周期性极化铌酸锂(PPLN)和钽酸锂(PPLT)

周期性极化铌酸锂与周期性极化钽酸锂是通过微畴工程实现准相位匹配的铁电晶体材料。其核心特征在于晶体内部自发极化矢量呈周期性反转的畴结构，该结构能够有效补偿非线性光学频率转换过程中的相位失配，从而显著提升转换效率。

结构特征：

两种材料均具有人为设计的周期性畴结构。畴的极化方向以特定周期Λ交替排列，形成一维或二维的极化反转光栅。该周期可根据目标相互作用波长通过准相位匹配条件进行精确计算。

制备工艺：
采用标准的电场极化法制备。该工艺在晶体表面通过光刻技术定义周期性电极图案，随后施加高于晶体矫顽场强的脉冲电场，在未受电极保护的区域实现选定畴的180°极化反转。

材料性质对比

关键参数说明：

• 准相位匹配： 周期性畴结构提供的倒格矢可用于补偿相互作用光波之间的波矢失配，实现高效的非线性光学过程。

• 光折变效应： 在短波长或高功率密度光照下，晶体折射率可能发生不期望的变化。PPLT天然具有更强的抗光折变能力。

• 损伤阈值： 晶体的激光损伤阈值与波长、脉冲宽度及材料质量密切相关。

主要应用领域

基于准相位匹配技术，这两种材料主要用于以下非线性光学过程：

1. 激光频率转换

• 二次谐波产生： 将红外激光转换为可见光。

• 光学参量振荡： 将泵浦激光能量转化为波长可调的信号光与闲频光，是产生中红外相干光源的重要技术途径。

• 和频与差频产生： 实现不同波长激光的混合，产生新波长。

2. 量子光学

• 纠缠光子对产生： 利用自发参量下转换过程，制备用于量子信息研究的纠缠光子源。

• 量子频率转换： 改变单光子或纠缠光子的波长，使其适配于不同量子系统的接口。

3. 集成光子学

• 在薄膜铌酸锂或薄膜钽酸锂平台上制备的波导型周期性极化器件，为实现小型化、低功耗的非线性光学芯片提供了核心材料基础。

选型参考

选择PPLN或PPLT需基于具体应用需求：

• 当追求最高非线性转换效率且工作于光折变效应不显著的波长区域时，PPLN是优先选择。

• 当工作于可见光或近红外波段，或对长期运行稳定性有极高要求，需要最大限度抑制光折变效应时，PPLT表现出更佳的性能稳定性。