一种低温极化系统技术方案

本发明专利技术涉及一种低温极化系统，包括制冷模块、恒温模块、温度调节模块、反转模块、反转控制模块和高压模块；所述制冷模块与恒温模块相互连通；所述温度调节模块分别与制冷模块以及恒温模块连接；所述反转模块放置于恒温模块中，所述反转模块包括反转夹具和极化电极，极化电极设置于反转夹具内，所述反转夹具用于固定待极化晶体，所述极化电极具有与待极化晶体相匹配的周期性结构；所述高压模块用于向反转模块施加极化电压；所述反转模块、反转控制模块和高压模块两两相互连接，反转控制模块接收来自反转模块中的电荷信号，并根据电荷信号自动判断是否触发高压模块向反转模块的极化电极施加极化电压。极施加极化电压。极施加极化电压。

【技术实现步骤摘要】
一种低温极化系统


[0001]本专利技术涉及铁电晶体极化领域，具体涉及一种低温极化系统。

技术介绍

[0002]周期极化磷酸氧钛钾(periodically poled KTP，简称PPKTP)是一种非自然存在的人工晶体，它具有很高的永久性损伤阈值，在室温下运行光折变效应不明显，非线性系数高等优点，广泛用于波长的高效转换。
[0003]PPKTP是极具竞争力的新型短波长光源的核心器件，由于双折射相位匹配存在玻应廷走离效应，限制了非线性转换效率的提高，准相位匹配不存在这样的缺点，它可以在整个晶体长度上实现非临界匹配，因此其相互作用长度不受限制，并且可以获得在晶体的透过范围内整个光谱的谐波输出。
[0004]目前，主要采用高压电场极化技术获得PPKTP晶体，但是由于磷酸氧钛钾(KTP)晶体本身含有金属离子K，因此具有一定的导电性，从而使高压电场极化PPKTP的成品率很低，或者根本无法极化。公开号为US20030102441A1的美国专利技术专利公开了一种利用扫描力显微镜(SFM)实施的扫描探针装置在KTP上形成极化结构的技术方案，其中揭示了在170K低温条件下能够降低KTP的导电率，然而其通过扫描探针装置在KTP上逐个形成极化结构的方式对于生产PPKTP来说效率极其低下。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种低温极化系统，一方面可降低快离子介电晶体材料的电导率，使之与普通介电晶体的电导率相当，另一方面能高效生产周期性极化晶体。
[0006]为实现上述目的，本专利技术通过如下技术方案实现：
[0007]本专利技术提供一种低温极化系统，包括制冷模块、恒温模块、温度调节模块、反转模块、反转控制模块和高压模块；所述制冷模块与恒温模块相互连通；所述温度调节模块分别与制冷模块以及恒温模块连接；所述反转模块放置于恒温模块中，所述反转模块包括反转夹具和极化电极，极化电极设置于反转夹具内，所述反转夹具用于固定待极化晶体，所述极化电极具有与待极化晶体相匹配的周期性结构；所述高压模块用于向反转模块施加极化电压；所述反转模块、反转控制模块和高压模块两两相互连接，反转控制模块接收来自反转模块中的电荷信号，并根据电荷信号自动判断是否触发高压模块向反转模块的极化电极施加极化电压。
[0008]进一步地，所述极化电极设置于待极化晶体的两侧；两侧的极化电极至少有一侧具有周期性结构。
[0009]进一步地，所述极化电极为金属电极或液体电极中的任意一种。
[0010]进一步地，所述金属电极包括导电区、绝缘液体以及第一O型圈，所述导电区设置于待极化晶体表面，所述导电区可根据极化需求设置为周期性结构或平面结构，所述绝缘液体浸没整个导电区101并密封在第一O型圈内；所述绝缘液体包括绝缘油以及均匀散布在
绝缘油中的防冻颗粒；所述绝缘油为矿物绝缘油、合成绝缘油和植物油中的任意一种或几种，所述防冻颗粒为聚酰亚胺颗粒、聚酰胺酰亚胺颗粒、超高分子量聚乙烯颗粒中的任意一种或几种；
[0011]进一步地，所述液体电极包括绝缘区、导电液体以及第二O型圈，所述绝缘区设置于待极化晶体表面，所述绝缘区可根据极化需求设置为周期性结构或长条镂空结构，所述导电液体浸没整个绝缘区并密封在第二O型圈内；所述导电液体包括液氮以及均匀散布在液氮中的金属纳米颗粒，所述金属纳米颗粒为Au纳米颗粒、Ag纳米颗粒、Al纳米颗粒、Cu纳米颗粒中的任意一种或几种。
[0012]进一步地，所述恒温模块的工作温度为
‑
150到
‑
100摄氏度。
[0013]进一步地，所述反转控制模块包括积分器以及与积分器连接的比较器，积分器连接于极化电极，比较器连接于高压模块，所述积分器用于对所述极化电极上的电荷进行积分，所述比较器设置有电荷预设值。
[0014]进一步地，所述高压模块包括波形发生器以及与波形发生器电连接的高压放大器，所述波形发生器包括触发器，所述高压放大器包括电极引线，所述电极引线连接于极化电极。
[0015]进一步地，所述高压放大器施加的极化电压为1
‑
25KV/mm。
[0016]进一步地，所述待极化晶体为铁电晶体，所述铁电晶体包括KTP、SLT、LN中的任意一种。
[0017]本专利技术具有如下有益效果：
