[发明专利]激光干涉诱导铁电晶体周期畴反转的装置

说明书

技术领域

本发明与铁电畴有关，特别是一种激光干涉诱导铁电晶体周期畴反转的装置，适用于多种波长的诱导光，不受诱导光源、掩膜板尺寸的限制，能有效的降低极化反转电场，用于微米和亚微米量级的微观尺度上精细结构的铁电晶体周期畴反转，有利于制作更为精细、复杂的全光微结构器件，从而广泛应用于准相位匹配非线性光学和新型光学器件等诸多重要领域。

背景技术

周期性极化铌酸锂晶体已广泛应用于激光倍频、光参量振荡等非线性光学以及新光学器件等诸多领域。随着非线性铁电材料的未来发展，例如一阶准相位匹配紫外二次谐波的产生、电光布拉格光栅和光子晶体等，都需要亚微米和纳米量级的周期反转畴。

目前采用激光诱导的方法可以实现铁电晶体畴反转【职亚楠、刘德安、曲伟娟、周煜、刘立人、杭寅，紫外激光诱导近化学计量比钽酸锂晶体铁电畴反转，光学学报，27(12)，2007】，利用石英液体电极提供均匀的外加电场，并允许在加电场的同时进行激光辐照；直流高压电源提供畴反转所需的外电场。利用马赫-曾德干涉光路实现数字全息干涉测量。连续激光聚焦在晶体的表面，在激光辐照的同时沿与晶体自发极化相反的方向施加均匀外电场。在外电场与激光辐照场的共同作用下，辐照区域逐渐发生畴反转。其仅限于激光诱导点发生畴反转，未实现周期结构畴反转。

超强超快激光可以实现周期性畴反转【姜本学，赵志伟，潘守夔，徐军，实现LiNbO3晶体畴反转的方法，发明，申请号200410025630.0】，该非线性光学晶体的周期性畴反转结构是沿LiNbO₃的极化方向，在两束超强超快激光相互干涉形成干涉条纹下制成的。该方法受诱导光和材料破坏阈值的限制，仅适用于超强超快激光实现晶体畴反转，且容易造成材料表面破坏。

外加电场周期极化法，直接用外加电场的方法实现铁电晶体周期畴反转，其需要的极化电场过大，限制了晶体的极化厚度和器件的均匀性，得到的反转畴体的尺寸被限制在几个微米左右，无法满足准相位匹配等技术的发展要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术不足，提供一种激光干涉诱导铁电晶体周期畴反转装置。它利用两束光干涉的方法实现激光诱导铁电晶体周期结构畴反转。解决制备微米和亚微米量级的周期畴结构问题；适合于多种波长诱导铁电晶体周期畴反转，不受诱导光、掩膜板的限制；有利于降低铁电畴的极化反转电场，增大晶体极化厚度，扩大通光孔径，提高准相位匹配光频变换器件的输出功率。本发明能极大地降低其铁电畴的极化反转电场，使周期畴结构更完美，有利于制作更为精细、复杂的全光微结构器件，易于操作，尺寸精确，无破坏。

本发明的具体技术解决方案如下：

一种激光干涉诱导铁电晶体周期畴反转装置，包括诱导光源装置和极化装置，其特点在于：

所述的极化装置的构成是在铁电晶体样品两面分别设置O型橡胶环和中间具有电解液腔和石英窗的有机玻璃夹具，通过所述的有机玻璃夹具四周的螺栓孔用螺栓将所述的有机玻璃夹具夹紧固定所述的O型橡胶环和铁电晶体样品，保证两个石英窗表面与铁电晶体样品的表面平行，将电解液通过所述的有机玻璃夹具的注液通道注满所述的电解液腔、O型橡胶环和注液通道；高压直流电源的一极插入一块有机玻璃夹具注液通道，另一极通过降压电阻和电流表插入另一块有机玻璃夹具注液通道中形成极化电路；

所述的诱导光源装置由诱导光源、滤波器、平行光管、凸透镜、分光棱镜、第一平面反射镜和第二平面反射镜构成，其位置关系是：所述的诱导光源发出的诱导激光依次经过所述的滤波器、平行光管、凸透镜入射到所述的分光棱镜，所述的诱导光经所述的分光棱镜分成强度近乎相等的两束光，分别经第一平面反射镜和第二平面反射镜反射后对称地通过石英窗在所述的铁电晶体样品的表面并产生干涉，在诱导光相干辐照的同时，所述的高压直流电源通过所述的极化电路为所述的铁电晶体样品提供极化电场，周期地极化铁电晶体，使所述的铁电晶体样品产生周期畴反转。

所述的诱导光的波长在近紫外-近红外范围内。