Lithiumniobat (LiNbO₃, forkortet som LN) er en multifunktionel og multifunktionel kunstig krystal hvilken integrerer fremragende elektro-optisk, akusto-optisk, elastisk-optisk, piezoelektrisk, pyroelektrisk, fotorefraktiv effekt og andre fysiske egenskaber. LN-krystal tilhører det trigonale krystalsystem, med ferroelektrisk fase ved stuetemperatur, 3m punktgruppe, og R3c rumgruppe. I 1949 syntetiserede Matthias og Remeika LN-enkeltkrystal, og i 1965 dyrkede Ballman med succes en større størrelse LN-krystal.

In 1970'erne LN crystals begyndte at blive brugt til fremstilling af elektro-optiske Q-switche. LN-krystaller har fordelene ved ingen udflydende, lav halvbølgespænding, lateral modulering, lette at lave elektroder, bekvem brug og vedligeholdelse osv., men de er tilbøjelige til fotorefraktive ændringer og har lave laserskadetærskler. Samtidig fører vanskeligheden ved at fremstille krystaller af høj optisk kvalitet til ujævn krystalkvalitet. I lang tid,LN krystaller har kun været brugt i nogle lav eller medium effekt 1064 nm lasersystemer.

For at løse problem med fotorefraktiv effekt, en masse arbejdes have blevet udført. Fordi den almindeligt anvendte LN-krystaler udviklet af eutektisk forhold af samme sammensætning af fast-væske stat, ther er defekter som lithium ledige pladser og anti-niobium i krystallen. Det er nemt at justere krystalegenskaberne ved at ændre sammensætning og doping. I 1980,det’s fandt, at doping LN-krystaller med et magnesiumindhold på mere end 4,6 mol% stigers det foto-skader modstand med mere end én størrelsesorden. Der er også udviklet andre anti-fotorefraktiv doterede LN-krystaller, såsom zink-dopet, skandium-doteret, indium-dopet, hafnium-dopet, zirconium-dopet, etc. Fordi dopet LN har dårlig optisk kvalitet, og forholdet mellem fotorefraktion og laserskade er mangel på forskning, det har ikke været meget brugt.

At løse de problemer, der eksisterer i væksten af ​​LN-krystaller med stor diameter og høj optisk kvalitet, forskere udviklede et computerkontrolsystem i 2004, som bedre løste problemet med alvorlig forsinkelse i kontrol under væksten i store størrelser LN. Niveauet af regulering af samme diameter er blevet væsentligt forbedret, hvilket overvinder den pludselige ændring i diameter forårsaget af dårlig kontrol af krystalvækstprocessen og i høj grad forbedrer den optiske ensartethed af krystallen. Den optiske ensartethed af 3 tommerch LN krystal er bedre end 3×10⁻⁵ cm⁻¹.

I 2010 forskers foreslået, at spændingen i LN-krystallen er hovedårsagen til den dårlige temperaturstabilitet LN elektro-optisk Q-switch. På baggrund af computeren-kontrolleret teknologi med samme diameter til at dyrke LN-krystal af høj optisk kvalitet, en speciel varmebehandlingsproces bruges til at reducere rester af emnet. I 2013nogen foreslog det, som den indre stress, den ydre klemspænding har samme effekt på ttemperaturstabiliteten af ​​den elektro-optiske Q-switching-applikation af LN-krystallen. De udviklede sig en elastisk samlingsteknologi til at overvinde det ydre stressproblem forårsaget af den traditionelle stive fastspænding, og denne teknik er blevet promoveret og anvendt i 1064 nm-serien af ​​lasere.

Samtidig, fordi LN-krystallen har bred lystransmissionsbånd og stor effektiv elektro-optisk koefficient, det kan bruges i mellem-infrarøde bølgebånd lasersystemer, såsom 2 μm og 2,28 μm.

I lang tid, selvom meget arbejdes have blevet udført på LN-krystaller, mangler der stadig systematisk forskning vedr LN’s infrarøde fotorefraktive egenskaber, den iboende laserskadetærskel og dopingens indflydelsesmekanisme på skadestærsklen. Anvendelsen af ​​elektro-optisk Q-switchingaf LN krystal har bragt meget forvirring. Samtidig er sammensætningen af ​​LN-krystaller kompleks, og typerne og mængderne af defekter er rigelige, hvilket resulterer i forskelligece fremstillet af forskellige ovne, forskellige partier og endda forskellige dele af det samme stykke krystal. Der kan være store forskelle i kvaliteten af ​​krystaller. Det er vanskeligt at kontrollere ydeevnekonsistensen af ​​elektro-optiske Q-switchede enheder, hvilket også begrænser anvendelsen af ​​elektro-optisk Q-switching af LN-krystaller til en vis grad.

Højkvalitets LN Pockels celle lavet af WISOPTIC