一种制备周期极化畴反转结构晶体的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种制备周期极化畴反转结构晶体的装置，包括真空腔，真空腔的底部设置有样品台，样品台上设置有铁电晶体，铁电晶体的底面刻蚀有周期性电极，周期性电极接地，铁电晶体的上方设置有电晕线和激光分束装置，电晕线连接气体源和高压电源，激光分束装置连接激光器，激光器通过激光分束装置将若干束激光射向铁电晶体顶面。本实用新型专利技术通过增加激光诱导降低了铁电晶体的矫顽电场，从而降低极化电压的峰值，实现较低电压下的极化，降低了极化过程中铁电晶体被击穿的可能性，提升生产过程中的良品率。

A Device for Preparing Periodically Polarized Domain Inversion Crystals

【技术实现步骤摘要】
一种制备周期极化畴反转结构晶体的装置
本技术涉及一种制备周期极化畴反转结构晶体的装置，属于周期极化畴反转晶体的制备领域。
技术介绍
晶体铁电畴的周期性极化反转可以简便并且有效的实现准相位匹配，它作为获得高效倍频光输出的重要手段，已被广泛的应用于激光倍频、光参量振荡等非线性光学领域，是高密度光学存储、光通讯以及激光测量等应用中所需光源的核心组成部分。目前制备周期极化畴反转晶体最常用的方法是外加电场法，通过制作周期性掩膜版将周期性电极转刻到晶体+C面，随后外加电压进行极化，从而实现晶体的周期极化畴反转。在文献（M.Yamada,N.Nada,M.Saitoh,andK.Watanabe,First-orderquasi-phasematchedLiNbO3waveguideperiodicallypoledbyapplyinganexternalfieldforefficientbluesecond-harmonicgeneration,Appl.Phys.Lett.,vol.62,no.5,1993,pp.435-436）中首次实现了外加电场法制备周期性畴结构的晶体。文中在晶体+C面加周期性电极并接地，晶体-C面加平板铝电极并施加脉冲电压，从而在晶体中产生高压电场，制备出了0.2mm厚的周期极化畴结构的铌酸锂晶体。外加电场法极化电压的峰值较高，极化过程中存在铁电晶体被击穿的可能性，良品率较低。
技术实现思路
本技术提供了一种制备周期极化畴反转结构晶体的装置，解决了极化过程中存在铁电晶体被击穿的可能性，良品率较低的问题。为了解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：一种制备周期极化畴反转结构晶体的装置，包括真空腔，真空腔的底部设置有样品台，样品台上设置有铁电晶体，铁电晶体的底面刻蚀有周期性电极，周期性电极接地，铁电晶体的上方设置有电晕线和激光分束装置，电晕线连接气体源和高压电源，激光分束装置连接激光器，激光器通过激光分束装置将若干束激光射向铁电晶体顶面。激光分束装置包括分光棱镜和若干平面镜，激光通过分光棱镜分束，每束激光通过平面镜反射到铁电晶体顶面。激光分束装置为等距分束光纤。电晕线为S型电晕线或螺旋型电晕线。S型电晕线的两端从真空腔侧壁引出。螺旋型电晕线向中心处逐步螺旋升高，位于中心的一端从真空腔顶部引出，另一端从从真空腔侧壁引出。真空腔包括腔体以及与腔体连通的真空泵。样品台上开设有通道，通道的一端朝向铁电晶体底面，通道的另一端连接真空泵。还包括控制铁电晶体温度的温控装置。本技术所达到的有益效果：本技术通过增加激光诱导降低了铁电晶体的矫顽电场，从而降低极化电压的峰值，实现较低电压下的极化，降低了极化过程中铁电晶体被击穿的可能性，提升生产过程中的良品率。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为S形电晕线结构的示意图；图3为螺旋形电晕线结构的示意图；图4为第一种激光分束装置的示意图；图5为第二种激光分束装置的示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。如图1所示，一种制备周期极化畴反转结构晶体的装置，包括真空腔1，真空腔1的底部设置有样品台2，样品台2上设置有铁电晶体3，铁电晶体3的底面刻蚀有周期性电极4，周期性电极4接地，铁电晶体3的上方设置有电晕线9和激光分束装置，电晕线9连接气体源8和高压电源7，激光分束装置连接激光器11，激光器11通过激光分束装置将若干束激光射向铁电晶体3顶面。