【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铁电材料畴调控技术，尤其涉及一种基于热释电场诱导极化的非线性光栅加工技术。
技术介绍
1、铌酸锂具有优越的声光、电光和非线性特性，是一种重要的光学材料。周期分布的非线性系数可提供额外的倒格矢弥补频率转换过程的波矢失配量，确保非线性转换效率与晶体长度平方成正比，实现准相位匹配。准相位匹配克服双折射相位匹配中的走离效应，使周期极化铌酸锂晶体成为最流行的非线性材料，从而激发科研工作者对铁电畴调控技术的深入研究。成熟的电场极化技术只能制备一维和二维的非线性光子晶体，近年来飞秒激光定点调控铌酸锂铁电畴技术成功实现χ(2)的三维图案化调制，为功能化的三维非线性光子晶体的发展奠定了技术基础。然而，飞秒脉冲光从空气汇聚到铌酸锂晶体内部时，受到界面像差和双折射的影响，使得聚焦在晶体内部的光斑严重畸变，制约了深度方向的加工。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于热释电场诱导极化的非线性光栅加工系统及方法，具有更大的加工深度，极化铁电畴更均匀。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种基于热释电场诱导极化的非线性光栅加工系统，包括：
3、激光加工模块，用于在非线性晶体中沿着晶轴方向刻线，从而在非线性晶体中形成两组对齐的光栅结构；
4、热处理模块，用于将非线性晶体加热至180-240℃，然后将非线性晶体所在环境抽真空，并冷却至室温，使得冷却过程中产生与自发极化方向相反的热释电场，从而将非线性晶体两组光栅结构之间的铁电畴
5、光学表征模块，用于采集非线性晶体的光栅结构所在的激光加工区域和非线性极化光栅所在的畴生长区域的基波和二次谐波信号，验证非线性光栅结构的形成。
6、优选的，所述激光加工模块具体包括：
7、第一激光器，用于沿着晶轴方向发射激光；
8、光快门，置于第一激光器发射口后方，用于控制激光通过的时间；
9、渐变式衰减片，置于光快门后，用于对通过的激光能量进行衰减；
10、第一半波片，置于渐变式衰减片后，用于改变激光的偏振方向，使得偏振方向沿着x轴方向；
11、第一物镜，置于第一半波片后，用于对第一激光器发射的光束进行紧聚焦，使焦点位于非线性晶体内；
12、三维纳米平移台，其上放置非线性晶体，用于移动非线性晶体的位置，使第一激光器发射的激光沿着非线性晶体的晶轴方向由深至浅刻线，形成两组沿着y轴方向对齐的光栅结构。
13、优选的，所述热处理模块具体包括：
14、真空温控平台，内部放置有具备光栅结构的非线性晶体，用于将非线性晶体按照第一预设速度加热至180-240℃，然后抽真空使得真空温控平台内部达到预设真空度，接着以第二预设速度冷却至室温，从而在非线性晶体两组光栅结构之间形成非线性极化光栅；
15、偏光显微系统，用于对非线性晶体的两组光栅结构之间的铁电畴变化过程进行实时成像。
16、优选的，所述光学表征模块具体包括：
17、第二激光器，用于沿着x轴方向发射激光；
18、第二半波片，置于第二激光器发射口后方，用于改变第二激光器发射的激光的偏振方向，使激光的偏振方向沿着z轴方向；
19、透镜，置于第二半波片后，用于对第二激光器发射的激光进行聚焦，使得焦点位于非线性晶体激光加工区域内；
20、接收屏，用于接收通过非线性晶体光栅结构所在的激光加工区域和非线性极化光栅所在的畴生长区域的衍射光斑，得到基波和二次谐波信号，验证非线性光栅结构的形成。
21、优选的，所述偏光显微系统具体包括：
22、照明光源，用于朝向非线性晶体的光栅结构表面发出白光；
23、第一偏振片，置于非线性晶体下方照明光源上方，用于将照明光源发出的白光变成线偏振光；
24、第二物镜，位于非线性晶体上方，用于将经过非线性晶体加工区域的光线进行扩散；
25、第二偏振片，偏振方向与第一偏振片的方向正交，用于改变光的偏振方向；
26、ccd，用于对非线性晶体激光加工区域进行实时成像。
