光学铌酸锂LN晶体及光学器件

lczhy00001 · 发表于 2004-1-18 20:45:00

欢迎大家参观，探讨晶体器件的加工！！
www.hroptics.com

lczhy00001 · 发表于 2004-1-18 20:48:00

  美国军用表面质量标准《MIL-0-13830A》，详细说明了光学元件的表面质量标准。CTI公司以此标准规定了各种产品的等级，相当于“划痕-凹坑”。在标准的检验用照明设备下，我们可以用按我们的划痕、凹坑标准生产的产品和依照美国军用标准《C7641866 修订本》加工的产品作比较。
在划痕-凹坑规范中，可用两个数字来明确表示晶片的质量水准：第一个数字指划痕宽度的最大允许值，第二个数字指凹坑直径的最大允许值，具体指标列于表1中：
表1：
划痕最大宽度值（微米）凹坑最大直径值（微米）
10204060124651020405102040
  对单个的划痕或凹坑，如果数值超过标准要求，则很容易解释。例如20-10指标，指任何划痕宽度超过2微米及凹坑直径超过10微米的晶片均为不合格品或需返工品。
但是，一个晶片可能存在一个或多个缺陷，当其和等于或大于宽度与直径最大允许值时。其标准规定划痕或凹坑的累计数应与晶片面积成一定的比例。
  当出现最大划痕（即划痕宽度最大允许值）时，累计长度不应超过晶面的四分之一（同样累计直径指所检查的表面积折算的直径）。其次，当最大的划痕与一些小划痕共存时，那么这些划痕总数与划痕长度占计算直径的比例的乘积不能超过标准中划痕最大值的一半。最后，比最大划痕小的那些划痕总数与他们长度占计算直径的比例的乘积不能超过最大划痕的数量。
  关于最大凹坑的数量（即凹坑直径的最大允许值），在检查范围内每20mm不能超过一个。同时，在每20mm范围内，所有凹坑直径之和不能二倍于最大凹坑直径。
  划痕-凹坑检查是同时在透射及反射光下，采用与标准样板比较尺寸进行。光源，俗称“黑箱”，可按《MIL-O-13830A》标准在市场中购得。划痕与凹坑标准样块可在市场上购得，他们分镀膜与非镀膜两种。

lczhy00001 · 发表于 2004-1-18 20:50:00

美国军标

lczhy00001 · 发表于 2004-1-18 20:59:00

铌酸锂（ＬＮ）晶体具有优良的压电、电光、声光、非线性等性能。在军事、民用领域有着广泛的用途，随着光电技术的发展，ＬＮ晶体在国防技术中的应用越来越受到重视。
ＬＮ晶体是一种重要的多功能晶体，它具有非线性光学性质，其非线性光学系数较大；而且能够实现非临界相位匹配，掺Mg：ＬＮ晶体，抗激光损伤能力大大提高，促进了ＬＮ晶体在非线性光学领域中的应用；Nd：Mg：ＬＮ晶体，可实现自倍频效应；掺Fe：ＬＮ晶体现在大量用在光学体全息存储；ＬＮ还是非常好的电光晶体，现在成为重要的光波导材料；ＬＮ晶体还是较好的压电晶体，能用于制作中低频SAW滤波器，大功率耐高温的超声换能器等。

lczhy00001 · 发表于 2004-1-18 21:00:00

2．ＬＮ晶体的主要用途
1)集成光学器件
应用微电子技术和薄膜技术在光波导衬底上制作各种光调制器，光开关，光分束器，偏振器，波长滤波器等，可实现光波导集成化器件。
铌酸锂晶体是一种电光晶体（r32=32mp/v）现已成为重要的光波导材料。用ＬＮ晶体制作光波导器件已有很长历史，技术最成熟。
ＬＮ晶体的折射率梯度可控制在5*10-5以内，高速相位调制器生产工艺成熟（理论上ＬＮ可制作
300Ｇ的调制器，现已制出100Ｇ产品），其它如光开关，滤波器等一系列光波导器件均已研制成功，并进入产品生产。另外用ＬＮ晶体制作集成光学器件可用于光纤陀螺，其特点是精度高和稳定性好，成本低。
ＬＮ光波导器件的特点：
a.电光效应大
b.制作波导的方法简单易行，性能再现性良好。
c.光吸收小。
d.损耗低，对波长依赖性小。
e.基片尺寸大。（现生产出4英寸光学级LN晶体

