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一种新型单晶体光弹调制器

阅读:308发布:2020-05-11

专利汇可以提供一种新型单晶体光弹调制器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种光弹 调制器 ,具体是一种基于透明光学材料光弹效应的 相位 调制器件。本 专利 采用单一 晶体结构 ,即晶体自身即是压电 驱动器 ,又是光弹晶体。单一晶体无需进行 频率 匹配,加工工艺要求大大降低,减小了整体体积,而且省去了 能量 传输环节,调制效率得到较大提升。,下面是一种新型单晶体光弹调制器专利的具体信息内容。

1.一种新型单晶体光弹调制器,其特征在于:主要由结构外壳101、通光兼压电晶体
102、塑料支撑件103、电学转接头104、金属电极层105和导线106构成,利用晶体的逆压电效应和光弹效应,通过向电极输入交流电信号,引起晶体振动,使晶体内部应周期性变化,从而实现对光束偏振方向的调制,所属通光晶体102的通光面为矩形,平行正对,侧面有金属电极层105,通过导线106连接到电学转接头104上。
2.根据权利要求1所述的一种新型单晶体光弹调制器,其特征在于:使用单一晶体,既是通光晶体,又是压电驱动器,无需进行通光晶体与压电驱动器的频率匹配,同时省去能量传输环节,减少能量损耗,提高了系统效率。
3.根据权利要求1所述的一种新型单晶体光弹调制器,其特征在于:所述晶体材料选用为3方晶系3m点群晶体,可以是铌酸锂,可以是钽酸锂,也可以是BBO。
4.根据权利要求1所述的一种新型单晶体光弹调制器,其特征在于:晶体侧面镀有金属电极层105,所述电极105通过导线106与电学转接头104连接,导线106通过导电树脂粘接在电极105上。
5.根据权利要求1所述的一种新型单晶体光弹调制器,其特征在于:晶体102侧面设置有塑料支撑件103,所述支撑件103使用橡胶粘在晶体102侧面电极层105上,所述支撑件
103嵌套在壳体101的开孔内。
6.根据权利要求1所述的一种新型单晶体光弹调制器,其特征在于:晶体102通光面可镀上相应波长的增透膜,降低整体器件的插入损耗。
7.根据权利要求1所述的一种新型单晶体光弹调制器,其特征在于:使用单一晶体,体积可以加工的很小,提高调制频率。

说明书全文

一种新型单晶体光弹调制器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种光弹调制器,具体涉及一种新型单晶体结构光弹调制器,能够实现较高频率调制。

背景技术

[0002] 光弹调制器是一种基于透明光学材料光弹效应制成的相位调制器件。光弹效应是指当介质中存在弹性应时,介质的光学性质(折射率)将随应力变化发生变化,产生双折射效应,双折射大小正比于应力大小,快慢轴分别平行与垂直与应力方向,且随着介质拉伸和压缩状态交替而交替。光透过时,其寻常光与非寻常光成分因双折射效应而产生相位差,该相位差称为延迟量,其大小正比于应力大小。
[0003] 现有光弹调制器大都采用Kemp型结构,该结构主要由通光部分和压电驱动器两部分构成,通光部分一般为具有光弹效应的各项同性的透明光学材料比如熔融石英,压电驱动器一般使用石英晶体,通过切型选择,使石英晶体工作在长度振动模式。为提高工作效率,通光部分与压电驱动器的谐振频率要保持一致,工作时对压电驱动器施加与其谐振频率一致的交流电压信号,利用压电驱动器的逆压电效应,使其产生周期性机械振动,并带动光学晶体受迫振动,从而使光学晶体产生周期性折射率变化,进而引起透过光束的偏振状态周期性变化。
[0004] 光弹调制器具有无机械移动部件、驱动电压低、宽适用波段、大孔径、大视场、高调制精度、功耗小等优点,在光谱测量、偏振检测、超高速干涉调制等方面应用广泛。但是Kemp型结构由压电驱动器和光学晶体两部分组成,一部分能量消耗在压电驱动器的振动上,使得系统能量利用率偏低;能量由驱动器传入光学晶体的过程中也有所损耗,为尽可能减少这一损耗,提高调制效率,需要光学晶体与压电驱动器的谐振频率精确匹配,因为晶体的谐振带宽很窄,需要严格的加工工艺才能保证两部分频率的匹配,并且通常光学晶体的谐振频率无法直接测量,给实际加工过程中的检测带来很大困难;同时两部分之间通过胶粘层连接,额外的胶粘层也会造成能量传输损耗,导致调制效率进一步下降。

发明内容

[0005] 为了克服Kemp型光弹调制器的不足,本发明提供一种新型单晶体光弹调制器。
[0006] 本发明的技术方案如下:使用三方晶系中3m点群晶体,此类晶体既有压电属性又有光弹效应。在晶体侧面金属电极,通过向电极加交流电压实现晶体的受迫振动,产生周期变化的内部应力,由光弹效应引发透过光线的偏振态周期性变化。由于晶体自身既是通光晶体又是压电驱动器,不需要进行通光部分与驱动部分的频率匹配,设计难度大大减小,对晶体加工精度要求也降低,降低了成本。单晶体结构省去了额外的驱动部分能量消耗,而且没有驱动部分到通光部分的能量传输过程,避免了传输功率的损耗,大大提高了系统的能量利用效率。单晶体结构使得整个系统的体积也大大减小。晶体材料可以是铌酸锂,可以是钽酸锂,也可以是BBO。晶体的通光面可以镀相应波长的增透膜,降低整体器件的插入损耗。
附图说明
[0007] 图1为本发明单晶体光弹调制器结构俯视示意图;图2为本发明通光元件侧视示意图。

具体实施方式

[0008] 下面结合附图对本发明作进一步的说明:整体结构如图1所示,101是结构外壳、102是通光兼压电晶体、103是塑料支撑件、104是连接外部驱动的电学转接头、105是金属电极层,106是导线。金属电极层105镀在晶体102两侧面,塑料支撑件104一端通过低应力橡胶粘接在金属电极层105面上,另一端嵌套在结构外壳101的对应开孔内;导线106一端使用导电树脂胶粘接在金属电极层105上,另一端焊接在电学转接头104上。
[0009] 向金属电极上加交流电压,由于晶体的逆压电效应,晶体产生受迫振动,当外加电压频率与晶体自身谐振频率一致时,形成共振,有较大振幅,此时光弹效应最明显,晶体折射率变化最大,且系统效率最高,发热较小。通过晶体切型与尺寸控制晶体的谐振频率,可以实现不同的调制频率。
[0010] 可以在晶体的通光面镀增透膜,提高透过率,降低系统的插入损耗。
[0011] 本发明的光弹调制器结构简单,制作工艺难度小,成本相对较低,灵活满足使用需求。
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