扇形周期光学超晶格极化晶体的制备方法及极化设备技术

本申请公开了一种扇形周期光学超晶格极化晶体的制备方法及极化设备。该制备方法包括：S100、在超晶格晶体基材的+Z面和‑Z面分别制作第一电极结构和第二电极结构，其中，所述第一电极结构包括多条电极线，所述多条电极线在所述+Z面上排列成放射状的关于Y轴对称的扇形区域；所述第二电极结构包括多个电极区域；S200、根据斜夹角对所述多条电极线进行划分，形成多个子电极线组；S300、分别控制每个所述子电极线组的极化条件从而对所述超晶格晶体基材进行极化，即可获得所述扇形周期光学超晶格极化晶体。该制备方法可以获得均匀同周期占空比的扇形周期光学超晶格极化晶体器件，大大提高器件的光光转换效率。

Fabrication and polarization equipment of sector periodic optical superlattice polarized crystals

The present application discloses a preparation method and a polarization device of a sector periodic optical superlattice polarized crystal. The preparation method includes: S100, superlattice crystal substrate + Z plane and Z plane respectively to fabricate the first electrode structure and the second electrode structure, in which the first electrode structure includes a plurality of electrode lines, which are arranged in a radial sector area with Y-axis symmetry on the + Z plane; the second electrode structure includes a plurality of electrode regions; S200, according to the inclined clamp. The fan-shaped periodic optical superlattice polarized crystal can be obtained by dividing the multiple electrode lines into several sub-electrode line groups at an angle, and controlling the polarization conditions of each sub-electrode line group separately so as to polarize the substrate of the superlattice crystal. The preparation method can obtain sector periodic optical superlattice polarized crystal devices with uniform duty cycle, and greatly improve the optical conversion efficiency of the devices.

