【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太赫兹领域，具体涉及一种确定电光晶体的[-1,1,0]晶轴方向的方法，其用于确定晶向指数为[-1,1,0]的晶轴方向。
技术介绍
1、太赫兹(thz)频段是介于微波与红外光之间的电磁辐射，目前已广泛应用于成像、光谱分析、无损检测以及高速无线通信等诸多领域。电光晶体在太赫兹产生和太赫兹检测中都属于极为关键的元件，同时在加速器的纵向束团长度测量中也有重要的应用。
2、电光采样法是一种常用的太赫兹检测方法。图1a和图1b分别是电光晶体的晶胞结构及切割后的电光晶体的结构示意图。如图1a和图1b所示，在电光采样太赫兹信号检测中，电光晶体通常沿(1 1 0)晶面切割成薄片，(1 10)晶面内的[-1,1,0]晶轴方向却是随机的。太赫兹波与激光沿着u3方向垂直入射电光晶体，激光的偏振方向与太赫兹的电场方向平行。假设该激光的偏振方向与晶向指数为[-1,1,0]的晶轴的方向的夹角为α，检测信号的强度会随着夹角α的变化有很大的变化(如图4所示)。极端情况，当夹角α为0°的时候，检测信号最大，当α为90°的时候，检测信号为0。所以，寻找一种能确定晶向指数为[-1,1,0]的晶轴的方向(即其相对于晶体物理参考线的夹角)的方法，在太赫兹信号探测及应用中都有重要的意义。
3、目前，测量晶轴方向主要的方法为x射线衍射法(xrd)，但是该方法设备成本高、样品制备和测试复杂。具体来说，需要尺寸很大很厚的晶体，且测试过程中需要先切割表面，如果角度不对，这块晶体也就报废了，浪费非常大，成本也很高。
4、因此，需要一种
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种确定电光晶体的[-1,1,0]晶轴方向的方法，以降低对测量设备和晶体制备的要求，并且要求操作方法简单。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供一种确定电光晶体的[-1,1,0]晶轴方向的方法，包括：
3、s1：提供一种具有(1 1 0)晶面的待测电光晶体，将待测电光晶体安装在测量基座上；
4、步骤s2：太赫兹波和激光同时且共线垂直入射待测电光晶体的(1 1 0)晶面，激光在待测电光晶体中被太赫兹波调制，从待测电光晶体后方出射后被探测器接收，以检测信号强度；
5、s3：选择电光晶体的一条物理边界或者标志作为参考线，把参考线方向旋转到与激光的偏振方向或太赫兹辐射的电场方向平行的角度，旋转过程中保持(1 1 0)晶面与激光/太赫兹波的入射方向垂直；
6、s4：记录探测器检测的信号强度，得到第一测量值i1；
7、s5：将待测电光晶体以(1 1 0)晶面的法线方向为轴旋转90°，再次记录探测器检测的信号强度，得到第二测量值i2；
8、s6：计算第一测量值i1与第二测量值i2的比值i1/i2，然后将其与比值i1/i2随初始夹角α变化的理论曲线对照，通过比值i1/i2反推得到晶向指数为[-1,1,0]的晶轴相对于参考线的夹角角度。
9、所述晶轴方向测量装置包括依次排布于第一光路上的脉冲激光器、分束镜、辐射产生电光晶体、合束镜、所述的测量基座和所述的探测器，以及位于分束镜和合束镜之间的第二光路上的光路延时线；辐射产生电光晶体用于产生太赫兹辐射；待测电光晶体用于得到待测电光晶体后方的调制后的激光。
10、在所述步骤s3中，所述探测器基于太赫兹探测方法对待测电光晶体后方的激光进行探测，得到检测信号强度。
11、所述太赫兹探测方法为正交偏振法或平衡探测法。
12、本专利所述太赫兹探测方法为平衡探测法，基于平衡探测法的探测器得到的归一化的检测信号强度为：
13、idet(α)＝sin(2ψ(α))sin(γ(α))………………………………………(1)
14、其中，
15、
16、其中，ω为激光的角频率，d为电光晶体厚度，ethz为太赫兹电场强度，n0为电光晶体的折射率，r41为电光晶体的电光系数。
17、在所述步骤s6中，比值i1/i2随夹角α变化的理论曲线通过如下方式得到：预先计算不同的夹角α下的idet(α)/idet(α+π/2)的值，将idet(α)/idet(α+π/2)随夹角α变化的曲线作为比值i1/i2随夹角α变化的理论曲线，其中，idet(α)是夹角为α时的信号强度，idet(α+π/2)是在夹角为α的基础上旋转90°后的信号强度，其中idet(α)的表达式由归一化的检测信号强度的公式(1)定义。
