Guide d'onde

Propriété du niobate de lithium


A la fin des années 50, le cristal de niobate de lithium (LiNbO3), initialement appelé columbate de lithium (LiCbO3), était très vite étudié, notamment par les équipes du Bell Téléphone Laboratoires.
Ce cristal aurait été découvert par Zachariasen, un chimiste qui publia ses travaux dans une revue de l'Académie des Sciences Norvégienne en 1928.
Le niobate de lithium est élaboré de manière artificielle par croissance de Czochralski associée à un champ électrique.
Il en résulte un cristal monocristallin non centro-symétrique, c'est à dire que la structure du cristal ne présente aucun centre de symétrie.
En revanche il possède 3 symétries de rotation et 3 symétries miroirs.
Il appartient à la classe cristalline trigonale (classe 3m).
La structure du cristal est une superposition de plans d’oxygènes orthogonaux à un axe cristallographique unique.
Les plans d'oxygène sont composés de trièdres d'oxygène ou d'octaèdres d'oxygène. Les ions niobium et lithium qui composent le cristal ne se trouvent pas dans ces plans d'oxygène, ils sont légèrement excentrés.
Cette structure cristalline confère au niobate de lithium certaines propriétés: il est piézoélectrique, photo élastique, électro-optique, pyroélectrique et ferroélectrique.

La piézoélectricité:
La piézoélectricité traduit le fait qu'une contrainte mécanique appliquée sur un cristal crée dans celui-ci une polarisation, un champ électrique induit et réciproquement.
La polarisation induite varie linéairement avec la contrainte mécanique appliquée et se caractérise par la création d'une différence de potentiel entre les faces du cristal.

L’effet photo élastique :
Elle se traduit par le fait que l'indice de réfraction d'un milieu soit modifié sous l’effet d’un effort extérieur.

L’effet électro-optique:
Il entraine une modification l’indice de réfraction d’un matériau lorsque celui-ci est exposé à un champ électrique.

La pyroélectricité:
Il possède une polarisation spontanée non nulle qui varie avec la température.
La variation de polarisation est réversible au cours du temps lorsque la température revient à son niveau initial.

La ferroélectricité:
A l'instar de la piézoélectricité, la ferroélectricité traduit le fait qu'un certain nombre de matériaux possèdent une polarisation électrique permanente.
Cette polarisation est naturellement présente dans le matériau.
La ferroélectricité dépend de la température de Curie (Tc).
Au-dessus de celle-ci, le matériau n'est plus pyroélectrique et ne possède plus de polarisation spontanée.