本发明涉及非线性光学晶体器件制备，更具体的说是涉及一种周期极化铁电晶体的畴壁调直方法。
背景技术：
1、利用非线性光学晶体的双折射相位匹配可实现激光的频率转换，如倍频、差频、和频、光参量振荡等等，然而，双折射相位匹配仅能在特定的角度和有限的波长范围实现上述功能，不能利用非线性光学晶体的最佳非线性光学系数方向，且激光走离角较大，器件调节难度增大。通过对具有铁电性能的非线性光学晶体进行周期性极化，即对其非线性系数的方向进行周期性改变，可补偿激光在晶体中频率变化时的相位失配，该方法被称为准相位匹配。准相位匹配能够实现晶体全部透光范围内的频率变化，且可利用晶体的最大非线性光学系数方向，克服了空间走离效应，提高了频率转换效率，使得晶体的应用领域得到极大拓展。
2、在对晶体进行周期性极化时，畴壁的弯曲程度严重影响极化后器件的转换效率，理想化的畴壁应该呈完全平直形状。畴形貌的观察最常见的方法是采用腐蚀法，即对极化后的晶体在对应的腐蚀剂中进行腐蚀，利用晶体正畴和负畴腐蚀速度的不同，可以在晶体表面形成明暗相间的条纹，通过光学显微镜即可观察到畴形貌及分布情况。该方法的优点是观测容易，然而该方法破环了极化时所镀制的电极结构，若畴分布不佳，样品却不能够继续被极化，使得样品无法使用。
3、通过光学的方法可以间接反应畴的分布情况，比如二次谐波法、电光效应法、衍射法等。主要原理是检测激光通过晶体后的频率转化效率或者光强度的变化情况。该方法的优点是对样品无损坏，而缺点是需要对样品的通光端面进行精密加工，不能有效筛选出畴分布最佳区域，且周期不同所需激光源的波长不同，增加了检测的复杂性。
4、利用铁电晶体的压电性能法，也可间接反应畴的分布情况。该方法原理是测量极化前和极化后晶体的压电系数，根据压电系数的区别可计算出极化程度，即占空比。该方法的优点是对样品无损坏、无需对样品进行通光面精密加工，且能够筛选出占空比分布一致的区域，有利于最终器件有效区域的选取。而缺点是如果畴壁呈不规则弯曲形状，见附图1a，虽然压电系数分布一致，但不能真实反应畴壁的平直程度。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种周期极化铁电晶体畴反转表征方法及畴壁调直法，以克服现有技术存在的不足，具体是基于压电性能方法并结合压电系数变化量表征畴反转情况，并提供一种畴壁调直方法，使得能够获得高质量的周期极化结果。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种周期极化铁电晶体的畴壁调直方法，包括以下步骤：
4、步骤1，采用准静态测试法，将待极化的样品负极性面朝上，其压电系数为ds，此时，ds＞0，然后对样品进行周期极化；
5、将极化后样品的一面置于绝缘板上，测试其压电系数dc，然后将样品反向放置在绝缘板上，测试其压电系数dr；
6、当dc和dr的绝对值均大于ds/2时，继续对样品进行极化；
7、当测试的压电系数绝对值小于ds/2时，若dc与dr绝对值相差小于20％，则判断极化反转畴贯穿了整个晶体，得到畴贯穿晶体，备用；
8、若dc与dr绝对值相差大于20％，则判断反转畴未贯穿整个晶体，停止极化，对样品进行单畴化，并重新进行周期极化；
9、步骤2，采用准静态测试法，对步骤1中的畴贯穿晶体按原始负极性方向朝上放置，不放置在绝缘板上，测试其压电系数为dp；
10、步骤3，由公式d＝(dp+ds)/2ds计算得到测试区域的占空比，若dp＞0，则反转畴的占空比为1-d，表明反转畴区域面积小于未反转畴区域的面积；若dp＜0，则反转畴的占空比即为d，表明反转畴区域面积大于未反转畴区域的面积；
11、步骤4，在极化后的样品上选取多点进行压电系数测试，根据步骤3统计出极化样品不同区域的占空比分布情况；
12、步骤5，由步骤3得到的结果，如果占空比d较设计的占空比大于20％，则对样品进行单畴化，重新进行周期极化；如果占空比d较设计的占空比大于0而小于20％，则继续对样品进行极化，并结合压电系数dp变化量δdp调整极化电压大小；
13、步骤6，对同一坐标轴上的等间距区域进行测试，若任意一个区域2％ds≥δdp≥0.5％ds，则表示反转横向生长速度在合理范围，表明畴壁趋于平直，根据步骤5判断是否继续进行极化，最终使得占空比d与设计的占空比达到±0.5％的误差范围；
14、若任意一个区域δdp＞2％ds，则降低电压，极化完成后取出样品进行压电系数测试，重复上述计算判断是否继续进行极化，直至占空比达到50％；
15、若任意一个区域δdp＜0.5％ds，则升高电压；极化完成后取出样品进行压电系数测试，重复上述计算判断是否继续进行极化，直至占空比达到50％。
16、优选的，步骤1所述样品为磷酸钛氧钾晶体，厚度≥0.5mm，反转畴周期≥1μm。
17、优选的，在样品-z面上镀制框型周期性电极，电极宽度≤1/2λμm，λ为反转畴周期，电极占空比≤50％，+z面上镀制完整电极。
18、以46μm周期为例，反转畴理论宽度为23μm，为预留扩展空间，电极宽度一般都是小于反转畴理论宽度即可。
19、优选的，周期极化条件脉冲电压为3kv/mm，脉冲宽度为46ms，脉冲个数≥1。
20、电压大于矫顽场(ktp理论矫顽场为2.1kv/mm)即可发生极化，具体数值根据周期和实际情况决定；脉宽可与周期直接对应。
21、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
22、通过测试极化后样品的压电系数，能够无损判断样品的极化情况，并能够筛选出极化均匀的区域，同时能根据占空比计算结果，判断是否继续进行极化或者终止极化、单畴化后重新极化；通过压电系数变化量，判断畴壁的平直程度，及时调整极化电压大小与时长，精确地控制极化过程，获得高质量的周期极化晶体。
1.一种周期极化铁电晶体的畴壁调直方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种周期极化铁电晶体的畴壁调直方法，其特征在于，步骤1所述样品为磷酸钛氧钾晶体，厚度≥0.5mm，反转畴周期≥1μm。
3.根据权利要求1所述的一种周期极化铁电晶体的畴壁调直方法，其特征在于，在样品-z面上镀制框型周期性电极，电极宽度≤1/2λμm，λ为反转畴周期，电极占空比≤50％，+z面上镀制完整电极。
4.根据权利要求1所述的一种周期极化铁电晶体的畴壁调直方法，其特征在于，周期极化条件脉冲电压为3kv/mm，脉冲宽度为46ms，脉冲个数≥1。
