[發明專利]一種用于晶體極化過程中疇結構實時檢測的儀器

在審

• 申請號: 201810896211.6
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN108982412A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 黃凌雄;張戈;陳瑞平;李丙軒;廖文斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 潘欣欣

本申請公開了一種用于晶體極化過程中疇結構的實時檢測設備，包括：激光光源、樣品平臺和探測器，所述樣品平臺用于放置光學樣品，當所述光學樣品被放置在所述樣品平臺上時，所述激光光源與所述光學樣品的入光面光路連接；探測器與光學樣品的出光面光路連接。本發明還公開了所述檢測設備的應用和使用方法。

技術領域

本申請涉及一種用于晶體極化過程中疇結構實時檢測的儀器，屬于材料分析測試和光學器件設計領域。

背景技術

在先進光學技術中，鐵電光學晶體中特殊的疇結構可以應用于非線性光學、先進光學存儲、高速光電響應等方面，例如，疇結構在微觀尺度上展現出的量子效應使其有望在量子光學中獲得應用。極化是控制晶體中疇結構的一種常用手段，在鐵電光學晶體中利用周期性極化技術形成的特殊疇結構已經在光學器件中得到應用，例如以周期性極化晶體實現激光在非相位匹配條件下的非線性光學轉換。

盡管以極化技術來控制鐵電光學晶體中的疇結構已是非常普遍，但是要實現鐵電光學晶體中微觀尺度的精細疇結構控制仍然存在相當的難度，不同類型的鐵電光學材料，在不同的溫場、電場中，采用的工藝手段及相關參數是不同的，且疇結構的工作條件和適用范圍也是有所區別。以直觀的光學檢測手段去研究外場對晶體極化中疇結構的影響，有助于了解其中的科學機理及摸索相關的工藝參數。

發明內容

根據本發明的一個方面提供一種用于晶體極化過程中疇結構的實時檢測設備，包括：激光光源、樣品平臺和探測器，所述樣品平臺用于放置光學樣品，當所述光學樣品被放置在所述樣品平臺上時，所述激光光源與所述光學樣品的入光面光路連接；探測器與光學樣品的出光面光路連接。

本發明提供了一種結構簡單、易于操作的可用于晶體極化過程中疇結構實時檢測的光學分析儀器。當晶體處于周期性極化電場作用下，并輔以一定的可調溫場時，以激光照射測量該晶體，使用光學探測儀器采集晶體中出射的線性光學信號和二階非線性光學信號，對晶體的內部結構變化進行表征，以此來研究晶體在周期性極化電場和溫場共同作用下其內部的疇結構變化。

優選地，所述的檢測設備還包括：系統光路，所述系統光路設置于所述激光光源與光學樣品的入光面的連接光路中，所述系統光路包括：第一偏振光學器件、光闌和平行光管，所述激光光源與所述第一偏振光學器件光路連接。

優選地，所述的系統光路還包括：半透/半反射鏡、第二偏振光學器件、濾光片；

入射和/或反射進入所述半透/半反射鏡的激光與所述探測器連接。

優選地，所述探測器包括線性光學信號探測器和二階非線性光學信號探測器，所述探測器與光學樣品的出光面光路連接。

優選地，所述激光光源的能量強度＞0；其中，線性信號的入射激光能量在微瓦量級即可，而非線性信號則要求兆瓦以上。

所述激光光源為紫外激光、可見波長激光或近紅外激光中的至少一種。

優選地，所述樣品平臺包括加載裝置，所述加載裝置向極化晶體樣品加載極化電場及溫度場。

優選地，所述加載裝置包括在晶體上施加的電場，通過晶體表面上的周期性電極能夠在晶體內部產生周期性極化。

優選地，所述加載裝置包括溫場裝置，溫場裝置使用電阻加熱元件或半導體加熱元件，所述加熱元件提供的溫場為室溫至500℃。

根據本發明的另一個方面提供所述的檢測設備在實時檢測鐵電類晶體極化過程中疇結構中的應用。

根據本發明的另一個方面提供采用所述的檢測設備對晶體極化過程中的疇結構進行實時檢測的方法，包括以下步驟：

步驟S100：向待測晶體加載外場，包括周期性極化電場和一定的溫場；

步驟S200：激光照射所述待測晶體，獲取所述待測晶體出光面的光學信息；