介电晶体多种多样，大体上可以分为：激光晶体、非线性晶体和电光晶体三类。这些多功能的介电晶体材料可以用于制备性能优异的集成光学与光子学器件。

按几何形态的对称程度不同，可以将上述晶体划分为7类：立方晶系、四方晶系、正交晶系、三方晶系、六方晶系，单斜晶系和三斜晶系。他们隶属3个不同的晶族，高级晶族仅包括一个立方晶系；中级晶族包括有六方、四方和三方三个晶系；低级晶族包括有正交、单斜和三斜三个晶系。

除六方晶系和三斜晶系的材料还未涉及外，其他五个晶系的代表性晶体材料与飞秒激光的相互作用情况，作者课题组最近几年进行了较为深入地研究，尤其是在飞秒激光直写铌酸锂晶体上，近几年有一些进展。

立方晶系

在过去的几年里，作者课题组对以YAG为代表的立方晶系晶体材料进行了研究，利用飞秒激光制备了双线、包层波导，以及光学类晶格结构。发现YAG中双线波导只能引导特定偏振的光，这可能与立方晶系的高对称性有关（立方体形状的晶格结构被破坏），导致只能沿一个特定方向的折射率升高。

晶格结构

四方晶系

四方晶系属中级晶族，特征对称元素为四重轴，晶胞具有四方柱的形状。四方晶系没有立方晶系晶体那么高的对称性，飞秒直写四方晶系中的双线波导不仅仅可以引导一个偏振方向的光，这在一定程度上证明了四方晶系的对称性要低于立方晶系。

晶格结构

正交晶系

正交晶系又称斜方晶系，属于低级晶族。不含轴次高于2的高次轴，在三个互相垂直的方向具有二重轴或二重反轴(即镜面)特征对称元素。正交晶系的对称性决定了其三个晶轴基向量长度不等、取向相互直交。因此飞秒直写KTP双线波导可以引导不同偏振的光，也就很好理解了。

晶格结构

单斜晶系

单斜晶系属于低级晶族，无高次轴且二次对称轴和对称面均不多于一个。飞秒直写单斜晶系晶体的包层波导对测试激光的偏振不敏感。

晶格结构

三方晶系

三方晶系在晶体外形或宏观物性中能呈现出具有惟一高次三重轴或三重反轴特征对称元素。与四方晶系和六方晶系同属于中级晶族，对称程度在七大晶系里面处于中间位置。铌酸锂、钽酸锂和β-BBO为代表的这些双折射晶体同属三方晶系，由于其非线性和双折射性质等，并且晶格结构与其他晶系晶体差别较大，所以飞秒激光加工这些晶体的时候，会出现一些独特的结构变化和现象。

晶格结构

总之，飞秒激光诱导产生的折射率变化，除了激光自身的参数之外，还与晶体的对称结构有很大关系。

作者简介

陈峰，山东大学物理学院教授、博士生导师。研究方向为光学晶体波导、离子束材料改性、飞秒激光微加工、波导激光、微纳光子学结构等。

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