专利名称：在弱电场中制作块状铁电非线性光学晶体的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制作块状铁电非线性光学晶体的方法及装置，特别是一种在弱电场中制作块状铁电非线性光学晶体的方法及装置，主要是使将氧化锌(ZnO)掺杂在铌酸锂(LiNbO3,LN)中，以降低矫顽电场以及减低材料的各向异性。
在光电技术领域中，数字式光学读写头的相关短波长的激光光源技术，引起广泛重视。1962年美国哈佛大学的布隆伯根教授(Prof.Bloembergen)经由理论计算，提出以准相位匹配(quasi-phase matching;QPM)的方式，利用晶体的二阶非线性系数的正负调变以形成周期性区域反转(如
图1所示)。图1A为一般周期性区域反转配合距离与二次谐波强度的准相位匹配与相位不匹配的对照比较，以克服基频波与非线性波在z极化方向相位不匹配的缺点。
准相位匹配(QPM)优于传统的非线性晶体的以光学双折射行频率转换机制，在于前者可以充分利用晶体中最大的二次非线性系数d33，并使混合作用的三波分别的极化皆在同一方向上，因而，可以大大增进光波在晶体内部作用的重叠积分，进而较传统双折射法提高周期性区域反转的块状晶体(bulk crystal)的频率转换效率达到一个数量级以上。
迄今为止，准相位匹配非线性晶体的制作方法可分为化学法与物理法，前者包括以质子或金属扩散方式制作，以利于进行区域反转；或是利用长晶时的温度梯度以调整晶体的自发性极化的方向性。扩散法则受限于材料的扩散时间与速度，只能制作深度小于2μm的三角形浅薄区域反转结构，因而，频率转换效率远低于如图1所示的理想情况下的垂直式区域反转。而由于扩散导致晶体结构的变化，会使反转区域的边界呈现不规则状，并会降低非线性系数。而利用温度调变拉晶法只能用于生长柱状晶体，因而，制作成本较为昂贵。物理方法是利用多数非线性晶体具有铁电性的特点，其自发性极化的方向可以利用高于矫顽电场的施加电场而得以反转。
关于其他现有技术，略述于下首先，在1993年日本新力公司(Sony Corp.)的亚玛达(Yamada)等人研究以脉冲式高电压方式，首先成功地报导出在极薄(200μm厚度)的铌酸锂LiNbO3(LN)衬底上制作出小周期(2Lc=5.6μm)铌酸锂周期性区域反转的块状结构(bulk periodic poling of lithium niobate;PPLN)，并制作出转换效率高达600％/W-cm2的波导式二倍频(SHG)产生器。由于所用的反转电场强度高达24kV/mm，为防止介电崩溃，因而实验条件必须在高真空度小于10-5torr环境或是在油中进行。新力公司的M.Yamada & T.Yamaguchi也因在铌酸锂周期性区域反转的块状结构(PPLN)的研制上陆续获得美国专利，如USpatent:5,526,173(1996)、5,249,250(1993)及5,193,023(1993)等。
新力公司在铌酸锂周期性区域反转的块状结构(PPLN)的研究方面，最近(1996年)的专利主要是在电极的设计上有所突破，希望利用减低电极的水平边缘电场(fringe field)效应，造成在区域反转时的侧边(水平方向)区域的移动，进而实现小反转周期铌酸锂区域反转的块状结构(PPLN)的制造。
对于所述的水平边缘场效应，请配合参阅图2，其中，铌酸锂20的上层设有一层光致抗蚀剂10，图2B、2C表示其电气转换特性，其横轴表示距离，纵轴表示电场强度。其中，由于电极制作时，会造成金属电极与铌酸锂(LN)表面介电系数不连续。因而，当施加电场时，会在电极两侧的边缘造成水平电场(Ex)与垂直电场(Ez)会出现峰值。因为这种散射效应远大于为进行区域反转所要施加的电场值，因而，使电极两侧的反转区域在水平方向会超出金属电极所规范的区间(理想状况下只有金属电极规范的区域才有足够的电场来进行区域反转)，进而造成反转区域与预期值不一致，即出现失真，使得频率转换效率大大减低(相位不匹配)。
