【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及非线性光学晶体器件，更具体的说是涉及ktp晶体的并联点触式周期电极图案、周期极化装置及方法。
技术介绍
1、周期极化晶体是指通过人为地对铁电晶体内部的电畴进行周期性反转，形成具有交替方向且均匀间隔的铁电畴结构，从而实现对其非线性系数的周期调制，达到补偿由于折射率色散产生的相位失配的目的，使其最大非线性光学系数利用率最大化，最终获得接近完全相位匹配的频率转换效率。周期极化晶体可以基于准相位匹配技术通过倍频、和频、差频、参量转换及参量振荡等过程实现晶体透光范围的高效波长转换，因此可被广泛应用于激光和量子信息技术等领域。
2、基于光刻的周期性电极图案，通过给ktp晶体自发极化方向施加超过晶体矫顽场的高压脉冲进行其内部铁电畴的周期性反转，是目前常用的制备ppktp晶体的方法。
3、一般畴反转过程主要分为五个阶段，分别为反转畴形核、纵向生长、相邻畴合并、横向扩展、形成稳定的电畴结构，在周期极化过程中横向扩展阶段往往决定周期畴结构的质量，而影响横向扩展阶段的主要因素就是电场的大小选择与分布均匀性。
4、目前有两种ppktp器件制备方案，第一种是在-100℃下提高晶体电阻率进行极化，第二种为通过rb+-k+交换，形成周期性的表面电阻率差异在常温下进行极化；这两种方案中ktp的矫顽场均超过了常规ktp晶体的矫顽场2kv/mm，其中前者约为12kv/mm，后者约为3.4kv/mm，因此需要加载与矫顽场相近甚至更高的电场，且以上两种方案在使用超过矫顽场的高压脉冲完成畴反转前三个阶段后，继续使用相同高
5、另外，目前常用于周期极化ktp晶体制备的电极图案为单线触发的整个覆盖晶体表面的光栅电极图案，这一定程度上会造成电极边缘与中心区域的电场分布不均匀；针对这一问题，现有方案是采用kcl溶液覆盖整个光栅电极进行电场加载的方式，但需要有密封性优秀的夹具，且过程较繁琐，同时对光栅电极之间的绝缘层的完整性要求很高，否则会在设计的非反转区域引起畴反转，影响周期极化结果。
6、因此，如何完成ktp晶体反转畴的纵向贯穿生长以及横向的均匀扩展，同时获得+z面和-z面无明显差异的周期畴形貌，最终实现高质量ppktp晶体的制备是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种ktp晶体的并联点触式周期电极图案、周期极化装置及方法以解决
技术介绍
中提到的部分技术问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、ktp晶体的并联点触式周期电极图案，包括第一电极和第二电极，第一电极和第二电极分别设于ktp晶体基片的-z面和+z面上；
4、第一电极包括若干个间隔并排设置的框型电极；
5、第二电极为金属电极；
6、框型电极包括第一带半圆电极部、第二带半圆电极部和条状电极部，条状电极部置于第一带半圆电极部和第二带半圆电极部之间，第一带半圆电极部通过条状电极部与第二带半圆电极部电连接；
7、第一带半圆电极部和第二带半圆电极部均由半径为r的半圆和长宽分别为2r、r的长方形组成；
8、条状电极部包括多个条状电极，相邻条状电极间为等宽空隙。
9、优选的，并排设置的相邻框型电极的间隔与相邻条状电极间的等宽空隙相等。
10、优选的，第一电极的各个框型电极的边缘与ktp晶体的边缘为等宽均匀空隙。
11、优选的，第一电极的空隙部分均填充光刻胶。
12、优选的，条状电极部的各条状电极均与ktp晶体的y向平行。
13、优选的，条状电极部的单个条状电极的宽度与相邻条状电极间的等宽空隙宽度之比为1:5～1:1，并且单个条状电极的宽度为1～200μm；
14、第一带半圆电极部和第二带半圆电极部的半圆半径r为0.5mm～1mm；
15、第一电极和第二电极的厚度为50～500nm；
16、ktp晶体的基片厚度为0.5mm～1mm；
17、第一电极的各个框型电极的边缘与ktp晶体的边缘的等宽均匀空隙的宽度为0.5～2mm；
18、填充光刻胶的厚度为0.5-5μm。
19、ktp晶体的周期极化装置，基于所述的ktp晶体的并联点触式周期电极图案，包括信号发生器、高压放大器、设有并联点触式周期电极图案的ktp晶体和示波器；
20、信号发生器的一端通过高压放大器分别与ktp晶体的第一电极的间隔并排设置的框型电极和电阻r2连接，ktp晶体的第二电极与电阻r1串联后与信号发生器的另一端连接，电阻r2与电阻r3串联后与信号发生器的另一端连接；
