die wordt veroorzaakt door een slechte controle van het kristalgroeiproces, en de optische uniformiteit van het kristal aanzienlijk verbetert. De optische uniformiteit van de 3 inch LN-kristal is beter dan 3×10⁻⁵ cm⁻¹.

In 2010, onderzoekers stelde voor dat de spanning in het LN-kristal de belangrijkste reden is voor de slechte temperatuurstabiliteit van de LN elektro-optische Q-switch. Op basis van de computer-gecontroleerd technologie met gelijke diameter om LN-kristal van hoge optische kwaliteit te laten groeien, een speciaal warmtebehandelingsproces wordt gebruikt om het residu van de blanco te verminderen. In 2013,iemand stelde voor dat, als de interne stress, de externe klemspanning: heeft dezelfde effect op tde temperatuurstabiliteit van de elektro-optische Q-switching-toepassing van het LN-kristal. Ze ontwikkelden een elastische assemblagetechnologie om het externe spanningsprobleem te overwinnen dat wordt veroorzaakt door de traditionele stijve klemming, en deze techniek is gepromoot en toegepast in de 1064 nm-reeks lasers.

Tegelijkertijd, omdat het LN-kristal heeft breed lichttransmissieband en grote effectieve elektro-optische coëfficiënt, het kan worden gebruikt in mid-infrarode golfbandlasersystemen, zoals 2 μm en 2,28 m.

Voor een lange tijd, hoewel veel werks have uitgevoerd op LN-kristallen, ontbreekt nog systematisch onderzoek naar LN’s infrarood fotorefractieve eigenschappen, de intrinsieke laserschadedrempel en het invloedsmechanisme van doping op de schadedrempel. De toepassing van elektro-optische Q-switchingvan LN kristal heeft veel verwarring gebracht. Tegelijkertijd is de samenstelling van LN-kristallen complex en zijn de soorten en hoeveelheden defecten overvloedig, wat resulteert in verschillendece geproduceerd door verschillende ovens, verschillende batches en zelfs verschillende delen van hetzelfde stuk kristal. Er kunnen grote verschillen zijn in de kwaliteit van kristallen. Het is moeilijk om de prestatieconsistentie van elektro-optische Q-switched apparaten te controleren, wat ook de toepassing van elektro-optische Q-switching van LN-kristallen tot op zekere hoogte beperkt.

Hoge kwaliteit LN Pockels cel gemaakt door WISOPTIC