Lithium niobate (LiNbO₃, viết tắt là LN) là một tinh thể nhân tạo đa chức năng và đa mục đích cái mà tích hợp hiệu ứng quang điện, quang acousto, quang đàn hồi, áp điện, nhiệt điện, quang điện tử tuyệt vời và các tính chất vật lý khác. Tinh thể LN thuộc hệ tinh thể tam giác, có pha sắt điện ở nhiệt độ thường, 3m nhóm điểm, và R3c nhóm không gian. Năm 1949, Matthias và Remeika tổng hợp đơn tinh thể LN, và năm 1965 Ballman đã nuôi cấy thành công một tinh thể LN có kích thước lớn hơn.

In những năm 1970 LN crystals bắt đầu được sử dụng trong việc điều chế Q-switch điện quang. Tinh thể LN có các ưu điểm là không phát sáng, điện áp nửa sóng thấp, điều chế bên, dễ chế tạo điện cực, sử dụng và bảo dưỡng thuận tiện, v.v., nhưng chúng dễ bị thay đổi chiết suất và có ngưỡng sát thương laser thấp. Đồng thời, khó khăn trong việc chuẩn bị các tinh thể có chất lượng quang học cao dẫn đến chất lượng tinh thể không đồng đều. Trong một khoảng thời gian dài,Tinh thể LN có chỉ được sử dụng ở một số thấp hoặc hệ thống laser 1064 nm công suất trung bình.

Để giải quyết vấn đề của photorefractive tác dụng, nhiều việcs hađã đã được thực hiện. Vì tinh thể LN thường được sử dụngđược phát triển bởi tỷ lệ eutectic của cùng một thành phần của rắn-lỏng trạng thái, tđây là các khuyết tật như chỗ trống liti và chất chống niobi trong tinh thể. Có thể dễ dàng điều chỉnh các đặc tính của tinh thể bằng cách thay đổi thành phần và pha tạp. Vào năm 1980,nó’s nhận thấy rằng pha tạp tinh thể LN với hàm lượng magiê hơn 4,6 mol% tăngs NS khả năng chống hư hỏng ảnh nhiều hơn một bậc độ lớn. Các tinh thể LN pha tạp chất chống phản xạ quang khác cũng đã được phát triển, chẳng hạn như pha tạp kẽm, pha tạp scandium, pha tạp indium, pha tạp hafnium, pha tạp zirconium, Vân vân. Tại vì pha tạp chất LN có chất lượng quang học kémvà mối quan hệ giữa nhiễu xạ ánh sáng và tác hại của tia laser còn thiếu nghiên cứu, nó có không được sử dụng rộng rãi.

Để giải quyết các vấn đề tồn tại trong sự phát triển của tinh thể LN có đường kính lớn, chất lượng quang học cao, Các nhà nghiên cứu đã phát triển một hệ thống điều khiển máy tính vào năm 2004, giúp giải quyết tốt hơn vấn đề kiểm soát độ trễ nghiêm trọng trong sự phát triển của quy mô lớn LN. Mức độ kiểm soát đường kính bằng nhau đã được cải thiện đáng kể, điều này khắc phục được sự thay đổi đường kính đột ngột do kiểm soát kém quá trình tăng trưởng tinh thể và cải thiện đáng kể tính đồng nhất quang học của tinh thể. Tính đồng nhất quang học của 3 inch Tinh thể LN tốt hơn 3 × 10⁻⁵ cm⁻¹.

Trong năm 2010, nhà nghiên cứus đã đề xuất rằng ứng suất trong tinh thể LN là lý do chính cho sự ổn định nhiệt độ kém của LN Q-switch điện quang. Trên cơ sở của máy tính-kiểm soát Công nghệ đường kính bằng nhau để nuôi cấy tinh thể LN chất lượng quang học cao, một quy trình xử lý nhiệt đặc biệt được sử dụng để giảm lượng dư của mẫu trắng. Vào 2013,người nào đề xuất rằng, như căng thẳng bên trong, ứng suất kẹp bên ngoài có tương tự ảnh hưởng đến tỔn định nhiệt độ của ứng dụng chuyển mạch Q điện quang của tinh thể LN. Họ đã phát triển một công nghệ lắp ráp đàn hồi để khắc phục vấn đề ứng suất bên ngoài do kẹp cứng truyền thống gây ra, và kỹ thuật này đã được quảng bá và ứng dụng trong loạt laser 1064 nm.

Đồng thời, vì tinh thể LN có rộng dải truyền ánh sáng và hệ số quang điện hiệu dụng lớn, nó có thể được sử dụng trong các hệ thống laser dải sóng hồng ngoại tầm trung, chẳng hạn như 2 μm và 2,28 μm.

Trong một thời gian dài, mặc dù rất nhiều công việcs hađã được thực hiện trên các tinh thể LN, vẫn còn thiếu các nghiên cứu có hệ thống về LN’s đặc tính phản xạ quang của tia hồng ngoại, ngưỡng sát thương nội tại của tia laser và cơ chế ảnh hưởng của việc pha tạp lên ngưỡng sát thương. Ứng dụng của chuyển mạch Q điện quangcủa tinh thể LN đã mang đến nhiều hoang mang. Đồng thời, thành phần của tinh thể LN rất phức tạp, các dạng và số lượng khuyết tật rất phong phú, dẫn đến sự khác biệtce được sản xuất bởi các lò khác nhau, các lô khác nhau và thậm chí các phần khác nhau của cùng một mảnh pha lê. Có thể có sự khác biệt lớn về chất lượng của tinh thể. Rất khó để kiểm soát tính nhất quán về hiệu suất của các thiết bị chuyển mạch Q điện quang, điều này cũng hạn chế việc áp dụng chuyển mạch Q điện quang của các tinh thể LN ở một mức độ nhất định.

Tế bào LN Pockels chất lượng cao do WISOPTIC sản xuất