Litiumniobat (LiNbO₃, forkortet til LN) er en multifunksjonell og flerbruks kunstig krystall hvilken integrerer utmerket elektrooptisk, akusto-optisk, elastisk-optisk, piezoelektrisk, pyroelektrisk, fotobrytende effekt og andre fysiske egenskaper. LN-krystall tilhører det trigonale krystallsystemet, med ferroelektrisk fase ved romtemperatur, 3m punktgruppe, og R3c romgruppe. I 1949 syntetiserte Matthias og Remeika LN-enkeltkrystall, og i 1965 dyrket Ballman en større LN-krystall.

In 1970-tallet LN crystals begynte å bli brukt i fremstillingen av elektro-optiske Q-brytere. LN-krystaller har fordelene med ingen utflytende, lav halvbølgespenning, lateral modulering, enkle å lage elektroder, praktisk bruk og vedlikehold, etc., men de er utsatt for fotorefraktive endringer og har lave laserskadeterskler. Samtidig fører vanskeligheten med å lage krystaller av høy optisk kvalitet til ujevn krystallkvalitet. I lang tid,LN-krystaller har kun blitt brukt i noen lav eller medium effekt 1064 nm lasersystemer.

For å løse problem med fotobrytende effekt, mye arbeids have blitt utført. Fordi den ofte brukte LN-krystallener utviklet av eutektisk forhold av samme sammensetning av fast-væske stat, ther er defekter som litium vakanser og anti-niob i krystallen. Det er enkelt å justere krystallegenskapene ved å endre sammensetning og doping. I 1980,den’s fant at doping LN-krystaller med et magnesiuminnhold på mer enn 4,6 mol% økers de fotoskadebestandighet med mer enn én størrelsesorden. Andre anti-fotobrytende dopede LN-krystaller er også utviklet, slik som sink-dopet, skandium-dopet, indium-dopet, hafnium-dopet, zirkonium-dopet, etc. Fordi dopet LN har dårlig optisk kvalitet, og forholdet mellom fotorefraksjon og laserskade er mangel på forskning, det har ikke vært mye brukt.

Å løse problemene som eksisterer i veksten av LN-krystaller med stor diameter og høy optisk kvalitet, forskere utviklet et datakontrollsystem i 2004, som bedre løste problemet med alvorlig etterslep i kontroll under veksten av store størrelser LN. Nivået av lik diameterkontroll har blitt kraftig forbedret, noe som overvinner den plutselige endringen i diameter forårsaket av dårlig kontroll av krystallvekstprosessen, og forbedrer den optiske jevnheten til krystallen betydelig. Den optiske ensartetheten til 3 tommerkap LN-krystall er bedre enn 3×10⁻⁵ cm⁻¹.

I 2010, forskers foreslått at spenningen i LN-krystallen er hovedårsaken til den dårlige temperaturstabiliteten til LN elektro-optisk Q-bryter. På grunnlag av datamaskinen-kontrollert teknologi med lik diameter for å dyrke LN-krystall av høy optisk kvalitet, en spesiell varmebehandlingsprosess brukes for å redusere rester av emnet. I 2013,noen foreslo det, som det indre stresset, den ytre klemspenningen har samme effekt på ttemperaturstabiliteten til den elektro-optiske Q-switch-applikasjonen til LN-krystallen. De utviklet seg an elastisk monteringsteknologi for å overvinne det ytre stressproblemet forårsaket av den tradisjonelle stive klemmen, og denne teknikken har blitt promotert og brukt i 1064 nm-serien med lasere.

Samtidig, fordi LN-krystallen har bred lysoverføringsbånd og stor effektiv elektrooptisk koeffisient, den kan brukes i mellominfrarøde bølgebåndlasersystemer, for eksempel 2 μm og 2,28 μm.

I lang tid, selv om mye arbeids have blitt utført på LN-krystaller mangler det fortsatt systematisk forskning på LN’s infrarøde fotorefraktive egenskaper, den iboende laserskadeterskelen og påvirkningsmekanismen til doping på skadeterskelen. Anvendelsen av elektro-optisk Q-switchingav LN-krystall har ført til mye forvirring. Samtidig er sammensetningen av LN-krystaller kompleks, og typene og mengdene av defekter er rikelig, noe som resulterer i forskjelligece produsert av forskjellige ovner, forskjellige partier, og til og med forskjellige deler av det samme stykke krystall. Det kan være store forskjeller i kvaliteten på krystaller. Det er vanskelig å kontrollere ytelseskonsistensen til elektro-optiske Q-svitsjede enheter, noe som også begrenser bruken av elektro-optisk Q-svitsjing av LN-krystaller til en viss grad.

Høykvalitets LN Pockels celle laget av WISOPTIC