另外，在1996～1998年期间，对于非线性晶体周期性区域反转技术的研发，着重在研究边缘散射电场效应，以及反转区域的稳定性，以利于块状铌酸锂周期性区域反转的块状结构(PPLN)或钽酸锂周期性区域反转的块状结构(PPLT)的制作。如日本的Matsushita Electric Industrial Co公司的K.Mizuuchi & K.Yamumoto等人申请的美国专利US patent 5,652,674(1997)是应用直流加脉冲的高电压波型的多次调制技术，并配合质子交换，以减缓在区域反完毕后，因为施加电压的取消而导致非线性晶体中的位移电流变号逆流i=CdV/dt而洗刷先前在200μm厚度的钽酸锂(lithiumtantalate;LiTaO3;LT)的反转区域。
另一方面，日本富士软片公司(Fuji Photo Film Co)的S.Sonodaet al.则在美国专利US patent 5,838,486(1998)研制出以y-切面(y-cut)倾斜角度θ＞0的氧化镁掺杂铌酸锂(MgO∶LN)衬底，以制作出浅薄型(2～3μm)的小周期区域反转结构。利用氧化镁掺杂铌酸锂的好处在于氧化镁掺杂铌酸锂的光损耗小，抗破坏程度比铌酸锂(LN)提高约一个数量级，而非线性系数d33也优于后者。
美国史丹福大学的贝尔教授(Prof.Byer)等人也在US patent5,800,767(1998)获得以液体电极作为铌酸锂区域反转的块状结构技术。而史丹福大学的Ginzton Lab的师生们也在1995年起将实验室所研制的粗线宽(2Lc＞15μm)的光学参数振荡器(opticalparameter oscillator;OPO)就是用铌酸锂周期性区域反转的块状结构技术，并转给光电与激光应用公司，如Deltronic(New York),INRAD(New Jersey),Lightwave Electronics(Califomia)等等。而红外光OPO用的铌酸锂周期性区域反转的块状结构(PPLN)，一片1cm×5mm×500μm的市价目前约为US$2000元。
综观1993～1998五年间重要的非线性光学技术在铌酸锂周期性区域反转的块状结构(PPLN)及钽酸锂周期性区域反转的块状结构(PPLT)研制的主流，仍然是以使用高压电场(E＞22kV/mm)的方式进行。其主要用于短波频率转换的激光技术中，例如数字式声象光盘驱动器的读写头(DVD-head)等，目前多由日本各大光电厂商如新力(Sony)、松下(Matsushita)、富士(Fuji photo film)等公司主导，而其应用范围锁定在半导体激光，如氮化镓量子阱的激光二极管(GaN QW LD)无法延伸的波长范围。例如松下的光盘驱动器研制部门提出的报告是使用红光684nm半导体激光，作用在块状钽酸锂周期性区域反转结构以产生340nm的紫外线二倍频的超高密度数字式声象光盘驱动器(DVD)用的光源。而相关论文刊物，如Compound SemiconductorJuly/August 1997p.18上也报导过松下以铌酸锂周期性区域反转块状结构技术，以美国SDL激光公司的850nm DBR-LD(布拉格反射式激光)作用在10mm×0.5mm×0.5mm的氧化镁掺杂铌酸锂的波导式铌酸锂周期性区域反转的块状结构(PPLN)上，而产生15mW的425nm的二倍频(SHG)。根据报导，松下将在公元2000年将此项技术加以商业化，因为研制部门人员相信这种铌酸锂周期性区域反转的块状结构(PPLN)二倍频(SHG)的低杂音、低光学回馈与光束质量都远优于氮化镓发光二极管(GaN-basedLD)。