[0018]1、本专利技术提供一种低温极化系统，通过低温极化方法降低了快离子介电晶体材料的电导率，同时，通过制冷模块、恒温模块、温度调节模块、反转模块、反转控制模块和高压模块相互配合，实现了生产周期性极化晶体的自动化，大大提高了周期性极化晶体的生产效率。
[0019]2、本专利技术对反转模块做了大量优化，实现了在低温环境下使用金属电极或液体电极对待极化晶体的极化，特别是在
‑
150摄氏度至
‑
100摄氏度环境下对待极化晶体的极化。
[0020]3、本专利技术通过积分器与比较器的配合，实现了极化的自动化，自动化成本低，效率高。
[0021]4、本专利技术的恒温模块结构简单，制冷效果好，并通过计算机与多种传感器的配合，实现了自动恒温的技术效果。
附图说明
[0022]附图1是本专利技术的低温极化系统的整体结构示意图；
[0023]附图2是本专利技术的恒温腔室的整体结构示意图；
[0024]附图3是本专利技术反转模块中反转电极的周期性结构在待反转电极上侧的结构示意图；
[0025]附图4是本专利技术反转模块中反转电极的周期性结构在待反转电极下侧的结构示意图；
[0026]附图5是本专利技术反转模块中反转电极的周期性结构在待反转电极两侧的结构示意图。
[0027]图中附图标记表示为：
[0028]1、液氮罐体；2、液氮抽泵；3、流量计；4、第一加热器；5、计算机；6、控制电路；7、用户界面；8、恒温腔室；81、外腔壁；82、外腔；83、内腔；84、开口；9、反转夹具；10、极化电极；101、导电区；102、绝缘液体；103、第一O型圈；104、绝缘区；105、导电液体；106、第二O型圈；11、温度传感器；12、压力传感器；13、第二加热器；14、氮气阀；15、积分器；16、比较器；17、波形发生器；18、高压放大器；19、电极引线；20、触发器。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施例来对本专利技术进行详细的说明。
[0030]如图1所示，本专利技术提供一种低温极化系统，包括制冷模块、恒温模块、温度调节模块、反转模块、反转控制模块和高压模块；所述制冷模块与恒温模块相互连通；所述温度调节模块分别与制冷模块以及恒温模块连接，温度调节模块可获取恒温模块实时的温度检测结果，并根据获得的温度检测结果及时调节制冷模块的制冷效果；所述反转模块放置于恒温模块中，所述反转模块包括反转夹具9和极化电极10，所述反转夹具9用于固定待极化晶体，所述极化电极10具有与待极化晶体相匹配的周期性结构；所述高压模块用于向反转模块施加极化电压；所述反转模块、反转控制模块和高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温极化系统，其特征在于：包括制冷模块、恒温模块、温度调节模块、反转模块、反转控制模块和高压模块；所述制冷模块与恒温模块相互连通；所述温度调节模块分别与制冷模块以及恒温模块连接；所述反转模块放置于恒温模块中，所述反转模块包括反转夹具(9)和极化电极(10)，极化电极(10)设置于反转夹具(9)内，所述反转夹具(9)用于固定待极化晶体，所述极化电极(10)具有与待极化晶体相匹配的周期性结构；所述高压模块用于向反转模块施加极化电压；所述反转模块、反转控制模块和高压模块两两相互连接，反转控制模块接收来自反转模块中的电荷信号，并根据电荷信号自动判断是否触发高压模块向反转模块的极化电极(10)施加极化电压。2.如权利要求1所述的一种低温极化系统，其特征在于：所述极化电极(10)设置于待极化晶体的两侧；两侧的极化电极(10)至少有一侧具有周期性结构。3.如权利要求2所述的一种低温极化系统，其特征在于：所述极化电极(10)为金属电极或液体电极中的任意一种。4.如权利要求3所述的一种低温极化系统，其特征在于：所述金属电极包括导电区(101)、绝缘液体(102)以及第一O型圈(103)，所述导电区(101)设置于待极化晶体表面，所述导电区(101)可根据极化需求设置为周期性结构或平面结构，所述绝缘液体(102)浸没整个导电区101并密封在第一O型圈(103)内；所述绝缘液体(102)包括绝缘油以及均匀散布在绝缘油中的防冻颗粒；所述绝缘油为矿物绝缘油、合成绝缘油和植物油中的任意一种或几种，所述防冻颗粒为聚酰亚胺颗粒、聚酰胺酰亚胺颗粒、超高分子量聚乙烯颗粒中的任意一种或几种。5.如权利要求3所述的一种低温极化系统，其特征在于：所述液体电极包括绝缘区(104)、导电液体(105)以及第二O型圈(106)，所述绝缘区(104)设置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁万国，冯新凯，陈怀熹，张新彬，古克义，李广伟，黄玉宝，邓亦斐，
申请(专利权)人：福建中科晶创光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：