[发明专利]一种可实现光路关-开的逆向光散射透明陶瓷及其应用

说明书

本发明涉及一种可实现光路关‑开的逆向光散射透明陶瓷及其应用。所述逆向光散射透明陶瓷为锆钛酸铅镧逆向光散射透明陶瓷，组成通式为Pb_1‑xLa_x(Zr_yTi_1‑y)_1‑x/4O₃，式中0.0734≤x≤0.0752，0.68≤y≤0.72。

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及可实现光路关-开的逆向光散射透明陶瓷组分及其应用。

背景技术

随着现代光通信和激光技术的不断发展，各类光学系统急需多种调制光信号的光学元件，尤其对高速动态电光型光开关、光衰减器、光隔离器等光学调制器件的需求日益迫切。在高速动态调制器中，以PLZT为代表的电光陶瓷透光性能好，与液晶材料相比具有响应速度快(纳秒量级)的优势，而与LiNbO₃晶体(通信领域的标志性电光材料)相比，由于电光系数大具有驱动电压低的优势。

目前研究比较系统和实际应用比较多的是电控双折射效应的电光陶瓷，但是基于电控双折射效应的电光调制器要求调制光为偏振光，在器件设计上具有应用局限性。而电控光散射效应对入射光偏振态没有要求，即偏振无关，材料适合设计成偏振无关型的高速光调制器件，可以满足不断发展的激光技术。

专利201210181261.9中介绍了特定组分PLZT具有电控光散射性能，它的特征是陶瓷在常态下(不施加电压的时候)是开态，当施加特定电场强度的外加电场时，陶瓷从开态变成关态(入射光被大幅度散射衰减)，且电场撤出后，陶瓷又恢复成开态。因为铁电畴极化反转的响应速度是纳秒量级，所以基于电控光散射陶瓷的光调制器在高速、偏振无关型激光系统中具有重要应用前景，但是该专利并未涉及另一种特性相反的电控光散射效应(简称“逆向光散射”)。逆向光散射透明陶瓷的特点是常态为关态(光散射状态)，当施加特定电场强度的反向电场后，关态的逆向光散射透明陶瓷变成开态，而撤除电场后陶瓷再次处于关态。将这类特殊的逆向光散射透明陶瓷放入光路中可以实现光路关闭隔离，且逆向光散射透明陶瓷在特定的外电场作用下可开启光路，具有光开关-光隔离一体化功能效应，适合应用于特殊场合的光开关、光隔离器等方面。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了可实现光路关-开的逆向光散射透明陶瓷、光学调制器件及其测试系统。

第一方面，本发明提供了一种逆向光散射透明陶瓷，所述逆向光散射透明陶瓷为锆钛酸铅镧逆向光散射透明陶瓷，组成通式为Pb_1-xLa_x(Zr_yTi_1-y)_1-x/4O₃，式中0.0734≤x≤0.0752，0.68≤y≤0.72。所述逆向光散射透明陶瓷可以使常态为关态的逆向光散射透明陶瓷在特定的外电场作用下可快速变成开态(开启光路)。

较佳的，0.0734≤x≤0.0750，0.69≤y≤0.71；优选为0.0734≤x≤0.0740，y＝0.70。

当La(x值)少量时，会导致反向电场作用后的开态透过率很低，开关比很小，且开态快响应信号太弱以至于无法采集；当La(x值)过量时，会导致相变温度低，室温时无法保持在关态，逆向光散射效应消失。当x为一个固定值，y＝0.70时，开态透过率最高，开关比最大；当Zr(y值)少量或者过量时，会导致开态透过率下降，开关比下降。

较佳的，所述逆向光散射透明陶瓷的透过率为58.48～65.51％，剩余极化Pr为26.15～28.36μC/cm²，矫顽场Ec为3.52～6.01kV/cm，开关比R为119～369，“关-开”响应速度为229～2055ns。

开关比的含义是电场作用后的最大开态透过率与不施加电场的关态透过率的比值，其中关态透过率的数值对开关比影响更大，关态透过率越小开关比就越大。