但对于以高压电场在制作小周期(2Lc＜7μm)短波用铌酸锂周期性区域反转的块状结构(PPLN)、钽酸锂周期性区域反转的块状结构所遇到的最大问题，在于很难控制由于边缘散射场所导致的反转区域逸出电极所定义的范围，以及无法抑制电压关闭时系统电容放电的逆电流对于反转区域的洗刷作用。对于上述高电压区域反转的解决办法，就是设法降低非线性晶体区域反转所需的矫顽电场，因而在衬底厚度固定的情况下，就可以降低反转电压，进而减小散射场(fringe field)与系统电容放电的位移逆电流对于小周期反转区域的破坏。
目前频率转换所常用的晶体同比例生长(congruent-grown)的铌酸锂是使用相当成熟的顶炉熔岩法，因而，在质量与价格的控制上，均可得到合理的供需。但以此方式所生长的铌酸锂与钽酸锂(congruent-grown LN & LT)皆具有相当高的矫顽电场强度，约为21Kv/mm左右。最近，日本国立无机材料研究所的Dr.Frukawa & Kitamura以双炉柴式(double crucible Czochralskimethod)成功地发展出理想配比的铌酸锂与钽酸锂(stoichiometricLN & LT)晶体，而将矫顽电场分别降低到4.5kV/mm与1.5kV/mm。而在5月CLEO’99年会中上述新型晶体做为QPM应用的铌酸锂与钽酸锂周期性区域反转的块状结构，也已经被日本无机材料研究所、Pioneer R & D Lab实验室，与美国史丹福大学、LosAlamosNa’tl Lab实验室共同提出。
鉴于以上提出的理想配比的铌酸锂与钽酸锂(stoichiometricLN & LT)晶体尚处于研制阶段，仍须经过晶体质量与估价的调整方能有市场占有率。
本发明的主要目的在于提供一种在弱电场中制作块状铁电非线性光学晶体的方法。
本发明的另一目的在于提供一种在弱电场中制作块状铁电非线性光学晶体的装置。
为达到上述目的，本发明采取如下措施本发明提供一套新的块状铁电非线性光学晶体的制造工艺，对现今通用的500μm衬底厚度Z-切面(Z-cut)铌酸锂，可以制作做出小周期(2Lc＜7μm)的块状铌酸锂区域反转的块状结构，并避免使用直流加交流(DC+AC)多次高电压波型调变的麻烦。应用本发明的装置及方法得以进行对铌酸锂区域反转的动力学研究，提出并验证以杂质掺杂适量(如5％mol)的氧化锌掺杂铌酸锂(ZnO∶LN)以大大降低区域反转电场至2.5kV/mm的强度，并获致块状含掺杂的铌酸锂周期性区域反转的块状结构(ZnO∶LN)PPLN的成品。
本发明的方法包括以下步骤(1)在室温下以脉冲或直流电压制作铌酸锂块状晶体的小周期性(2Lc＜7μm)区域反转结构；(2)即时监控上述区域反转的电流反应，以研究区域反转动力学与其状态的变化；(3)以上述即时监控方法，进一步验证铁电性非线性晶体区域反转的动力学机制中的移动率模型(mobility model)；(4)以上述模型，以杂质掺杂的遮蔽效应，例如氧化锌的掺杂(ZnO∶LN)，可降低铌酸锂的矫顽电场；(5)以上述杂质掺杂方法，利用低电压制作铌酸锂块状晶体的周期性区域反转结构；(6)以上述杂质掺杂方法，制作深紫外光波段(350～410nm)的倍频转换器。
本发明是利用在铌酸锂中掺杂适量氧化锌，以降低区域反转时的矫顽电场，并且可以控制制作周期性区域反转结构时边缘扩散场的发生。另一方面，利用一个耐高压的二极管，避免出现反相电流。
本发明方法及装置的具体方案如下本发明的一种在弱电场中制作块状铁电非线性光学晶体的方法，其特征在于，在非线性晶体上适当地掺杂氧化物。
