Fotonika je technologický obor, který pracuje s fotony (kvanty elektromagnetického záření). Její počátek lze spojit s objevem LASERu v roce 1960. V praxi se můžeme s fotonikou potkat např. v optických senzorech, LIDARech, různých aplikacích laseru (laserových tiskárnách), apod. Rozvoji fotoniky zatím brání hlavně absence vhodných materiálů, jedním z perspektivních je niobičan lithný, LiNbO3.[1,2]
Niob, Nb, je přechodný kov z páté skupiny PSP. Jde o poměrně vzácný prvek, jeho izlace v čistém stavu je náročná.
Niobičnan lithný, LiNbO3, je uměle připravená sloučenina. První příprava byla publikován již v roce 1949.[3] V té době byl ještě niob označován (v Evropě se už zpravidla používal název niob) jako columbium (Cb).
Je to bezbarvá pevná látka, nerozpustná ve vodě. Krystaluje v trigonální soustavě, krystaly jsou piezoelektrické a fotoelastické. V rozmezí vlnových délek 350–5200 nm je průhledný.
LiNbO3 se jeví jako velice zajímavý materiál pro fotoniku, protože dokáže pracovat s velmi širokým rozmezím vlnových délek elektromagnetického záření.
Také vykazuje fotoelektrický jev, což znamená, že se jeho index lomu mění v závislosti na působení mechanických sil.
Jedna ze zajímavých možných aplikací takového materiálu je při vývoji navigace pro předměty mimo Zemi. Na Zemi je možné využít systém GPS, ale např. pro vozítka na Měsíci nebo Marsu už to nelze. Je proto nutné vyvinout navigaci, která se obejde bez externích signálů.
K tomuto je možno využít fotonické čipy z niobičnanu lithného, pokud do cívky z tenkého vlákna pustíme dva paprsky laseru, jeden ve směru hodinových ručiček a druhý v opačném, budeme při pohybu cívky, v souladu s teorií relativity, pozorovat rozdílnou optickou dráhu. Na základě rozdílu v době, kterou paprsky potřebují na průchod cívkou lze zjistit směr a rychlost pohybu. Pokud známe výchozí bod, můžeme pak rekonstruovat celou trajektorii.
Niobičnan lithý může mít pro fotoniku podobný význam, jako křemík pro elektroniku. Křemík je stále první volbou při konstrukci elektronických zařízení, ale pro využití ve fotonice má spoustu omezení.