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結構準位相匹配材料(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，先后出現了能夠產生周期性疇結構的晶體生長技術、電子束掃描、雜質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構向非周期性疇結構的發展成為了可能。

鈮酸鋰晶體屬于鐵電晶體，在其上得到周期性極化反轉結構有幾種技術來實現，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，由質子交換在LiNbO3晶體正疇面誘發疇反轉，室溫下外加電場極化實現鐵電疇反轉[12]，前幾種技術所形成的疇反轉通常僅發生在晶面附近有限較淺的三角區域內，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方法自1991年首次提出，到1993年在實驗室真正實現，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，為后續實驗做論證和鋪墊。

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

實驗過程：使用信號發生器輸出電壓為2Vpp，頻率為40kHz的脈沖信號，通過ATA-2161調節放大倍數至輸出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，其正疇內的極化方向沿+Z方向，負疇內的極化方向則沿-Z方向如圖2-2。兩者的極化方向正好成180°反向，但這種結構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生不同方向的偏轉,由此就會產生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

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審核編輯 黃宇