其中，所述非线性光学晶体为铌钽酸锂LiNbxTa1-xO3，其中，0=X=1。
其中，所述掺杂的氧化物为氧化锌ZnO或氧化镁MgO。
其中，所述掺杂氧化物的浓度必须大于0.5％mol单位。
本发明的方法包括以下步骤a、利用光刻技术确定电极图案，利用铝薄膜蒸镀技术在铌酸锂的Z表面制作金属电极；b、在形成图案的铝电极上附加高电压，利用所述整流器稳定被反转的磁畴；c、利用由氢氟酸与硝酸组成的，HF∶HNO3=1∶2的蚀刻溶液蚀刻铌酸锂的+Y表面，以观测所述铁电非线性光学晶体的周期极极结构。
本发明的在弱电场中制作块状铁电性光学晶体的装置，其特征在于，包括一个高电压供应器，其可为直流型或脉冲型电源，并供等量生长的铁电非线性光学晶体实施磁畴反转的电源，其为加在所述晶体上的变极电源；一个电脑，其连接数据拾取卡及一般接口卡，其中，数据拾取卡由电脑控制，以使进行信号拾取卡的实时控制，如进一步控制高电压供应器；接口卡连接所述电流监视器与电脑，以提供对附加极电压及变极电流的即时监控；一个电流监视器，其连接一组电流监控电阻器，以监控变极电流的大小；一组电流监控电阻器，其连接所述非线性晶体，以测量流经非线性晶体的变极电流；一个整流器，其连接电流监控电阻器的末端，利用拟制在高电压供应器关闭期间所产生的自发极化电流，以稳定被反转的磁畴。
其中，还包括一个示波器，其连接所述一般接口卡，以提供对附加电压及变极电流脉冲的即时监控；所述高电压供应器为脉冲式电压供应器。
其中，所述整流器是一个高速、可承受高反转电压及漏电流低的二极管。
其中，所述二极管的过渡时间小于100ns，能承受峰值反向高压大于20仟伏特，漏电流小于0.5微安培。
结合附图及实施例对本发明的具体结构特征及方法特征详细说明如下附图简要说明图1现有技术中利用二阶非线性系数正负调变以形成周期性区域反转的原理图；图2现有技术的改良电极以减低电极的水平散射场效应所造成在区域反转时的侧边区域移动状态的示意图；图3本发明有效抑制铁电性非线性晶体的区域反转逆电流的方式与其相配合测量仪器的连接示意图；图4A现有未加入整流器二极管的极化电流对照时间(以毫秒ms为单位)的特性示意图；图4B本发明中加入二极管的极化电流对照时间的特性示意图；图5本发明针对同比例生长的铌酸锂的正负极化所观察到的各向异性波形示意图；图6本发明的移动率模型即关系为s=μs[E-(Eth±Eint)]，分析顺(+)反(-)向驱动区域反转时的电压、电流及时间的各向异性示意图；图7本发明的区域反转动力学的模型示意图。
图8本发明的氧化锌掺杂铌酸锂(ZnO∶LN)的移动率模型分析反转电流电压的电场对照的特性示意图；图9本发明制作的2Lc=6.8μm的周期性区域反转的铌酸锂块状晶的示意图；图10本发明制作的2Lc=20μm的周期性区域反转的氧化锌掺杂铌酸锂的块状晶的示意图。
本发明的掺杂氧化物的非线性晶体，在执行时该晶体的制作以及量测该晶体的特性，如图3所示，其表示本发明有效抑制铁电性非线性晶体100的区域反转逆电流的装置，与其相配合量测的仪器装置，其中，包括有一个高电压供应器30，用于提供晶体100的电源，为直流电源；其中-Z箭头所指示处为铌酸锂待测元件的衬底方向，另外，高电压供应器30亦可为脉冲产生器；一个电脑60，连接有信号拾取卡(DAQ)70，以及接口卡(GPIB)80，其中，信号拾取卡70连接电脑60，使信号拾取卡70的计时器进一步控制高电压供应器30的开启时间与长度，接口卡80作为电流监视器50与电脑60连接的连接界面，以提供反转电压、电流的即时监控。
