【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铌酸锂检测，尤其涉及一种铌酸锂极化结构检测方法及检测系统。
技术介绍
1、铌酸锂（化学式：linbo3）是一种偏铌酸盐。其单晶是光波导，可应用于移动电话，压电传感器，光学调制器和其它各种线性和非线性光学应用的重要材料等领域。铌酸锂是一种不溶于水的无色固体。它属于三方晶系，具有非线性光学系数高、电光系数大、损伤阈值高等优异的光学性质，铌酸锂可以透过波长为350至5200纳米之间的波，可用于非线性频率变换。然而，单晶铌酸锂中存在锂空位和反位铌等本征缺陷，这些缺陷降低了晶体的激光损伤阈值，增加了晶体的矫顽场。
2、相较于单晶铌酸锂，周期极化铌酸锂（ppln）可以输出更宽的波段，是一种高效的波长转换非线性晶体。ppln晶体具有多种制备方法，包括电子束曝光法、飞秒激光直写法、外加电场极化法等。电子束曝光法通过电子束激发使晶体表面的电场强度超过矫顽场，从而获得反转畴结构。但通过这种方法制备的周期极化铌酸锂晶体反向极化深度小，极化周期不均匀且难以人为控制。飞秒激光直写法通过飞秒激光诱导晶体内部极化方向反转，但制备时间长、制备成本高，不适合大面积畴反转结构的制备。相比之下，外加电场极化法成本低，操作简便，重复性好，不仅适用于ppln的大规模生产，还可以通过调整电极间距来精确控制极化周期和占空比。在实际制备过程中，由于铌酸锂晶体的本征缺陷、极化电场分布不均匀等问题，铌酸锂的极化周期并非恒定不变。在铌酸锂波导的不同位置，实际的极化周期与理论值存在差异。为此，研究人员探索了多种方法表征铌酸锂晶体的极化结构，为制备光学性能更加
3、常见的铌酸锂极化结构表征技术有氢氟酸刻蚀法和压电力显微镜扫描法。然而，现有的获得铌酸锂极化周期结构的方法会对铌酸锂样品造成不可逆的破坏，例如氢氟酸刻蚀表征法；氢氟酸刻蚀表征法的基本原理是氢氟酸对周期极化铌酸锂的正畴和反转畴的腐蚀速率不同。在常温下，正畴的腐蚀速率几乎为0，而反转畴的腐蚀速率约为1μm/h。经氢氟酸刻蚀后，正畴和反转畴之间形成可观察的高度差，可以在光学显微镜下观察到畴结构的分布情况。这种方法成本低、操作便捷，但会对样品造成不可逆的破坏。因此，采用现有的方法获得的铌酸锂极化周期结构与原来的畴结构存在一定的差异。而压电力显微镜扫描法利用铌酸锂的压电效应，在导电探针施加的外电场作用下，通过正畴和反转畴不同方向的形变检测不同位置的极化方向。此方法可以同时记录压电响应的振幅和相位信息，分辨率高，但检测速度慢，检测时需要接触样品，会受到样品表面粗糙导致的噪声的影响。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种铌酸锂极化结构检测方法及检测系统，用以解决现有技术中极化周期结构检测过程对样品造成破坏的缺陷，检测时不与铌酸锂样品发生接触，从而对铌酸锂样品不造成任何损伤，可以实现在线原位观察。
2、本专利技术提供一种铌酸锂极化结构检测方法，包括：
3、将三维成像装置中的径向偏振光聚焦至铌酸锂样品；对所述铌酸锂样品表面分布的电极施加电压；
4、所述三维成像装置获取所述铌酸锂样品产生的倍频光，得到带有极化结构的所述铌酸锂样品的图像；
5、基于带有极化结构的所述铌酸锂样品的图像得到所述铌酸锂样品的反向极化的区域位置、轴向极化的周期和占空比。
6、根据本专利技术提供的铌酸锂极化结构检测方法，将所述三维成像装置中的径向偏振光聚焦至所述铌酸锂样品，包括：
7、将三维成像装置中的径向偏振光聚焦至所述铌酸锂样品表面，在所述铌酸锂样品的所述图像中畴壁处的成像结果为暗线；
8、将三维成像装置中的径向偏振光聚焦至所述铌酸锂样品内部，在所述铌酸锂样品的所述图像中畴壁处的成像结果为亮线。
9、根据本专利技术提供的铌酸锂极化结构检测方法，基于所述图像中暗线或亮线的轮廓，得到所述铌酸锂样品的反向极化的区域位置；
10、基于所述图像中畴壁处的成像结果，得到所述铌酸锂样品的轴向极化的周期和占空比。
11、本专利技术还提供了一种铌酸锂极化结构检测系统，包括三维成像装置和三维位移台，所述三维成像装置包括激光器种子源及放大单元、偏振调制单元、二维扫描振镜、无限远校正光学单元、二向色镜、物镜和数据处理单元；
12、所述激光器种子源及放大单元产生线偏振光，所述线偏振光经过所述偏振调制单元得到径向偏振光、所述径向偏振光顺次经过所述二维扫描振镜、所述无限远校正光学单元、所述二向色镜、所述物镜，到达置于所述物镜下方的所述三维位移台；
13、所述三维位移台用于放置铌酸锂样品，所述径向偏振光聚焦至所述铌酸锂样品产生倍频光，所述倍频光经过所述物镜、所述二向色镜到达所述数据处理单元，得到所述铌酸锂样品的反向极化的区域位置、轴向极化的周期和占空比。
14、根据本专利技术提供的铌酸锂极化结构检测系统，还包括位置调节单元，所述位置调节单元包括相机、第一分束片、第二分束片和发光件，所述相机与所述数据处理单元电连接；
15、所述发光件产生白光，所述白光经过所述第一分束片、所述第二分束片、所述物镜到达所述铌酸锂样品，所述铌酸锂样品反射的光经过所述第二分束片、所述第一分束片到达所述相机，基于所述相机的成像结果，调整所述物镜的后焦面与所述铌酸锂样品的表面重合。