18、在所述步骤s3中，记录方法包括得到信号包络并取检测信号强度的峰值以记录作为所需的第一测量值i1。
19、在所述步骤s6中，根据第一测量值i1与第二测量值i2的比值i1/i2，在理论曲线中找到纵坐标的值等于比值i1/i2时对应的夹角α的值；反推出晶向指数为[-1,1,0]的晶轴相对于参考线的夹角大小为α对应的值。
20、本专利技术的确定电光晶体的[-1,1,0]晶轴方向的方法基于90度比值来确定晶轴方向，可以利用大部分太赫兹实验室具备的激光太赫兹装置作为测量设备，通过测试两个相互垂直方向上的检测信号强度，并将两个信号的幅度做比值，将这个比值与理论值做比较，就能得出晶向指数为[-1,1,0]的晶轴与参考位置的角度。该方法对晶体的制备要求低，对于电光晶体厂家生产的各类形状(圆形、方形)、各种厚度的晶体都可以进行测量。
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1.一种确定电光晶体的[-1,1,0]晶轴方向的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的确定电光晶体的[-1,1,0]晶轴方向的方法，其特征在于，所述的测量基座和探测器均位于一个晶轴方向测量装置上；
3.根据权利要求2所述的确定电光晶体的[-1,1,0]晶轴方向的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述探测器基于太赫兹探测方法对待测电光晶体后方的激光进行探测，得到检测信号强度。
4.根据权利要求3所述的确定电光晶体的[-1,1,0]晶轴方向的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述太赫兹探测方法为正交偏振法或平衡探测法。
5.根据权利要求4所述的确定电光晶体的[-1,1,0]晶轴方向的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述太赫兹探测方法为平衡探测法时，基于平衡探测法的探测器得到的归一化的检测信号强度为：
6.根据权利要求5所述的确定电光晶体的[-1,1,0]晶轴方向的方法，其特征在于，在所述步骤S6中，比值I1/I2随夹角α变化的理论曲线通过如下方式得到：预先计算不同的夹角α下的Idet(α)/Idet(α+
7.根据权利要求3所述的确定电光晶体的[-1,1,0]晶轴方向的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，记录方法包括得到信号包络并取检测信号强度的峰值以记录作为所需的第一测量值I1。
8.根据权利要求1所述的确定电光晶体的[-1,1,0]晶轴方向的方法，其特征在于，在所述步骤S6中，根据第一测量值I1与第二测量值I2的比值I1/I2，在理论曲线中找到对应的初始夹角α的值；晶向指数为[-1,1,0]的晶轴相对于参考线的夹角角度为夹角α的值。
...【技术特征摘要】
1.一种确定电光晶体的[-1,1,0]晶轴方向的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的确定电光晶体的[-1,1,0]晶轴方向的方法，其特征在于，所述的测量基座和探测器均位于一个晶轴方向测量装置上；
3.根据权利要求2所述的确定电光晶体的[-1,1,0]晶轴方向的方法，其特征在于，在所述步骤s3中，所述探测器基于太赫兹探测方法对待测电光晶体后方的激光进行探测，得到检测信号强度。
4.根据权利要求3所述的确定电光晶体的[-1,1,0]晶轴方向的方法，其特征在于，在所述步骤s3中，所述太赫兹探测方法为正交偏振法或平衡探测法。
5.根据权利要求4所述的确定电光晶体的[-1,1,0]晶轴方向的方法，其特征在于，在所述步骤s3中，所述太赫兹探测方法为平衡探测法时，基于平衡探测法的探测器得到的归一化的检测信号强度为：
6.根据权利要求5所述的确定电光晶体的[-1,1,0]晶轴方向的方法，其特征在于，在...
【专利技术属性】
技术研发人员：华连发，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：
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