图3中另包括有一个电流监视器50，其连接一组反转电流监控电阻(Rf及Rm)，进一步监控电流的大小。反转电流监控电阻(Rf以及Rm)，连接非线性晶体100，以量测流过非线性晶体100的电流。另有一个整流器90，连接在反转电流监控电阻(Rf及Rm)的末端，以避免电流反转。在此，高电压供应器30是以直流方式作为晶体的电源。但，高电压供应器30亦可为脉冲电源；另外再连接一个示波器40，经由一个接口卡80而完成反转电流与电压的脉冲即时监控。
配合图3所示，利用该装置量测区域反转结构的流程如下a．在铌酸锂的+Z轴面上，以光刻技术加以定义并使用蒸镀方法制作铝电极；b．利用液体电极方式施以外加高电压，以进行区域反转；c．以1∶2的氢氟酸掺杂硝酸(HF∶HNO3)蚀刻铌酸锂的+Y轴面，以观测该铁电性非线性晶体区域反转结构的发生。这样，完成量测非线性晶体区域反转的过程。
利用上述操作方式，可得知本发明的主要特点之一，为避免因高电压的关闭而引发非线性晶体系统电容的逆向放电电流，所导致的洗刷先前区域反转机制，在图3的电流监视器处，安装一个耐高压的快速(高压为20kV，上升时间为100ns)整流器90。整流器90可为一高速、耐高压及低漏电流的二极管。作为整流器90，对于高速，指＜100ns，高压指大于20仟伏特，以及低漏电流指小于0.5微安培。所监控的区域反转面积以如下公式表示Q=2PsA=∫idt其中Ps为LN的表面电荷密度，A为区域反转面积，i为反转电流。
针对我们所加入的整流器90所产生的作用，如图4所示，主要是对厚度为500μm的铌酸锂衬底进行区域反转的电流监控，并且外加11kV的脉冲电压(反转电场为22kV/mm)，脉冲宽度为70ms，如图4A所示，为没加入整流器(二极管)时的极化电流随时间(以毫秒ms为单位)变化的转态特性示意图；图4B为加入整流器(二极管)时的极化电流随时间(以毫秒ms为单位)变化的转态特性示意图。进一步而言，如图4A所示，未加整流器二极管时，高压供应器30的关闭导致约有20％的电荷逆流，以至减少所预计可发生反转的面积；如图4B所示，其很明显可显示耐高压整流器的拟制作用，从图中可看出，只有少量约0.5％的电荷逆流；在图中的70ms处的区域反转已有明显的改善。
上述加入作为整流器的二极管时，对于同比例生长的铌酸锂，虽然其矫顽电场很大，但利用该整流器的作用，可成功地制作出2Lc=6.8μm的周期性区域反转的铌酸锂块状晶(PPLN)，其衬底厚度为500μm，其工作周期接近50％，如图9所示，其为本发明针对同比例生长的铌酸锂的顺、反方向驱动区域反转时，所观察到的各向异性显示，其中横轴表示时间，单位为秒，左侧为顺向电流值，单位为μA，右侧为反相电流值，单位同样为μA，且顺向电压VF为11.8kV，反相电压VR为11kV。图5显示，顺向驱动时所需反转电压较高，且反转时间较长，但反转电流小于反向驱动时的电流。
如图6所示，其显示本发明的移动率模型，即关系为s=μs[E-(Eth±Eint)]来分析顺(+)、反(-)向驱动区域反转时的电压、电流的电场(横轴)以及时间(纵轴)的各向异性。以此推论等比率生长的铌酸锂内有因结构缺陷所导致的内建电场Eint=3kV/mm，而等效阈值电场Eth=17.6kV/mm，水平方向上，反转区域的电场移动率μs=1.56mm2/kVs。请再参阅图7，其显示区域反转动力学的模型。在内建电场情形下，锂原子与氧原子C3v平面对C轴存在各向异性，顺向驱动区域反转时，锂原子需要受到较高的动能(电场)推动才能越过势垒而转至一C的区域中，即由右侧的谷底转到左侧的谷底。
