本發明專利技術涉及一種基于角度光偏置的偏硼酸鋇晶體電場傳感器的制備方法，屬于高壓強電場測量技術領域。本方法采用偏硼酸鋇晶體作為電場傳感器的傳感材料，在晶體定軸切割過程中控制晶體c光軸與通光面法線方向成一個較小角度，該角度根據選用的激光源的波長、偏硼酸鋇晶體在該波長下的折射率、以及晶體通光方向的長度來確定。利用偏硼酸鋇晶體近軸光束的自然雙折射產生靜態光波相位偏置，實現電場的線性傳感。本發明專利技術方法制備的電場傳感器，可以測量電場強度的幅值，還可以測量電場的頻率、相位等信息，是一種時域測量電場傳感器，而且具有測量靈敏度較高、響應速度快、測量范圍和頻率范圍寬、結構更簡單、穩定性好、對待測電場的干擾小等優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種，屬于高壓強電場測量
技術介紹
20世紀80年代，隨著光學技術的發展，光電電場傳感器逐漸成為研究熱點。基于電光效應的光電電場傳感器可分為集成光學類型和體材料類型。其中體材料類型電場傳感器基于分立器件，利用1/4波片設置靜態工作點，利用整塊電光晶體實現電場傳感。隨著微加工技術的進步，這種類型的傳感器具有全電介質材料等優點，具有重要的研究意義和實用價值。 體材料類型電場傳感器的性能很大程度上取決于電光晶體的選擇。以前主要采用了鈮酸鋰、鉭酸鋰(LiTa03)、鍺酸鉍(Bi4Ge3O12)晶體作為電光材料，早期也采用了硅酸鉍(Bi12SiO20)晶體。由于硅酸鉍除了電光效應之外還存在光折變效應、旋光性及法拉第旋轉等多種效應，在實際應用中被逐漸淘汰。鈮酸鋰晶體電光系數大，透光率高，光學均勻性好，質地堅硬，不潮解，易生長和加工，在很長一段時間內都被認為是比較適合作為電場傳感器的傳感材料，但鈮酸鋰晶體在強光和紫外線照射下折射率變得不均勻，易出現損傷，并且折射率隨溫度變化大，存在熱釋電效應。鉭酸鋰晶體存在與鈮酸鋰類似的缺點。鍺酸鉍晶體是一種從熔體中生長出來的人工晶體，理論上無自然雙折射、旋光性及熱釋電效應，在80(Tl500nm波長范圍內具有良好的溫度穩定性，但是鍺酸鉍晶體在任意方向的外加電場作用下感應主軸不確定，以鍺酸鉍晶體作為傳感材料的電場傳感器在測量空間電場時存在不便，一般將鍺酸鉍晶體作為電壓傳感器的材料。另一方面，傳統的體材料類型電場傳感器利用1/4波片產生π/2的靜態相位偏置，實現電場的線性傳感，擴大線性測量范圍，提高靈敏度，但1/4波片的實際相位延遲量易受環境溫度、加工精度和附加應力等因素的影響，并且其快慢軸在與電光晶體進行對準的過程中也會產生失配偏差，降低測量的準確度。在以前光學電壓傳感器的研究中，提出利用鈮酸鋰晶體近軸光束的自然雙折射產生η /2的靜態相位偏置，但是其采用晶體X1方向加壓，X3方向通光的方式，在這樣的傳感方式下，晶體的主軸會發生旋轉，并且還需通過旋轉晶體來產生近軸光束，操作上存在較大不便，增加了傳感器的復雜性，并且降低了傳感器的穩定性。從上面兩方面出發，迫切需要尋求一種電光晶體，旋光性、熱光效應、熱釋電效應等盡量小，且電光系數大，光學性能好，物理化學性質穩定，易于加工等。另外，需要設法消除1/4波片的不利影響。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出一種基于角度光偏置的偏硼酸鋇晶體(P-BaB2O4,以下簡稱ΒΒ0)電場傳感器的制備方法，利用BBO晶體的電光效應實現電場傳感，并通過BBO晶體近軸光束的自然雙折射產生靜態相位偏置，實現電場的線性傳感。本專利技術提出的，包括以下步驟(I)采用熔鹽法生長得到偏硼酸鋇晶體；(2)對偏硼酸鋇晶體進行定軸切割，使得晶體的c光軸方向與晶體的通光方向成Θ角權利要求1.一種，其特征在于該方法包括以下步驟 (1)采用熔鹽法生長得到偏硼酸鋇晶體； (2)對偏硼酸鋇晶體進行定軸切割，使得晶體的c光軸方向與晶體的通光方向成0角其中，\為自由空間的激光源波長，％為由單軸晶體自然雙折射產生的相位延遲，n。為偏硼酸鋇晶體的尋常光折射率，11。=1. 6680，ne為偏硼酸鋇晶體的異常光折射率，ne=l. 5310，I為晶體在晶體通光方向上的長度； (3)在步驟(2)定軸切割得到的偏硼酸鋇晶體的激光入射端粘接起偏器，激光出射端粘接檢偏器。全文摘要本專利技術涉及一種，屬于高壓強電場測量
本方法采用偏硼酸鋇晶體作為電場傳感器的傳感材料，在晶體定軸切割過程中控制晶體c光軸與通光面法線方向成一個較小角度，該角度根據選用的激光源的波長、偏硼酸鋇晶體在該波長下的折射率、以及晶體通光方向的長度來確定。利用偏硼酸鋇晶體近軸光束的自然雙折射產生靜態光波相位偏置，實現電場的線性傳感。本專利技術方法制備的電場傳感器，可以測量電場強度的幅值，還可以測量電場的頻率、相位等信息，是一種時域測量電場傳感器，而且具有測量靈敏度較高、響應速度快、測量范圍和頻率范圍寬、結構更簡單、穩定性好、對待測電場的干擾小等優點。文檔編號G01R3/00GK102967734SQ20121046606公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月16日 優先權日2012年11月16日專利技術者曾嶸, 李長勝, 王博, 牛犇 申請人:清華大學本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于角度光偏置的偏硼酸鋇晶體電場傳感器的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟：（1）采用熔鹽法生長得到偏硼酸鋇晶體；（2）對偏硼酸鋇晶體進行定軸切割，使得晶體的c光軸方向與晶體的通光方向成θ角：其中，λ為自由空間的激光源波長，為由單軸晶體自然雙折射產生的相位延遲，no為偏硼酸鋇晶體的尋常光折射率，no=1.6680，ne為偏硼酸鋇晶體的異常光折射率，ne=1.5310，l為晶體在晶體通光方向上的長度；（3）在步驟（2）定軸切割得到的偏硼酸鋇晶體的激光入射端粘接起偏器，激光出射端粘接檢偏器。FDA00002417685900011.jpg,FDA00002417685900012.jpg
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：曾嶸，李長勝，王博，牛犇，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：
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