本技术公开了一种均匀畴结构的铁电晶体、周期极化方法及应用,涉及非线性光学晶体材料技术与激光技术领域。该方法包括:在铁电晶体材料的正面蒸镀一层均匀的金属电极,在所述的铁电晶体材料的负面蒸镀一层均匀的透明电极;在蒸镀电极的铁电晶体材料表面上旋涂光刻胶,再依次经过光刻、显影、烘烤、腐蚀及去除光刻胶,得到携带金属电极图案的铁电晶体材料;通过反向电压或电子束聚焦法对携带金属电极图案的铁电晶体材料的极化反方向进行激发,构建畴核位点;通过外加电场对所得铁电晶体材料进行周期极化。本发明可快速制备出高质量大通光尺寸周期极化铁电晶体材料,周期极化铁电晶体口径的增加可以拓宽周期极化铁电晶体材料的应用场景和领域。
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控来补偿由于折射率色散造成的光波的相位失配,进而提高非线性光学频率变换效率。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重要材料,广泛应用于激光,航天,量子通信,军事等技术领域。
目前制备周期极化铁电材料的现有技术主要是通过外加电场法,对原生铁电晶体进行退火、极化等后处理程序后,切割、磨抛加工成晶片,然后在晶片上利用微纳加工光刻技术镀上导电电极,最后施加特殊波形的电压实现对晶片铁电畴的周期性反转。到目前为止,薄片(小于1mm)铁电晶体的极化方法已趋于成熟,但是受晶体抗光损伤能力的限制,为了获得更高功率的中红外激光,需要使用大通光孔径的非线性晶体,以满足科研、工业和国防需求。但是受限于晶体较高的矫顽场、长时间加压导致反转畴横向扩张等问题,厚尺寸铁电晶体材料很难实现电场周期极化,单纯的增大极化电压会造成显著的畴结构横向扩展,难以获得均匀的畴结构。
实现思路