16、根据本专利技术提供的铌酸锂极化结构检测系统，所述三维成像装置还包括衰减片，所述衰减片置于所述激光器种子源及放大单元和所述二维扫描振镜之间，用于调节径向偏振光的功率。
17、根据本专利技术提供的铌酸锂极化结构检测系统，所述三维成像装置还包括滤波片，所述滤波片置于所述二向色镜和所述数据处理单元之间，用于过滤径向偏振光和背景噪声光。
18、根据本专利技术提供的铌酸锂极化结构检测系统，所述数据处理单元包括计算机、数据采集卡和光电探测单元，所述计算机与所述数据采集卡电连接，所述数据采集卡分别与所述光电探测单元、所述二维扫描振镜和所述三维位移台电连接；
19、所述二向色镜反射的倍频光进入所述光电探测单元。
20、根据本专利技术提供的铌酸锂极化结构检测系统，所述偏振调制单元包括半波片和涡旋波片，所述半波片置于所述激光器种子源及放大单元与所述涡旋波片之间；
21、所述半波片用于将线偏振光的偏振方向调整至与所述涡旋波片的快轴平行，所述涡旋波片用于将所述线偏振光转变为矢量径向偏振光。
22、根据本专利技术提供的铌酸锂极化结构检测系统，所述无限远校正光学单元包括扫描透镜和套筒透镜，所述扫描透镜置于所述二维扫描振镜与所述套筒透镜之间，所述扫描透镜的前焦面与所述物镜的后焦面共轭，所述扫描透镜的后焦面与所述套筒透镜的前焦面重合。
23、本专利技术提供的铌酸锂极化结构检测方法，通过非线性光学原理采用三维成像装置对铌酸锂进行非接触、非破坏性的极化结构检测，将径向偏振光聚焦在铌酸锂上，并对铌酸锂施加电压，得到倍频光，进而得到铌酸锂的图像，基于图像得到铌酸锂的反向极化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铌酸锂极化结构检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的铌酸锂极化结构检测方法，其特征在于，将所述三维成像装置中的径向偏振光聚焦至所述铌酸锂样品，包括：
3.根据权利要求2所述的铌酸锂极化结构检测方法，其特征在于，基于所述图像中暗线或亮线的轮廓，得到所述铌酸锂样品的反向极化的区域位置；
4.一种铌酸锂极化结构检测系统，其特征在于，包括三维成像装置和三维位移台，所述三维成像装置包括激光器种子源及放大单元、偏振调制单元、二维扫描振镜、无限远校正光学单元、二向色镜、物镜和数据处理单元；
5.根据权利要求4所述的铌酸锂极化结构检测系统，其特征在于，还包括位置调节单元，所述位置调节单元包括相机、第一分束片、第二分束片和发光件，所述相机与所述数据处理单元电连接；
6.根据权利要求4所述的铌酸锂极化结构检测系统，其特征在于，所述三维成像装置还包括衰减片，所述衰减片置于所述激光器种子源及放大单元和所述二维扫描振镜之间，用于调节径向偏振光的功率。
7.根据权利要求4所述的铌酸锂极化结构检测系统，其特征在于，
8.根据权利要求4所述的铌酸锂极化结构检测系统，其特征在于，所述数据处理单元包括计算机、数据采集卡和光电探测单元，所述计算机与所述数据采集卡电连接，所述数据采集卡分别与所述光电探测单元、所述二维扫描振镜和所述三维位移台电连接；
9.根据权利要求4所述的铌酸锂极化结构检测系统，其特征在于，所述偏振调制单元包括半波片和涡旋波片，所述半波片置于所述激光器种子源及放大单元与所述涡旋波片之间；
10.根据权利要求4所述的铌酸锂轴向极化结构检测系统，其特征在于，所述无限远校正光学单元包括扫描透镜和套筒透镜，所述扫描透镜置于所述二维扫描振镜与所述套筒透镜之间，所述扫描透镜的前焦面与所述物镜的后焦面共轭，所述扫描透镜的后焦面与所述套筒透镜的前焦面重合。
...【技术特征摘要】
1.一种铌酸锂极化结构检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的铌酸锂极化结构检测方法，其特征在于，将所述三维成像装置中的径向偏振光聚焦至所述铌酸锂样品，包括：
3.根据权利要求2所述的铌酸锂极化结构检测方法，其特征在于，基于所述图像中暗线或亮线的轮廓，得到所述铌酸锂样品的反向极化的区域位置；
4.一种铌酸锂极化结构检测系统，其特征在于，包括三维成像装置和三维位移台，所述三维成像装置包括激光器种子源及放大单元、偏振调制单元、二维扫描振镜、无限远校正光学单元、二向色镜、物镜和数据处理单元；
5.根据权利要求4所述的铌酸锂极化结构检测系统，其特征在于，还包括位置调节单元，所述位置调节单元包括相机、第一分束片、第二分束片和发光件，所述相机与所述数据处理单元电连接；
6.根据权利要求4所述的铌酸锂极化结构检测系统，其特征在于，所述三维成像装置还包括衰减片，所述衰减片置于所述激光器种子源及放大单元和所述二维扫描振镜之间，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞，韩洋，施可彬，
申请(专利权)人：北京大学长三角光电科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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