27、本专利技术还提供一种基于热释电场诱导极化的非线性光栅加工方法，包括：
28、在非线性晶体中沿着晶轴方向刻线，从而在非线性晶体中形成两组对齐的光栅结构；
29、将非线性晶体加热至180-240℃，然后将非线性晶体所在环境抽真空，并冷却至室温，使得冷却过程中产生与自发极化方向相反的热释电场，从而将非线性晶体两组光栅结构之间的铁电畴沿着晶轴方向发生反转，形成非线性极化光栅；
30、采集非线性晶体的光栅结构所在的激光加工区域和非线性极化光栅所在的畴生长区域的基波和二次谐波信号，验证非线性光栅结构的形成。
31、进一步的，所述将非线性晶体加热至180-240℃，然后将非线性晶体所在环境抽真空，并冷却至室温，具体包括：
32、将具备光栅结构的非线性晶体按照第一预设速度加热至180-240℃，然后抽真空使得真空温控平台内部达到预设真空度，接着以第二预设速度冷却至室温。
33、优选的，所述预设真空度为76torr。优选的，将非线性晶体加热至200-220℃。优选的，所述两组光栅结构周期为微米量级，间隔为微米量级。
34、本专利技术与现有技术相比，其有益效果是：本专利技术将飞秒激光直写结合热处理，可以产生热释电场诱导铌酸锂等非线性晶体畴反转，实现畴极化，该技术不需要任何外加电场，具有更大的加工深度，极化铁电畴更均匀，可以在体块铌酸锂等非线性晶体中加工大尺度光栅结构。此外，由于偏光显微系统的引入，还可以对铁电畴的变化过程进行实时检测。
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1.一种基于热释电场诱导极化的非线性光栅加工系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于热释电场诱导极化的非线性光栅加工系统，其特征在于，所述激光加工模块具体包括：
3.根据权利要求1所述的基于热释电场诱导极化的非线性光栅加工系统，其特征在于，所述热处理模块具体包括：
4.根据权利要求1所述的基于热释电场诱导极化的非线性光栅加工系统，其特征在于，所述光学表征模块具体包括：
5.根据权利要求3所述的基于热释电场诱导极化的非线性光栅加工系统，其特征在于，所述偏光显微系统具体包括：
6.一种基于热释电场诱导极化的非线性光栅加工方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的基于热释电场诱导极化的非线性光栅加工系统，其特征在于，所述将非线性晶体加热至180-240℃，然后将非线性晶体所在环境抽真空，并冷却至室温，具体包括：
8.根据权利要求7所述的基于热释电场诱导极化的非线性光栅加工系统，其特征在于，所述预设真空度为76torr。
9.根据权利要求6所述的基于热释电场诱导极化的非线
10.根据权利要求6所述的基于热释电场诱导极化的非线性光栅加工系统，其特征在于，所述两组光栅结构周期为微米量级，间隔为微米量级。
...【技术特征摘要】
1.一种基于热释电场诱导极化的非线性光栅加工系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于热释电场诱导极化的非线性光栅加工系统，其特征在于，所述激光加工模块具体包括：
3.根据权利要求1所述的基于热释电场诱导极化的非线性光栅加工系统，其特征在于，所述热处理模块具体包括：
4.根据权利要求1所述的基于热释电场诱导极化的非线性光栅加工系统，其特征在于，所述光学表征模块具体包括：
5.根据权利要求3所述的基于热释电场诱导极化的非线性光栅加工系统，其特征在于，所述偏光显微系统具体包括：
6.一种基于热释电场诱导极化的非线性光栅加工方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏丹，刘丁玮，刘欣宇，魏敦钊，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：
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