真空腔1包括腔体以及与腔体连通的真空泵6，真空腔1用以提供电晕放电所需绝缘环境，与腔体连通的真空泵6实现真空度范围为10-4-1大气压。样品台2用以放置铁电晶体3，样品台2上开设有通道5，通道5的一端朝向铁电晶体3底面，通道5的另一端连接位于真空腔1外的真空泵6，该真空泵6可实现的真空度范围为10-6-1大气压，用于加强电绝缘。上述制备周期极化畴反转结构晶体的装置还包括控制铁电晶体3温度的温控装置10；温控装置10包括连接样品台2为样品台2加热的加热器、位于铁电晶体3附近的温度传感器以及稳定铁电晶体3温度的反馈电路，或者温控装置10包括位于连接样品台2附件的辐射加热器、位于铁电晶体3附近的温度传感器以及稳定铁电晶体3温度的反馈电路。铁电晶体3的周期性电极4涂覆绝缘膜，将周期性电极4与真空腔1环境隔绝。电晕线9采用规则圆柱形状，由内部金属管和外部绝缘层组成，金属管内径范围为1-10mm，外径范围为1-100mm。外部绝缘层包覆金属管形成绝缘管并将外层接地。电晕线9为S型电晕线或螺旋型电晕线。S型电晕线如图2所示，S型电晕线的两端从真空腔1侧壁引出；螺旋型电晕线如图3所示，螺旋型电晕线向中心处逐步螺旋升高，位于中心的一端从真空腔1顶部引出，另一端从从真空腔1侧壁引出；上述两种电晕线9能够更加有效地在铁电晶体3表面实现均匀电荷分布。电晕线9连接位于真空腔1外的高压电源7与气体源8，通过高压电源7提供电压达到极化所需的电场强度，高压电源7可提供电压范围为0.5-100KV；气体源8包括一个储气罐、气流控制器以及气体温度控制器，储气罐中存储的为惰性气体，如氮气，惰性气体的流速控制在0-100L/min内。如图4所示，激光分束装置包括分光棱镜12和若干平面镜13，产生的激光经过光纤后保持良好的相干性，然后通过分光棱镜12分束，每束激光通过平面镜13反射到铁电晶体3顶面；图中激光分束装置为与真空腔1内，通过支架设置两个相对的平面镜13，即激光通过分光棱镜12分成两束，两束激光分别通过两个平面镜13反射到铁电晶体3顶面，在铁电晶体3顶面发生干涉。如图5所示，激光分束装置为等距分束光纤14，等距分束光纤14的出射端伸入真空腔1内，并且朝向铁电晶体3顶面，激光通过等距分束光纤14分成两束，每束激光射到铁电晶体3顶面，在铁电晶体3顶面发生干涉，等距分束光纤14的其他部分位于真空腔1外。上述装置经由真空泵6维持真空腔1的真空程度，再由气体源8供给保护气。在充满保护气体的腔体内，激光器11产生的激光束照射到铁电晶体3上并降低其矫顽电场，从而降低了极化所需电压的峰值。随后，电晕线9通过高压电源7施加的高压电产生电晕放电，并与铁电晶体3底面的周期性电极4共同作用使得铁电晶体3发生极化畴反转。由于激光束照射下的铁电晶体3的矫顽电场降低，降低了晶体极化所需电压，同时降低了晶体在极化过程中由于极化电压过高而被击穿的可能性，提升了良品率。以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备周期极化畴反转结构晶体的装置，其特征在于：包括真空腔，真空腔的底部设置有样品台，样品台上设置有铁电晶体，铁电晶体的底面刻蚀有周期性电极，周期性电极接地，铁电晶体的上方设置有电晕线和激光分束装置，电晕线连接气体源和高压电源，激光分束装置连接激光器，激光器通过激光分束装置将若干束激光射向铁电晶体顶面。

【技术特征摘要】
1.一种制备周期极化畴反转结构晶体的装置，其特征在于：包括真空腔，真空腔的底部设置有样品台，样品台上设置有铁电晶体，铁电晶体的底面刻蚀有周期性电极，周期性电极接地，铁电晶体的上方设置有电晕线和激光分束装置，电晕线连接气体源和高压电源，激光分束装置连接激光器，激光器通过激光分束装置将若干束激光射向铁电晶体顶面。2.根据权利要求1所述的一种制备周期极化畴反转结构晶体的装置，其特征在于：激光分束装置包括分光棱镜和若干平面镜，激光通过分光棱镜分束，每束激光通过平面镜反射到铁电晶体顶面。3.根据权利要求1所述的一种制备周期极化畴反转结构晶体的装置，其特征在于：激光分束装置为等距分束光纤。4.根据权利要求1所述的一种制备周期极化畴反转结构晶体的装置，其特征在于：电晕线为...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔剑，徐晨晨，
申请(专利权)人：浙江大学昆山创新中心，
类型：新型
国别省市：江苏,32