【技术实现步骤摘要】
扇形周期光学超晶格极化晶体的制备方法及极化设备
本申请涉及一种扇形周期光学超晶格极化晶体的制备方法及极化设备，属于晶体光学器件领域。
技术介绍
准相位匹配(QPM)技术是非线性光学中的一种重要的相位匹配技术。它具有很多的技术优势，其制作的光学超晶格极化晶体是光频率转换、光参量转换领域的重要材料，同时可以通过灵活的畴结构设计，满足不同应用场景下的需求。QPM技术的最大优点可以利用非线性材料的最大非线性系数，并可以使那些利用BPM技术无法实现相位匹配的晶体和通光波段得以实现频率变换，拓宽了非线性频率变换的范围，增加了调谐方式。扇形周期结构光学超晶格极化晶体是指将反转畴做成“扇形”结构，畴壁与Y轴有一定的倾斜夹角，这样晶体沿Y轴方向极化周期就保持连续的变化，从而在应用过程中，只需调整泵浦光束和周期极化晶体的相对位置，就可方便地实现波长的连续可调谐输出。扇形周期光学超晶格极化晶体器件是高端可调谐变频激光器的核心晶体器件，可以通过倍频、和频、差频、光参量振荡等多种光学频率转换方法，在光学检测、光电对抗等领域有着重要的作用。但是在实际工艺中，由于反转畴为扇形结构，即电极结构与Y轴之间的倾斜夹角不同，在统一极化过程中，导致了畴域扩张速度不同，夹角越大，扩张速度越快，使得扇形周期结构的同周期占空比不一致，从而影响整个光学超晶格极化晶体器件的使用效率。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，提供了一种扇形周期光学超晶格极化晶体的制备方法，通过该方法可以获得均匀同周期占空比的扇形周期光学超晶格极化晶体器件，大大提高器件的光光转换效率。一种扇形周期光学超晶格极化晶体的制备方法，至少包括以下步骤：S100、在超晶格晶体基材的+Z面和-Z面分别制作第一电极结构和第二电极结构；其中，所述第一电极结构包括多条电极线，所述多条电极线在所述+Z面上排列成放射状的关于Y轴对称的扇形区域；所述第二电极结构包括多个电极区域；S200、根据斜夹角对所述多条电极线进行划分，形成多个子电极线组，每个所述子电极线组中至少包括一根所述电极线，所述子电极线组与所述电极区域相对应；S300、分别控制每个所述子电极线组的极化条件从而对所述超晶格晶体基材进行极化，即可获得所述扇形周期光学超晶格极化晶体；其中，所述斜夹角是指所述电极线与Y轴所形成的夹角。可选地，所述按照斜夹角对所述多条电极线进行划分包括：将斜夹角满足预设角度区间的电极线划分成一个子电极线组。可选地，所述预设角度区间的跨度≤0.5°；优选地，所述预设角度区间的跨度为定值。可选地，所述超晶格晶体基材包括铌酸锂晶体、近铌酸锂晶体、钽酸锂晶体、近钽酸锂晶体、磷酸钛氧钾晶体、锗酸硼锂晶体、砷酸钛氧铷晶体中的任一种。可选地，所述超晶格晶体基材的厚度≥0.1mm。可选地，所述扇形周期光学超晶格极化晶体的极化周期为2.0μm～200μm，扇形周期的周期跨度≥0.01μm。可选地，所述电极线的宽度为1μm～100μm。可选地，步骤S300包括：采用外加脉冲电压的方法对所述子电极线组进行极化，分别控制每个所述子电极线组的极化条件，即可获得所述扇形周期光学超晶格极化晶体；所述的极化条件包括反转电压、弛豫时间、脉冲个数。可选地，所述分别控制每个所述子电极线组的极化条件包括：分别对每个所述子电极线组施加外加脉冲电压，对不同的子电极线组，所施加的脉冲个数不同。可选地，所述脉冲的个数随所述斜夹角的增大而减小。可选地，还包括：步骤S400、对所述扇形周期光学超晶格极化晶体进行光学级抛光，并根据所需的输入和输出激光在所述扇形周期光学超晶格极化晶体上镀上光学膜层。本申请还提供一种扇形周期光学超晶格极化晶体，根据上述任一项所述的方法制备得到。本申请又提供一种极化设备，其特征在于，包括用于夹持超晶格晶体基材的夹具、多个正电极插针、多个负电极插针、第一分路开关、第二分路开关、控制电路、高压放大器、程序控制设备；所述夹具包括正极夹板和负极夹板；所述正极夹板上设有多个用于使正电极插针穿过的通孔；所述负极夹板上设有多个用于与负极插针接触的凸起；所述正电极插针穿过所述通孔与超晶格晶体基材+Z面上的子电极线组的电极触点一一对应接触；所述负电极插针通过所述凸起与所述超晶格晶体基材-Z面上的电极板的电极触点一一对应接触；所述第一分路开关与正电极插针连接用于控制多个所述正电极插针的通断；所述第二分路开关与负电极插针连接用于控制多个所述负电极插针的通断；所述控制电路与所述高压放大器电连接，用于控制所述正电极插针和所述负电极插针上的电压；所述程序控制设备与所述高压放大器连接，用于控制所述高压放大器。本申请中，“同周期占空比”，是指所制作出的扇形结构极化晶体在相同的周期时所对应的晶体各个区域的占空比。本申请能产生的有益效果包括：本申请所提供的获得均匀同周期占空比的扇形周期光学超晶格极化晶体器件的制备方法，通过对放射状的扇形结构的多根电极线进行划分，形成不同的子电极线组，分别控制每个子电极线组的极化工艺，可获得同周期占空比接近的扇形周期光学超晶格极化晶体，即均匀得同周期占空比，可以应用在可调谐激光输出中，极大地提高激光的光光转换效率。附图说明图1为扇形周期光学超晶格极化晶体的一种制备方法的流程图；图2为第一电极结构和第二电极结构的结构示意图；图3为扇形周期光学超晶格极化晶体的工作状态示意图；图4为扇形周期光学超晶格极化晶体的另一种制备方法的流程图；图5为制备扇形周期光学超晶格极化晶体的设备的结构示意图。部件和附图标记列表：100a超晶格晶体基材；100b扇形周期光学超晶格极化晶体；101子电极线组；1011电极线；201正极夹板；202负极夹板；2021接地端；301正电极插针；302负电极插针；401第一分路开关；402第二分路开关；500控制电路；600高压放大器；700比较电路；701模拟信号；800程序控制设备。具体实施方式下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。实施例1图1为扇形周期光学超晶格极化晶体的一种制备方法的流程图，图2为第一电极结构和第二电极结构的结构示意图，图3为扇形周期光学超晶格极化晶体的工作状态示意图，图4为扇形周期光学超晶格极化晶体的另一种制备方法的流程图；下面结合图1～图4对本实施例进行说明。如图1所示，本申请提供的一种扇形周期光学超晶格极化晶体的制备方法，至少包括以下步骤：S100、在超晶格晶体基材的+Z面和-Z面分别制作第一电极结构和第二电极结构；其中，所述第一电极结构包括多条电极线，所述多条电极线在所述+Z面上排列成放射状的关于Y轴对称的扇形区域；所述第二电极结构包括多个电极区域；S200、根据斜夹角对所述多条电极线进行划分，形成多个子电极线组，每个所述子电极线组中至少包括一根所述电极线，所述子电极线组与所述电极区域相对应；S300、分别控制每个所述子电极线组的极化条件从而对所述超晶格晶体基材进行极化，即可获得所述扇形周期光学超晶格极化晶体；其中，所述斜夹角是指所述电极线与Y轴所形成的夹角。具体地，如图2所示，首先在超晶格晶体基材100a的+Z面布置多条电极线1011，使电极线1011排列成放射状的关于Y轴对称的扇形形状；然后对这些电极线1011按照斜夹角进行区域划分，形成不同的子电极线组101；最本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扇形周期光学超晶格极化晶体的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：S100、在超晶格晶体基材的+Z面和‑Z面分别制作第一电极结构和第二电极结构；其中，所述第一电极结构包括多条电极线，所述多条电极线在所述+Z面上排列成放射状的关于Y轴对称的扇形区域；所述第二电极结构包括多个电极区域；S200、根据斜夹角对所述多条电极线进行划分，形成多个子电极线组，每个所述子电极线组中至少包括一根所述电极线，所述子电极线组与所述电极区域相对应；S300、分别控制每个所述子电极线组的极化条件从而对所述超晶格晶体基材进行极化，即可获得所述扇形周期光学超晶格极化晶体；其中，所述斜夹角是指所述电极线与Y轴所形成的夹角。