前述中针对本发明所使用的氧化锌掺杂铌酸锂(LN)，主要是利用5％mol的氧化锌(ZnO)掺杂到铌酸锂(LN)中，以遮蔽同比例生长的铌酸锂因结构缺陷所产生的内建电场；并以氧化锌(ZnO)填充原本非理想配比铌酸锂(non-stoichiometry LN)内的缺陷位置。这是因为氧化锌(ZnO)的键结长度为1.98埃，接近于Li2O的2.0埃，因而，使得氧化锂/氧化铌Li2O/[Li2O+Nb2O5])的比值会逐渐接近理想配比值，进而造成矫顽电场下降与区域反转的各向异性的减低，并降低制作周期性区域反转结构时的边缘电场效应。
如图8所示，其显示氧化锌掺杂铌酸锂(ZnO∶LN)的移动率模型的分析反转电流电压的电场(横轴)对照1/秒(纵轴)的特性结果。其中内建电场降为Eint=0.4kV/mm，等效阈值电场Eth=2.8kV/mm，而水平方向上反转区域的电场移动率μs=1.61mm2/kVs。并且，如图10所公开的其为实际制作的成品，制作成品。
与现有技术相比，本发明具有如下效果首先，针对本发明与松下公司的美国专利US patent 5,652,674(公告日期为7/29/1997)作比较，本发明具有如下效果1、本发明方法是利用一个快速(100ns)、耐高压(20kV)、低漏电流(0.5μA)的整流器，取代上述直流加交流(DC+AC)的复杂脉冲多波段次区域反转控制模式，可在直流(DC)或交流(AC)脉冲或者直流加交流(DC+AC)脉冲的模式操作。并可制作块状(LN衬底厚度约为～500μm)，2Lc＜7μm的铌酸锂周期性区域反转的块状结构(PPLN)。
2、本方法可用来检测区域反转时的动力学演变过程，这是其他方法所不及之处，此点可以参阅图5与图6。
第二点，将本发明与富士公司的美国专利US Patent 5,838,486(11/17/1998)比较1．本发明中应用杂质的键结长度与氧化锂Li2O(2埃)相近的氧化锌(ZnO)(1.98埃)，或者氧化镁(MgO)(2.11埃)掺杂在铌酸锂中，不只可以降低因晶格缺陷所造成的内建电场强度，更可降低因非理想配比所衍生的高矫顽电场，此点可参阅图8所示。
2．本方法可应用在Z-切面铌酸锂衬底上(Z-cut LN)，以获致铌酸锂周期性区域反转的块状结构(PPLN)。
3、美国专利第5,838,486，是应用在Y-切面(Y-cut)倾斜角度的铌酸锂衬底上，只能做浅薄型铌酸锂周期性区域反转结构(PPLN)，可见本发明具有进步性。
第三点，将本发明与新力Sony公司的美国专利(US patent5,526,173)(公告日期6/11/1996)作比较1．本发明的方法应用氧化锌掺杂铌酸锂(ZnO∶LN)或氧化镁掺杂铌酸锂(MgO∶LN)，以减低原本同比例生长的铌酸锂的矫顽电场，分别由21kV/mm降至2.5与5Kv/mm；再者，因区域反转电场变小，故可有效抑制边缘扩散场效应。
2、美国专利5,526,173的方法，须依赖铌酸锂电极的设计，并利用超薄(约为～100μm)型衬底以降低铌酸锂的反转电压与边缘扩散场效应。这样，在制造工艺上增加了晶体磨薄与抛光工序，且无法做深厚块状铌酸锂周期性区域反转的块状结构(PPLN)。
第四点，将本发明与史丹佛大学的美国专利5,800,767(公告日期9/1/1998)作比较1、二者均是使用液体电极作为高电压输出与铌酸锂电极的接触。
2、史丹佛大学(Stanfored Univ.)使用前述美国专利第5,652,674的多波段反转时域与斜率操作，本发明则使用单一高压整流器监控并分析区域反转的动态变化，为上述各专利所无法达到的技术。
3、本发明使用掺杂晶体，以减小矫顽电场，该史丹佛大学的美国专利5,800,767仍使用等比例生长的铌酸锂，并配合反转电极的制作，以减小边缘的扩散场效应。
综上所述，本发明方法，主要改善了现有技术的缺陷，以降低同比例生长的铌酸锂与钽酸锂的内建电场，减低制作时的各向异性，并且降低矫顽电场以及减低制作时的边缘扩散场效应，本发明具有较强的实用性。
