介電晶體多種多樣，大體上可以分為：激光晶體、非線性晶體和電光晶體三類。這些多功能的介電晶體材料可以用于制備性能優(yōu)異的集成光學(xué)與光子學(xué)器件。
按幾何形態(tài)的對(duì)稱程度不同，可以將上述晶體劃分為7類：立方晶系、四方晶系、正交晶系、三方晶系、六方晶系，單斜晶系和三斜晶系。他們隸屬3個(gè)不同的晶族，高級(jí)晶族僅包括一個(gè)立方晶系；中級(jí)晶族包括有六方、四方和三方三個(gè)晶系；低級(jí)晶族包括有正交、單斜和三斜三個(gè)晶系。
除六方晶系和三斜晶系的材料還未涉及外，其他五個(gè)晶系的代表性晶體材料與飛秒激光的相互作用情況，作者課題組最近幾年進(jìn)行了較為深入地研究，尤其是在飛秒激光直寫鈮酸鋰晶體上，近幾年有一些進(jìn)展。
在過去的幾年里，作者課題組對(duì)以YAG為代表的立方晶系晶體材料進(jìn)行了研究，利用飛秒激光制備了雙線、包層波導(dǎo)，以及光學(xué)類晶格結(jié)構(gòu)。發(fā)現(xiàn)YAG中雙線波導(dǎo)只能引導(dǎo)特定偏振的光，這可能與立方晶系的高對(duì)稱性有關(guān)（立方體形狀的晶格結(jié)構(gòu)被破壞），導(dǎo)致只能沿一個(gè)特定方向的折射率升高。
四方晶系屬中級(jí)晶族，特征對(duì)稱元素為四重軸，晶胞具有四方柱的形狀。四方晶系沒有立方晶系晶體那么高的對(duì)稱性，飛秒直寫四方晶系中的雙線波導(dǎo)不僅僅可以引導(dǎo)一個(gè)偏振方向的光，這在一定程度上證明了四方晶系的對(duì)稱性要低于立方晶系。
正交晶系又稱斜方晶系，屬于低級(jí)晶族。不含軸次高于2的高次軸，在三個(gè)互相垂直的方向具有二重軸或二重反軸(即鏡面)特征對(duì)稱元素。正交晶系的對(duì)稱性決定了其三個(gè)晶軸基向量長(zhǎng)度不等、取向相互直交。因此飛秒直寫KTP雙線波導(dǎo)可以引導(dǎo)不同偏振的光，也就很好理解了。
單斜晶系屬于低級(jí)晶族，無高次軸且二次對(duì)稱軸和對(duì)稱面均不多于一個(gè)。飛秒直寫單斜晶系晶體的包層波導(dǎo)對(duì)測(cè)試激光的偏振不敏感。
三方晶系在晶體外形或宏觀物性中能呈現(xiàn)出具有惟一高次三重軸或三重反軸特征對(duì)稱元素。與四方晶系和六方晶系同屬于中級(jí)晶族，對(duì)稱程度在七大晶系里面處于中間位置。鈮酸鋰、鉭酸鋰和β-BBO為代表的這些雙折射晶體同屬三方晶系，由于其非線性和雙折射性質(zhì)等，并且晶格結(jié)構(gòu)與其他晶系晶體差別較大，所以飛秒激光加工這些晶體的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)一些獨(dú)特的結(jié)構(gòu)變化和現(xiàn)象。
總之，飛秒激光誘導(dǎo)產(chǎn)生的折射率變化，除了激光自身的參數(shù)之外，還與晶體的對(duì)稱結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。 |
