實驗名稱：脈沖外電場法PPLN實驗

研究方向：本文中所研究的可溫度調(diào)諧的多波長濾波器所采用的材料是周期性極化鈮酸鋰(PPLN)。近年來，在對這種周期性疇反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)準位相匹配材料(也稱為光學超晶格)如周期性極化鈮酸鋰晶體（PPLN），周期性極化鉭酸鋰晶體（PPLT）的深入研究中，先后出現(xiàn)了能夠產(chǎn)生周期性疇結(jié)構(gòu)的晶體生長技術、電子束掃描、雜質(zhì)離子擴散和室溫脈沖外電場法等。其中特別是室溫脈沖外加電場法，因簡單實用而格外受到青睞，同時此方法還使得從周期性疇結(jié)構(gòu)向非周期性疇結(jié)構(gòu)的發(fā)展成為了可能。

鈮酸鋰晶體屬于鐵電晶體，在其上得到周期性極化反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)有幾種技術來實現(xiàn)，如Ti從LiNbO3正疇表面的擴散，Li離子的外擴散,SiO2鍍膜并熱處理，在230oC溫度下，通過加熱，由質(zhì)子交換在LiNbO3晶體正疇面誘發(fā)疇反轉(zhuǎn)，室溫下外加電場極化實現(xiàn)鐵電疇反轉(zhuǎn)[12]，前幾種技術所形成的疇反轉(zhuǎn)通常僅發(fā)生在晶面附近有限較淺的三角區(qū)域內(nèi)，而且這些技術的工藝過程均需要在一定的溫度下進行。而室溫下電場極化鐵電疇反轉(zhuǎn)方法自1991年首次提出，到1993年在實驗室真正實現(xiàn)，加上集成光學工藝和平板印刷技術的應用，使得電場極化PPLN的制備及其應用在近十年間得到很快發(fā)展。

實驗目的：在外加電場作用下對鈮酸鋰進行周期極化研究其光電特性，為后續(xù)實驗做論證和鋪墊。

測試設備：ATA-2161高壓放大器、信號發(fā)生器、示波器、光源、可調(diào)諧振光光源、高速響應功率計、光譜分析儀等。

實驗過程：使用信號發(fā)生器輸出電壓為2Vpp，頻率為40kHz的脈沖信號，通過ATA-2161調(diào)節(jié)放大倍數(shù)至輸出800Vpp，施加在晶體兩端，改變鈮酸鋰晶體的極化方向，研究其光電性，實驗框圖如圖1所示。

圖1：外加脈沖電場法PPLN實驗框圖

實驗結(jié)果：通常對于周期性電場極化的鈮酸鋰晶體，其疇的極化方向也就是光軸的方向如圖2-1所示，極化前晶體鐵電疇的極化方向都為+Z方向，而極化后的PPLN晶體，其正疇內(nèi)的極化方向沿+Z方向，負疇內(nèi)的極化方向則沿-Z方向如圖2-2。兩者的極化方向正好成180°反向，但這種結(jié)構(gòu)對晶體的光軸方向并無任何影響，正疇和負疇的光軸方向應該都是沿Z方向，只有在Y方向加上電場后，正疇和負疇的光軸才會發(fā)生不同方向的偏轉(zhuǎn),由此就會產(chǎn)生Solc濾波效應。

圖2-1：電場極化前極化方向示意圖

圖2-2：外加脈沖電場極化后極化方向示意圖

電壓放大器推薦：ATA-2161

圖：ATA-2161高壓放大器指標參數(shù)

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審核編輯 黃宇