【技术特征摘要】
1.一种扇形周期光学超晶格极化晶体的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：S100、在超晶格晶体基材的+Z面和-Z面分别制作第一电极结构和第二电极结构；其中，所述第一电极结构包括多条电极线，所述多条电极线在所述+Z面上排列成放射状的关于Y轴对称的扇形区域；所述第二电极结构包括多个电极区域；S200、根据斜夹角对所述多条电极线进行划分，形成多个子电极线组，每个所述子电极线组中至少包括一根所述电极线，所述子电极线组与所述电极区域相对应；S300、分别控制每个所述子电极线组的极化条件从而对所述超晶格晶体基材进行极化，即可获得所述扇形周期光学超晶格极化晶体；其中，所述斜夹角是指所述电极线与Y轴所形成的夹角。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述按照斜夹角对所述多条电极线进行划分包括：将斜夹角满足预设角度区间的电极线划分成一个子电极线组。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述预设角度区间的跨度≤0.5°；优选地，所述预设角度区间的跨度为定值。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超晶格晶体基材包括铌酸锂晶体、近铌酸锂晶体、钽酸锂晶体、近钽酸锂晶体、磷酸钛氧钾晶体、锗酸硼锂晶体、砷酸钛氧铷晶体中的任一种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超晶格晶体基材的厚度≥0.1mm。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述扇形周期光学超晶格极化晶体的极化周期为2.0μm～200μm，扇形周期的周期跨度≥0.01μm；优选地，所述电极线的宽度为1μm～100μm。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S300包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈怀熹，李广伟，张新彬，冯新凯，古克义，梁万国，黄玉宝，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35