1 河南工程学院材料工程学院河南省电子陶瓷材料与应用重点实验室，河南 郑州 451191
2 南开大学物理科学学院，天津 300071
3 郑州卓而泰新材料科技有限公司，河南 郑州 450016
双晶匹配电光Q开关能够利用晶体的最大有效电光系数，大幅降低半波电压，具有重要的应用价值，但其消光比易受多种因素的制约。系统分析了影响双晶电光Q开关消光比的各个因素，建立了包含光学不均匀性、晶向偏离、两晶体温度变化、长度偏差及温差等参数的系列相位延迟公式，由此分析计算了各因素的容差范围。结果表明：光学不均匀性、两晶体的长度偏差和温差是影响消光比的关键因素；当仅考虑单一变量时，消光比与此变量的平方成反比；同时，晶体长度对消光比也有显著影响，当光学不均匀性、晶向偏离、温差一定时，消光比与晶体长度的平方成反比。制备了两种不同尺寸的双晶钽酸锂电光Q开关，实验证实长度较短的Q开关的双晶匹配质量更好，消光比更高，其消光比主要受光学不均匀性的限制。研究结果可为高消光比双晶电光Q开关的研制提供重要指导。
激光光学 光开关器件 电光调Q 双晶匹配 消光比 钽酸锂晶体
1 天通凯巨科技有限公司, 江苏 徐州 221000
2 天通控股股份有限公司, 浙江 嘉兴 314000
钽酸锂作为一种优良的多功能晶体材料, 具有良好的压电、电光和热释电等性能, 已被广泛应用于通信、电子等行业。该文介绍了钽酸锂晶体的结构、缺陷及性能调控方式, 总结了钽酸锂晶体的制备方法及优缺点, 分析了钽酸锂晶体在各应用领域的国内外研究进展,并对钽酸锂晶体的发展进行了展望, 以期对钽酸锂晶体的应用及研究提供帮助。
钽酸锂 晶体 化学计量比 晶体制备 滤波器 lithium tantalate crystal stoichiometric ratio crystal preparation wave filter
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
2 Shanghai Research Center for Quantum Sciences, Shanghai 201315, China
3 Collaborative Innovation Center of Light Manipulations and Applications, Shandong Normal University, Jinan 250358, China
The compact and reliable ultraviolet (UV) source has attracted remarkable attention for its potential use in optical measurement systems, high-density optical storage, and biomedical applications. We demonstrate ultraviolet generation by frequency doubling in a lithium-tantalate-on-insulator (LTOI) microdisk via modal phase matching. The 50-µm-diameter microdisk was milled by a focused ion beam (FIB) and followed by chemo-mechanical polishing (CMP) to smooth the disk surface and edge, and the Q-factor reaches in the visible band. On-chip UV coherent light with a wavelength of 384.3 nm was achieved, which shows great promise for using LTOIs in integrated ultraviolet source platforms.
lithium-tantalate thin film ultraviolet light second-harmonic generation Chinese Optics Letters
2023, 21(6): 061902
中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
钽酸锂晶体具有优异的压电性能, 是声表面波(SAW)滤波器广泛使用的衬底材料。该文采用自主研制的提拉单晶炉, 成功生长出4英寸、42°Y方向、外观完整的钽酸锂晶体。经可见及近红外分光光度计测试, 晶体透过率接近80%; 经X线摇摆测试, 其半高全峰宽(FWHM)为28.4″, 单晶性较好; 采用差热分析仪对生长的晶体头尾进行居里温度测试, 居里温度偏差为4.4 ℃。声表面波性能测试结果表明, 钽酸锂晶体的声表面波速度、机电耦合系数和频率温度系数等指标均满足SAW滤波器的使用要求。
钽酸锂 晶体 提拉法 声表面波滤波器 lithium tantalate crystal Czochralski method SAW filter
1 河南中光学集团有限公司，南阳 473000
2 河南科技大学信息工程学院，洛阳 471023
3 河南工程学院材料工程学院，河南省电子陶瓷材料与应用重点实验室，郑州 451191
4 南开大学物理科学学院，天津 300071
