12031-63-9 / 鈮酸鋰的性質與應用

鈮酸鋰（化學式：LiNbO3）是一種偏鈮酸鹽。其單晶是光波導，為移動電話，壓電傳感器，光學調制器和各種其它線性和非線性光學應用的重要材料。

性質

鈮酸鋰是一種不溶于水的無色固體。它具有一個缺乏反演對稱性的三方晶系，并顯示出鐵電性、泡克耳斯效應、壓電效應和光彈性。鈮酸鋰具有負的單軸雙折射，這略微取決于溫度以及晶體的化學計量比。它可以透過波長為350至5200納米之間的波。

鈮酸鋰可通過摻雜氧化鎂在它的光學損傷閾上,來增強它對光損傷的抗性（這種損傷常稱為光反射損傷）。其他可用的摻雜物還有Fe、Zn、Hf、Cu、Gd、Er、Y、Mn和B。

納米粒子

鈮酸鋰和五氧化二鈮的納米顆粒可在低溫下制備。完整的實驗報告表明NbCl5被LiH還原，隨后原位自發氧化成低價鈮納米氧化物。這些鈮氧化物暴露于空氣氣氛從而產生純的Nb2O5。最后，穩定的Nb2O5在過量的LiH的受控水解中被轉化為鈮酸鋰LiNbO3納米顆粒。直徑約為10nm的鈮酸鋰球形納米顆粒可以通過將孔狀二氧化硅基質浸漬于LiNO3和 NH4NbO(C2O4)2的混合水溶液中，接著在IR爐中加熱10分鐘來制備。

應用

鈮酸鋰被廣泛使用在電信市場，比如在移動電話和光調制器中。它是制造表面聲波設備的可選材料。對于某些用途，它可以被鉭酸鋰，LiTaO3所取代。其他用途是在激光倍頻、非線性光學、泡克耳斯盒、光學參量振蕩器、Q開關激光器以及其它聲光效應器件、千兆赫頻率光開關等。它是用于制造光波導的優異材料。

它也被用于光學的空間低通（抗混疊）濾波器的制作。

周期性極化鈮酸鋰（PPLN）

周期性極化鈮酸鋰（PPLN）是一種以磁疇為單位設計制造的鈮酸鋰晶體，主要用于實現非線性光學的準相位匹配。鐵電體疇交替指向+c和-c方向，周期通常為5至35μm。該范圍中周期較短的鐵電體被用于二次諧波生成，而周期較長的則被用于光參量振蕩。周期性極化可以通過使用周期性結構的電極進行電極化來實現。晶體受控加熱可以用于在介質中微調相位匹配，這是因為分散體隨溫度變化而微小變化。

周期性極化使用鈮酸鋰的非線性張量最大值，d33= 27 pm/V。準相位匹配給出的最大效率為完整的d33的2/π（64%），約為17 pm/V。

用于周期性極化的其它材料是寬帶隙無機晶體狀的KTP（可以產生周期性極化KTP，即PPKTP）、鉭酸鋰，以及一些有機材料。

周期性極化技術也可以用來形成表面的納米結構。

然而，由于它的低光反射破壞閾值，PPLN只在非常低的功率水平發現有限的應用。不過摻雜氧化鎂的鈮酸鋰是通過周期性極化的方法制造的。因此，周期性極化的摻雜氧化鎂的鈮酸鋰（PPMgOLN）將應用擴大到中等功率水平。