激光诱导晶体畴反转特性及其电光效应研究

激光诱导晶体畴反转具有光区选择性和可控性的优点，成为极具发展潜力和应用前景的新的精细微畴技术方案，但对诱导机理的认识和相应的制畴技术还处于初始发展阶段，本项目拟在实验的基础上研究不同光场诱导产生的晶体畴反转特性，利用光的干涉效应诱导产生晶体畴结构反转的方法和产生的畴结构特征和畴壁性质，进一步探索在光场和外电场作用下的合理的激光诱导畴反转物理机制和优化的极化方法。同时，研究光场诱导下的周期性畴反转结构在低电场再现下形成的折射率光栅的衍射问题和衍射性质，结合晶体的其他效应探索其在微型化电光器件和光学集成芯片中的应用。

激光诱导晶体畴反转技术可直接将激光光斑的形状转换为反转畴结构，本项目主要研究光场和外电场共同作用下形成的畴反转结构及其特性，不同畴反转结构的电光效应和在集成光学器件中的应用，取得的主要研究成果为：（1）建立了可实时观测激光诱导晶体畴反转过程的实验系统，实验研究了不同光场和外电场共同作用下锂酸铌晶体的畴反转特性和畴结构特征，发展了光控极化晶体畴反转结构的方法，通过光场、外电场和作用时间的综合控制，可良好的制作具有光区选择性和可控性的畴反转结构。对于高掺镁的锂酸铌晶体，提高光功率密度和增加作用时间可大大降低所需的反转电场。（2）研究了光场和外电场作用下，纯净铌酸锂晶体和掺镁铌酸锂在畴反转过程中的畴壁运动和极化电流特性，得到了外电场作用下的畴壁运动特征和极化电流关系，并分析了其内在原因。（3）理论和实验研究了周期性极化锂酸铌晶体（PPLN）的电光效应和电光衍射性质，在外电场的作用下，PPLN成为一个折射率光栅，分析了PPLN作为一个独立器件和集成在晶体中不同情况下的电光衍射性质，拓展了PPLN在三维集成光学中的应用。（4）研究了级联三角形畴反转结构的电光效应，给出了不同几何形状畴反转结构的电光偏转性质和优化分析方法。（5）研究了畴反转结构的电光效应在集成光学器件中的应用，发展了3种集成的高性能电光器件。