一种通过铁电晶体畴壁进行电光调制的方法与流程

本发明涉及电光调制，特别是涉及一种通过铁电晶体畴壁进行电光调制的方法。

背景技术：

1、电光效应可以通过电场调控，通过泡克耳斯效应或者普克尔盒效应，产生折射率变化，尽管电场引起折射率的变化很小，但可用干涉等方法精确地显示和测定，并导致许多重要的应用，如光通信、测距、显示、信息处理以及传感器等许多方面。常用的电光晶体多数都是铁电晶体，如kdp、kda、ktp、linbo3、litao3等。常用的电光晶体为了产生足够大的电光效应，需要较高的调制电压，通常为几千伏到上万伏。为了降低调制电压，提高调制速度，可以在晶体上制备波导，例如掩埋型的质子交换波导、钛扩散波导，或者脊型波导等，通过缩短正负电极之间的距离来增加电场强度，降低电压，可以将调制电压降低到几伏以下。但是，在高功率激光应用中，为了不损伤晶体，需要较大的通光口径，因此正负电极之间的距离往往有毫米甚至厘米量级，导致调制电压很高，调制速度较慢。

2、在非线性光学中，铁电晶体的一种位相匹配方式是准位相匹配(qpm)。这种位相匹配的特点是，利用铁电体中的铁电畴的反转特性，进行周期性的铁电畴反转，从而补偿非线性耦合过程产生的位相失配。准位相匹配晶体又叫介电体超晶格，制备方法有聚片多畴法、生长条纹法和电场极化法。目前多数采用电场极化方法进行畴反转，根据需要补偿的波长，畴的宽度在亚微米至几十微米之间。根据文献报道，铁电晶体的畴壁具有一定的导电性，如张煜晨等人在“铌酸锂导电畴壁及其应用[j].人工晶体学报,2024,53(3):395-409”中对铌酸锂晶体的畴壁导电性进行了综述，指出畴壁的电导率高达0.02ω-1cm-1，相比同成分体块铌酸锂(约1×10-15ω-1cm-1)提高了13个量级，并提出利用畴壁的导电特性可用于产生逻辑门开关和p-n结。因此如何利用铁电晶体畴壁的导电特性，产生畴壁之间的电场，从而采用较小的电压实现电光调制，是目前待解决的问题。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种采用较小的电压实现电光调制的通过铁电晶体畴壁进行电光调制的方法。

2、技术方案：为实现上述目的，本发明所述的一种通过铁电晶体畴壁进行电光调制的方法，在周期极化的铁电晶体表面镀有正电极和负电极，所述正电极和负电极覆盖在畴壁上，且正电极所覆盖的畴壁与负电极所覆盖的畴壁相邻，对正负电极分别施加正负电压，使得正负电荷通过相邻的两个畴壁传输，并在畴壁间建立电场，实现对垂直畴壁方向传输的光进行调制。

3、其中，所述正电极、负电极通过光刻、镀膜或刻蚀的微加工工艺镀在铁电晶体表面。

4、其中，所述镀在铁电晶体表面的正电极或负电极包括多组覆盖在畴壁上的纵向金属条，多组纵向金属条的两端通过横向金属条连接。

5、其中，所述正电极上纵向金属条与负电极上纵向金属条间隔排布在相邻畴壁上。

6、其中，所述铁电晶体的材料包括铌酸锂、钽酸锂、磷酸钛氧钾ktp。

7、其中，所述正电极、负电极的材料包括：金、银、铜、铝、锡掺杂三氧化铟ito、铝掺杂氧化锌azo。

8、其中，所述畴壁方向与铁电晶体z轴平行，电场形成方向与铁电晶体的x轴或者y轴平行。

9、其中，所述铁电晶体为铌酸锂晶体，铌酸锂晶体通过室温电场极化方法进行周期极化，形成周期为λ＝6μm的畴反转，正负畴壁间距为λ/2＝3μm。

10、有益效果：本发明具有如下优点：1、本发明利用铁电晶体畴壁的导电特性，在外加电压的作用下产生畴壁之间的电场，从而采用较小的电压就可实现电光调制；2、本发明通过覆盖在相邻畴壁上的正负电极对铁电晶体施加电压，由于正负畴壁的距离很小(约微米量级)，因此较小的电压即可建立足够半波电压的电场，产生足够强度的电光效应，在显著降低电源成本的同时可以大幅提高电光调制速度。

技术特征：

1.一种通过铁电晶体畴壁进行电光调制的方法，其特征在于，在周期极化的铁电晶体表面镀有正电极和负电极，所述正电极和负电极覆盖在畴壁上，且正电极所覆盖的畴壁与负电极所覆盖的畴壁相邻，对正负电极分别施加正负电压，使得正负电荷通过相邻的两个畴壁传输，并在畴壁间建立电场，实现对垂直畴壁方向传输的光进行调制。

2.根据权利要求1所述的通过铁电晶体畴壁进行电光调制的方法，其特征在于，所述正电极、负电极通过光刻、镀膜或刻蚀工艺镀在铁电晶体表面。

3.根据权利要求1所述的通过铁电晶体畴壁进行电光调制的方法，其特征在于，所述镀在铁电晶体表面的正电极或负电极包括多组覆盖在畴壁上的纵向金属条，多组纵向金属条的两端通过横向金属条连接。

4.根据权利要求3所述的通过铁电晶体畴壁进行电光调制的方法，其特征在于，所述正电极上纵向金属条与负电极上纵向金属条间隔排布在相邻畴壁上。

5.根据权利要求1所述的通过铁电晶体畴壁进行电光调制的方法，其特征在于，所述铁电晶体的材料包括铌酸锂、钽酸锂、磷酸钛氧钾ktp。

6.根据权利要求1所述的通过铁电晶体畴壁进行电光调制的方法，其特征在于，所述正电极、负电极的材料包括：金、银、铜、铝、锡掺杂三氧化铟ito、铝掺杂氧化锌azo。

7.根据权利要求1所述的通过铁电晶体畴壁进行电光调制的方法，其特征在于，所述畴壁方向与铁电晶体z轴平行，电场形成方向与铁电晶体的x轴或者y轴平行。

8.根据权利要求1所述的通过铁电晶体畴壁进行电光调制的方法，其特征在于，所述铁电晶体为铌酸锂晶体，铌酸锂晶体通过室温电场极化方法进行周期极化，形成周期为λ＝6μm的畴反转，正负畴壁间距为λ/2＝3μm。

技术总结本发明公开了一种通过铁电晶体畴壁进行电光调制的方法，在周期极化的铁电晶体表面镀有正电极和负电极，所述正电极和负电极覆盖在畴壁上，且正电极所覆盖的畴壁与负电极所覆盖的畴壁相邻，对正负电极分别施加正负电压，使得正负电荷通过相邻的两个畴壁传输，并在畴壁间建立电场，实现对垂直畴壁方向传输的光进行调制。本发明利用铁电晶体畴壁的导电特性，在外加电压的作用下产生畴壁之间的电场，从而采用较小的电压就可实现电光调制，在显著降低电源成本的同时可以大幅提高电光调制速度。技术研发人员：尹志军,严仲,叶志霖,汤济,吕新杰受保护的技术使用者：南京南智先进光电集成技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29