21、信号发生器发出任意波形脉冲，经过高压放大器放大脉冲信号并输出高压，通过与间隔并排设置的框型电极一一对应且并联连接的探针施加在设有并联点触式周期电极图案的ktp晶体上，示波器通过电压差分探头分别连接电阻r1和电阻r3的两端，分别监测电阻r1和电阻r3的电压波形，实现对极化过程中ktp晶体上加载电压与流经电流的监测。
22、ktp晶体的周期极化方法，基于所述的ktp晶体的周期极化装置，包括：
23、信号发生器发出任意波形脉冲，经过高压放大器放大脉冲信号并输出高压，通过与间隔并排设置的框型电极一一对应且并联连接的探针施加在设有并联点触式周期电极图案的ktp晶体上；
24、设置输出高压脉冲参数，即极化参数，极化参数包括脉冲电压、脉冲宽度、弛豫时间、脉冲数量；
25、根据设置脉冲宽度、压电常数和ktp晶体流经电流，计算压电常数为2时所需极化的面积、极化所需的电荷量、极化所需要的时间和所需加载的高压脉冲数量，并完成高压脉冲电压加载
26、测试ktp晶体的实际压电常数值，设置直流电压值，加载直流电压于ktp晶体第一电极和第二电极对ktp晶体进行极化，在每次加载直流电压完成后，判断ktp晶体是否完成周期极化，若还未完成周期极化，则重复此步骤直至完成ktp晶体的周期极化。
27、优选的，在每次加载直流电压完成后，判断是否完成周期极化的条件为：
28、-0.2≤d″33≤0.2
29、其中，d″33为每次直流电压加载完成后测得的实际压电常数d33值；若满足条件，则结束直流电压加载。
30、优选的，当压电常数d33＝2时，极化所需的面积为：
31、
32、其中，d′33为ktp晶体测得的初始d33值，s0为d33＝0时极化所需的面积；
33、ktp晶体极化所需的电荷量为：
34、q＝ps·本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.KTP晶体的并联点触式周期电极图案，其特征在于，包括第一电极和第二电极，第一电极和第二电极分别设于KTP晶体基片的-Z面和+Z面上；
2.根据权利要求1所述的KTP晶体的并联点触式周期电极图案，其特征在于，并排设置的相邻框型电极的间隔与相邻条状电极间的等宽空隙相等。
3.根据权利要求1所述的KTP晶体的并联点触式周期电极图案，其特征在于，第一电极的各个框型电极的边缘与KTP晶体的边缘为等宽均匀空隙。
4.根据权利要求1所述的KTP晶体的并联点触式周期电极图案，其特征在于，第一电极的空隙部分均填充光刻胶。
5.根据权利要求1所述的KTP晶体的并联点触式周期电极图案，其特征在于，条状电极部的各条状电极均与KTP晶体的Y向平行。
6.根据权利要求3和4所述的KTP晶体的并联点触式周期电极图案，其特征在于，条状电极部的单个条状电极的宽度与相邻条状电极间的等宽空隙宽度之比为1:5～1:1，并且单个条状电极的宽度为1～200μm；
7.KTP晶体的周期极化装置，其特征在于，基于权利要求1-6任意一项所述的KTP晶体的
8.KTP晶体的周期极化方法，其特征在于，基于权利要求7所述的KTP晶体的周期极化装置，包括：
9.根据权利要求8所述的的KTP晶体的周期极化方法，其特征在于，在每次加载直流电压完成后，判断是否完成周期极化的条件为：
10.根据权利要求8所述的KTP晶体的周期极化方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.ktp晶体的并联点触式周期电极图案，其特征在于，包括第一电极和第二电极，第一电极和第二电极分别设于ktp晶体基片的-z面和+z面上；
2.根据权利要求1所述的ktp晶体的并联点触式周期电极图案，其特征在于，并排设置的相邻框型电极的间隔与相邻条状电极间的等宽空隙相等。
3.根据权利要求1所述的ktp晶体的并联点触式周期电极图案，其特征在于，第一电极的各个框型电极的边缘与ktp晶体的边缘为等宽均匀空隙。
4.根据权利要求1所述的ktp晶体的并联点触式周期电极图案，其特征在于，第一电极的空隙部分均填充光刻胶。
5.根据权利要求1所述的ktp晶体的并联点触式周期电极图案，其特征在于，条状电极部的各条状电极均与ktp晶体的y向平行。
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋旭东，何小玲，赵炜迪，张昌龙，宋红岩，吴文渊，王金亮，周海涛，左艳彬，安雪碧，
申请(专利权)人：桂林百锐光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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