利用气相平衡输运法制备的近化学计量比钽酸锂晶体质量好，制备工艺简单，但受固体扩散速率低的影响，该方法较难制备大厚度晶体。本文基于钽酸锂晶体的扩散机制，采用待扩散晶片一侧为富锂气氛，另一侧为同成分气氛的非对称扩散工艺，对钽酸锂晶体进行了扩散处理，并对组分和畴反转电场进行表征。结果表明，非对称扩散工艺为反位钽离子的扩散提供了通道，提高了晶体中反位钽离子和锂离子的扩散速率，有利于制备大厚度近化学计量比钽酸锂晶体。
近化学计量比 钽酸锂晶体 气相平衡输运法 非对称扩散工艺 富锂气氛 扩散速率 同成分 near stoichiometric lithium tantalate crystal vapor equilibrium transport method asymmetric diffusion technique lithium rich atmosphere diffusion rate congruent composition
1 中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
2 火箭军装备部驻西安地区第三军事代表室, 陕西 西安 710100
采用离子刻蚀工艺对钽酸锂晶体材料进行刻蚀加工, 得到了反台面结构晶片, 其厚度约为31.3 μm, 可用于制作高基频晶体谐振器。应用该晶体谐振器, 在电路上采用差接桥型电路, 设计了一种高频宽带晶体滤波器, 其中心频率为63 MHz, 3 dB带宽为780 kHz, 阻带衰耗大于75 dB, 工作温度为-55～+95 ℃。结果表明, 采用离子刻蚀工艺能极大地提高晶体滤波器的工作频率上限。
晶体滤波器 离子刻蚀 钽酸锂 高基频 机电耦合系数 crystal filter ion beam etching lithium tantalate high fundamental frequency electromechanical coupling coefficient
1 河南工程学院, 河南省电子陶瓷材料与应用重点实验室, 郑州 451191
2 南开大学泰达应用物理研究院, 天津 300457
3 南开大学物理科学学院, 天津 300071
为了采用扩散法制备大厚度近化学计量比钽酸锂(nSLT)晶体, 本文从富锂多晶料配比及合成工艺、极化工艺和扩散条件等方面对钽酸锂晶体高温富锂扩散工艺进行了研究, 对处理后晶片组分、畴反转电压和光学均匀性进行了表征, 研究了扩散条件对晶体组分的影响。结果表明, 富锂多晶料锂钽为60/40时较佳, 多次使用对所制备晶片组分、畴反转电压和光学质量无明显影响。在研究基础上, 制备了系列nSLT晶片, 晶片厚度最大为3.2 mm, 其组分达到化学计量比且组分均匀, 矫顽场约为152 V/mm, 晶体光学质量满足实用需求。
钽酸锂晶体 组分 近化学计量比 扩散 lithium tantalate crystal composition near stoichiometric diffusion
电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川 成都 610054
太赫兹(Thz)探测器工作在室温条件下极大地促进了太赫兹科学与技术的应用。超薄(10μm)钽酸锂(LiTaO3)晶片被用作太赫兹探测器敏感元材料。基于钽酸锂晶片太赫兹探测器在2.52 THz激光辐射源照射下, 20Hz斩波频率时响应率可达到8.38×104V/W, 等效噪声功率NEP)可达到1.26×10-10W。这种加工超薄钽酸锂晶片的方法为制备高响应率太赫兹探测器提供了一个可行的方法。
太赫兹探测器 钽酸锂晶片 化学研磨及机械抛光 电压响应率 噪声等效功率 THz detector Lithium tantalate (LiTaO3) wafer chemical grinding and mechanical polishing Voltage responsivity noise equivalent power
天津大学精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术科学教育部重点实验室， 天津 300072
提出一种用于顺电相晶体Kerr系数和透射率的数字全息测量方法。该方法是数字记录晶体在不同电压时的全息图，再现数字全息图，得到晶体的复振幅信息，即振幅和相位分布。由晶体的振幅分布获得晶体的透射率；由相位分布得到不同电压差时的折射率变化量，从而计算得到晶体的电光系数。对顺电相Mn0.25%KLTN晶体进行了测量，记录了不同入射光模式以及不同电压时的数字全息图，得到了晶体透射率T和电光系数R11、R12。研究结果表明，该方法可用于顺电相晶体电光系数和透射率的测量，并且对晶体形状，照明光斑大小没有要求。
数字全息 钽铌酸钾锂晶体 透射率测量 电光系数测量 激光与光电子学进展
2013, 50(9): 090902
哈尔滨工业大学航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
通过添加助熔剂K2O, 制备了近化学计量比钽酸锂晶体。晶体没有开裂和孪晶现象。晶体的居里温度为(673±0.4) ℃。通过在晶片表面形成占空比60%的聚酰亚胺周期结构并利用LiCl饱和溶液体电极施加极化电压, 采用自动极化技术, 制备出Z向切割0.5 mm厚的均匀周期极化化学计量比钽酸锂(SLT)晶片, 晶片的畴反转占空比接近50％, 并以1064 nm的Nd+3YVO4激光器作为抽运源进行了光学实验。
光学材料 化学计量比钽酸锂 助熔剂 周期极化
