[发明专利]一种铁电晶体材料的极化方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁电晶体材料的后处理技术领域，尤其涉及一种铁电晶体材料的极化方法。

背景技术

准相位匹配(QPM)技术是通过对晶体非线性极化率的周期性调制来补偿由于折射率色散造成的相互作用的光波之间的相位失配，以获得非线性光学效应的增强，即利用非线性极化率的周期跃变来实现非线性光学频率变换效率的增强。而铁电晶体材料的极化方法是制备周期性反转铁电晶体的关键技术，特别是小周期的周期性反转铁电晶体是国内外研究的热点之一，周期性反转铁电晶体是非线性倍频、和频、差频、光学参量振荡应用的必需材料，广泛应用于军事，激光，航天等技术领域。

根据文献1：“M.Yamada，N.Nada，M.Saitoh，and K.Watanabe，Appl.Phys.Lett.，1993(62)：435”、文献2：“Shi-ning Zhu，Yong-yuan Zhu，Zhi-yong Zhang，Hong Shu，and Hai-feng Wang，Jing-fen Hong，and Chuan-zhen Ge，J.Appl.Phys.1995(77)：1995”中公开报道的方法，利用外加脉冲电场可使铌酸锂或钽酸锂晶体实现周期性极化。但是考虑到极化过程中畴横向生长的合并，选择二步或多步极化方法是较优越的，而且能够实现厚度大于5mm的铁电晶体的小周期极化。

利用周期极化反转晶体，即铁电畴反转光栅进行准相位匹配，是近些年发展很快的变频技术中采用的新技术，用其制成的准相位匹配器件在光通信、光盘的读写、激光医疗等领域都有着广泛的应用。1962年，Bloembcrgen等提出了这样的设想：如果能够在一维线度上对一材料的非线性极化率进行空间调制，使周期恰为入射光的相干长度，则不论材料本身是否可以实现相位匹配，均可以利用这一空间调制实现相位匹配。这一设想可以在非双折射晶体及具有不能相位匹配非线性光学系数的双折射非线性晶体中实现，并能产生一系列重要的光学效应和声学效应。

自从这一设想提出，如何制备这种具有空间调制周期结构的新型非线性光学材料而实现准相位匹配，许多人都做了很大的努力。早期报道过利用GaAs片、石英片及LN片实现了准相位匹配，但片数很少；还利用MBE生长了GaAs-ALGaAs孪晶，但对其周期都无法进行严格控制，故这一设想并未能实现。由于受到制备方法的限制，在实验上的实现要晚的多。

到目前为止，大周期尺寸的极化方法已趋于成熟，但是碍于铌酸锂晶体生长的均匀性以及外加电场极化方法的限制，周期小于6μm的周期极化方法还是很难实现，因此，我们通过分步极化的方式来突破外加电场极化方法制备小周期的限制。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种铁电晶体材料的极化方法，以解决制备小周期周期性和准周期周期性反转铁电晶体材料的问题，达到制备小周期周期性和准周期周期性反转铁电晶体材料的目的。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种铁电晶体材料的极化方法，该极化方法包括两步或多步，用于制备出小周期的周期性和准周期性反转铁电晶体；其中，第一步是将高脉冲电压施加到该铁电晶体材料上，实现大周期铁电晶体极化，第二步是在第一步的基础上再极化一次，如果是多步极化，则第三步在第二步的基础上再极化一次，依此类推直到制作出所需要的周期。

上述方案中，所述的铁电晶体材料为铌酸锂，或为钽酸锂，或为KTP，或为其它铁电晶体材料。

上述方案中，所述的小周期是微米量级，小于5微米。

上述方案中，所述的周期性反转铁电晶体是指其铁电畴方向呈周期性变化。

上述方案中，所述的高脉冲电压是指其电场强度大于晶体的矫顽场强，其大小为几十Kv/mm。

上述方案中，所述的第一步中所实现的大周期是指所要制备的小周期乘以极化步数。

上述方案中，该方法还包括：在准周期极化过程中进行分步极化。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的这种铁电晶体材料的极化方法，可以实现小周期或准周期的周期性极化畴反转，可以解决极化过程中畴横向生长合并问题，达到制备均匀的周期性极化铁电晶体的目的。

2、本发明提供的这种铁电晶体材料的极化方法，对任意铁电材料都能够实现。

3、本发明提供的这种铁电晶体材料的极化方法，由于光刻工艺的成熟，易于实现。

附图说明

图1为本发明提供的极化铁电晶体装置的示意图。