好文分享：深度解读高效激光波长转换晶体-PPLN
原标题：好文分享：深度解读高效激光波长转换晶体-PPLN
周期性极化铌酸锂(Periodically Poled Lithium Niobate，简称PPLN)，是一种高效的波长转换非线性光学晶体，具有使用寿命长、透光范围宽、非线性系数高等特点，常用于激光的倍频、差频、和频以及光学参量振荡等非线性光学过程，具有非常广泛的应用前景。
PPLN晶体
1. 铌酸锂（LN）晶体结构
铌酸锂（LiNbO3，简称LN）是一种铌、锂和氧组成的化合物，晶格结构如图1所示，其具有一系列独特的压电、铁电、热释电、电光、声光、光折变和非线性光学等性质，这使得铌酸锂在电光、声光和非线性光学等领域具有重要的应用价值。
铌酸锂是一种无色或略带黄色的透明晶体，它的密度为4.7X103 Kg/m3，熔点约为1240℃。在室温下，铌酸锂是铁电相，属三方晶系，晶体的结构为ABO3型结构，它的结构可以看成由共面的氧八面体堆叠起来的，在此形成的八面体空隙结构中，1/3为铌原子，余下1/3是空穴。
图1 铌酸锂（LiNbO3）晶体结构
1965年，Albert A. Ballman使用提拉法首次生长出铌酸锂单晶1，1968年Larner等人生长出了大尺寸铌酸锂晶体，铌酸锂晶体凭借优良的光电特性、声光、光折变、双折射和非线性光学等物理特性，成为了光学领域非常受人瞩目的光学晶体。
铌酸锂晶体具有很高的居里温度（1210℃），在居里温度以上为顺电相，在居里温度以下为铁电相，如图2所示。此时Li+离子位于由三个氧原子构成的平面内，粒子位于氧八面体的中心，晶体内部的正负电荷中心重合，因此顺电相铌酸锂晶体没有发生自发极化；而当晶体温度降至居里温度以下时，铌酸锂晶体发生顺电-铁电相变，Li+离子和Nb5+粒子都沿着Z轴方向发生位移，前者偏离了氧平面，后者偏离了氧八面体中心，使得晶体内部的正负电荷中心不再重合，形成极化电场，因此铁电相铌酸锂晶体具有自发极化现象。
图2 铌酸锂（LiNbO3）顺电相(a)和铁电相(b)晶体结构2