以上叙述是借实施例来说明本发明的方法特征，并非用于限制本发明的保护范围。
权利要求
1.一种在弱电场中制作块状铁电非线性光学晶体的方法，其特征在于，在非线性晶体上适当地掺杂氧化物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非线性光学晶体为铌钽酸锂LiNbxTa1-xO3，其中，0=X=1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掺杂的氧化物为氧化锌ZnO或氧化镁MgO。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掺杂氧化物的浓度必须大于0.5％mol单位。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述非线性光学晶体为铌酸锂LiNbO3。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述非线性光学晶体为钽酸锂LiTaO3。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，包括以下步骤a、利用光刻技术确定电极图案，利用铝薄膜蒸镀技术在铌酸锂的Z表面制作金属电极；b、在形成图案的铝电极上附加高电压，利用所述整流器稳定被反转的磁畴；c、利用由氢氟酸与硝酸组成的，HF∶HNO3=1∶2的蚀刻溶液蚀刻铌酸锂的+Y表面，以观测所述铁电非线性光学晶体的周期极极结构。
8.一种适用于权利要求1～7的在弱电场中制作块状铁电性光学晶体的装置，其特征在于，包括一个高电压供应器，其可为直流型或脉冲型电源，并供等量生长的铁电非线性光学晶体实施磁畴反转的电源，其为加在所述晶体上的变极电源；一个电脑，其连接数据拾取卡及一般接口卡，其中，数据拾取卡由电脑控制，以使进行信号拾取卡的实时控制，如进一步控制高电压供应器；接口卡连接所述电流监视器与电脑，以提供对附加极电压及变极电流的即时监控；一个电流监视器，其连接一组电流监控电阻器，以监控变极电流的大小；一组电流监控电阻器，其连接所述非线性晶体，以测量流经非线性晶体的变极电流；一个整流器，其连接电流监控电阻器的末端，利用拟制在高电压供应器关闭期间所产生的自发极化电流，以稳定被反转的磁畴。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括一个示波器，其连接所述一般接口卡，以提供对附加电压及变极电流脉冲的即时监控；所述高电压供应器为脉冲式电压供应器，。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述整流器是一个高速、可承受高反转电压及漏电流低的二极管。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述二极管的过渡时间小于100ns，能承受峰值反向高压大于20仟伏特，漏电流小于0.5微安培。
全文摘要
一种在弱电场中制作块状铁电非线性光学晶体的方法及装置,本方法包括以下步骤:在非线性晶体上掺杂氧化物;利用光刻技术确定电极图案,利用铝薄膜蒸镀技术在铌酸锂的Z表面制作金属电极;在形成图案的铝电极上附加高电压,利用整流器稳定被反转的区域;利用由氢氟酸与硝酸组成的蚀刻溶液蚀刻铌酸锂的+Y表面;本装置包括:高电压供应器、电脑、电流监视器、一组电流监控电阻器及整流器。
文档编号G02F1/05GK1307245SQ0010046
公开日2001年8月8日 申请日期2000年1月31日 优先权日2000年1月31日
发明者彭隆瀚, 林宜庆, 房宜澂 申请人:财团法人工业技术研究院