酸锂(LiNbO3)是一种铌、锂和氧的化合物,是一种负性 晶体 (n0>ne)。其 单晶 是 光波导 、移动电话、 压电传感器 、光学 调制器 和各种其它线性和 非线性光学 应用的重要材料。
铌酸锂晶体是目前用途最广泛的新型无机材料之一,它是很好的压电换能材料,铁电材料,电光材料。铌酸锂作为电光材料在光通讯中起到光调制作用。其单晶是光波导、移动电话、压电传感器、光学调制器和各种其它线性和非线性光学应用的重要材料。
物理化学性质
铌酸锂晶体简称LN,属 三方晶系 , 钛铁矿 型(畸变 钙钛矿 型)结构。相对密度4.30,晶格 常数 a=0.5147 nm,c=1.3856 nm, 熔点 1240℃, 莫氏硬度 5, 折射率 n0=2.297,ne=2.208(λ=600 nm), 介电常数 ε=44,ε=29.5,ε=84,ε=30,一次电光系数γ13=γ23=10×10pm/V,γ33=32×10pm/V.Γ22=-γ12=-γ61=6.8×10p m/V ,非线性系数d31=-6.3×1p0 m/V,d22=+3.6×10pm/V,d33=-47×10pm/V。铌酸锂是一种铁电晶体, 居里点 1140℃,自发 极化 强度50×10C/cm',热导率0.056(W/cm·K)。经过畸化处理的铌酸锂晶体具有压电、铁电、光电、 非线性光学 、热电等多性能的材料,同时具有光折变效应。
生产方法
提拉法以 碳酸锂 、五氧化二铌为原料制备铌酸锂:将碳酸锂和五氧化二铌放入 铂金 埚中,沿(001)方向生长 晶体 。为得到优质无色透明圆柱体,必须在 晶体生长 的两个方向的两个端面的温度略高于居里温度时,再加一个适当大小的 电场 ,形成晶体后将晶体冷却至室温,即制得铌酸锂晶体。此外,薄膜铌酸锂的制备方法包括化学气相沉积(CVD)法等。CVD法沉积 速率 较高,能够制备大面积均匀的薄膜,适用于工业生产;但该方法存在一定局限性,部分前驱体毒性较高,且对工艺参数敏感,易产生缺陷,产量较低。
用途
在微波技术中用于调Q开关、光电调制、倍频、光参量振荡;掺加一定量的铁和其他金属杂质的LN 晶体 ,可用作全息记录介质材料。也用于 相位 调解器、非 挥发性 存储器、二次 谐波 发生器、相位 光栅 调解器、大规模集成光学系统。还广泛用于红外探测器、高频宽道带 滤波器 等。
延伸
电光效应是指对 晶体 施加 电场 时,晶体的 折射率 发生变化的效应。有些晶体内部由于自发 极化 存在着固有 电偶极矩 ,当对这种晶体施加 电场 时,外电场使晶体中的固有偶极矩的取向倾向于一致或某种优势取向,因此,必然改变晶体的折射率,即外电场使晶体的光率体发生变化。在光通讯中,电-光 调制器 就是利用电场使 晶体 的折射率改变这一原理制成的。电光 晶体 位于起偏镜和检偏镜之间,在未施加电场时,起偏镜和检偏镜相互垂直,自然光通过起偏镜后检偏镜挡住而不能通过。施加 电场 时,光率体变化,光便能通过检偏镜。通过检偏镜的光的强弱由施加于 晶体 上的电压的大小来控制,从而实现通过控制电压对光的强弱进行调制的目的。