lczhy00001 · 发表于 2004-1-18 21:01:00

全息存储器件（海量存储器）
利用ＬＮ晶体的光折变性能可制作光学体全息存储器件。具体实现方法是采用两束光（一束为参考光，另一束作为全息光）在记录媒质中，形成光栅结构的衍射，全息图便被记录在晶体内，理论上存储容量高达1012一 10 13 bits/cm³。
体全息存储近10年发展状况：
1991年，美国Northrop公司在１立方厘米掺铁ＬＮ晶体存储和高保真地再现了５００幅高分辨率的军用车辆全息图。
1994年，美国加州理工学院在掺铁ＬＮ上实现了10000幅全息图／cm3的存储。
1999年日本人研制出性能更好的化学剂量比ＳＬＮ晶体和掺杂化学剂量比的ＬＮ晶体的出现，从而掀起了ＬＮ在光存储应用研究的又一个热潮。
掺杂ＬＮ晶体电光系数大，衍射效率高，保存时间长，易得大尺寸的晶体。现仍成为光存储材料研究的热点。光学体全息存储器件，在军事方面有着非常重要的用途，因有存储容量大，读取速率快，易实现光学相关识别与处理，无运动部件等优点已被各国军方高度重视并加快研究和开发。

lczhy00001 · 发表于 2004-1-18 21:02:00

7）体波ＢＡＷ器件
ＬＮ晶体居里点高，压电效应强（d15＝7.8*10 –11C/N），机电耦合系数高0.68 ；频率常数2400－3560Hz*m。在制作喷气机压力加速度计，钻探用压力传感器，大功率换能器，军方使用的声纳技术等领域已被广泛应用。

lczhy00001 · 发表于 2004-1-18 21:03:00

激光频率转换光学器件
ＬＮ晶体非线性光学系数较大(d22=2.76,@1064nm)，能够实现非临界相位匹配，掺Ｍg:ＬＮ晶体大大地提高了晶体的抗光损伤阈值，故而成为一种重要的激光频率转换晶体。Ｍg:ＬＮ能实现Ｎd:ＹＡＧ激光器内倍频，Ｍg:Ｎd3+

N能实现小功率激光器的自倍频，自调Ｑ.另外光学超晶格ＰＰＬＮ也能自倍频。
Ｍg：ＬＮ，ＰＰＬＮ还能用于光参量振荡器（ＯＰＯ），英国防御研究中心曾利用ＰＰＬＮ实现了将1500nm的激光70%-300%地转换成2000-5000nm连续可调的激光，这种激光技术，可实现对红外制导的导引头实施干扰。美国英国的军方部门现都开展了这项激光干扰技术的研究。
(PPlN)光学参量振荡器(OPO)技术的实现方法：（如图4）在一个腔内使用二块周期性极化的铌酸锂晶体，和其它光学器件，组成同步的光学参量振荡器。
其工作原理：由发光二极管和Nd:YAG泵浦的1064nm激光，送至光参量振荡器。第一块PPlN晶体在1064nm处泵浦并产生1460和3920nm和空闲光，在1460nm处的信号光然后泵浦位于同一光学腔内的第二块PPlN晶体产生2400nm和3730nm的激光。这种光学参量振荡器，有很高的转换效率，最高转换率可达到80%左右，理论上认为最高转换率可达到300%。

lczhy00001 · 发表于 2004-1-18 21:04:00

22)光隔离器
光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件，其工作原理是基于法拉第旋转的非互易性。如图2

ＬＮ晶体双折射率为ne-no=0.08,隔离器中的起偏和检偏器可用ＬＮ光楔来制作，这种隔离器的特点是，光隔离度适中（38-50dB），批量性好，材料制作工艺成熟，成本低，易实现工业化生产。

lczhy00001 · 发表于 2004-1-30 23:29:00

多提意见

lczhy00001 · 发表于 2004-2-3 23:37:00

玻璃非球面、棒镜！！

光学铌酸锂LN晶体及光学器件