CN101750760A - 一种光关断能力强的电光开关 - Google Patents

Abstract

一种光关断能力强的电光开关，包括绝缘壳体(201)，电光晶体(202)，在晶体一对侧面镀有金属导电层(203)，所述金属导电层外贴有铟箔(204)；所述铟箔外紧贴内部金属电极(205)；所述内部金属电极高度都高于晶体侧面两端高度一部分，探出部分的高度大于或等于晶体侧面上整个金属导电层高度的1/10到2倍之间的距离；所述内部金属电极高于晶体侧面部分处可填充导热且绝缘的弹性有机材料(206)；所述内部金属电极上部有外接金属电极孔(207)。本电光开关结构设计可使外接电极与晶体保证长时间紧密电接触，大大减小了安装应力对晶体造成损坏或断裂的可能和附加的相位延迟，以及具有良好的外加电场均匀性，使电光开关的关断能力得到了很大的增强，从而也提高了所工作激光器的输出性能。

Description

一种光关断能力强的电光开关

技术领域

本发明涉及光电子领域，特别涉及一种横向应用的由单块或多块电光晶体组成的电光Q开关。

技术背景

电光调Q技术是利用在电光晶体上施加电压而改变晶体的折射率，使达到改变光的偏振态，与起偏器一起使用可实现光开关的作用。利用电光调Q技术的脉冲激光，峰值功率高，脉宽窄。所以，电光开关是脉冲激光器中的一个非常重要的器件。

电光开关在使用中有个常见的现象就是对光“关不断”，所谓“关不断”就是在开关关门时不能完全的关断光，总有一小部分光漏出腔外，使储存在激光介质中的能量会在开关打开之前被消耗掉，因此造成了脉冲光输出功率的降低。

造成“关不断”现象有几个原因：入射光束没有严格的垂直晶体通光面入射；入射光束有一定的发散角，因此相当于有一部分光束不是垂直晶体通光面入射；电光晶体本身的生长应力造成其内部质量不均匀；晶体上的安装应力引起晶体折射率主轴和折射率大小的变化，从而引入附加的相位延迟；外加电场的不均匀引起晶体折射率改变不均匀。以上原因，前两个是可以通过细致调节激光光路时改善；第三个是晶体本身的质量原因；而后最后两个是可以通过开关内部结构设计改善的，也是我们设计开关时最应该关注的。

电光开关设计的难点在于使电极与晶体表面接触紧密而又不会使晶体产生较大的应力。所以，晶体与外接电极的连接方式是设计考虑的重点因素之一。

通常的电极连接方式有粘结、焊接或直接压固。

所谓粘结方式就是直接用可导电的有机粘合剂把电极与晶体粘连起来，这种电光开关的结构简单，但是粘结剂在闪光灯或激光照射下极易老化，而且粘结剂的挥发会对器件造成污染，从而降低了光学元件的激光抗损伤阈值。

焊接是指直接把电极和晶体Y面焊接在一起。由于焊接时的温度较高，焊接过程中会损坏晶体，而且也不易使晶体和电极接触均匀。还可能出现因环境温度剧烈变化或振动造成的“断路”现象。

附图1是采用直接压固方式连接的电光开关的示意图，展示了一般电光开关电极的连接方式。图中101为电光晶体，102为铟箔，103为有弹性导电层，104为金属导电层，105为金属电极，106为金属导电层与金属电极的接触受力面。在封装晶体时，为了使金属电极与晶体侧面电接触良好，必须在有弹性导电层，如导电橡胶上加一定的压力，使导电橡胶发生形变，充分接触晶体侧面，然后固定电极。这种直接压固方式基本无法控制装配时在晶体上产生的应力。压轻了接触不均匀，不充分。压重了会使晶体产生应力并且有压碎晶体的可能。另外，有弹性导电层也可能随着使用时间长而老化，其弹性和导电性能均会降低，导致无法保证晶体与弹性导电层长期良好的电接触。

电光晶体上外加电场均匀性问题也是电光开关设计要考虑的因素之一，好的电场均匀性也可以改善开关对光的关断能力。

发明内容

本发明的目的是这样实现的：一种光关断能力强的电光Q开关，所述电光Q开关包括一圆筒形绝缘壳体，壳体的中心有一长方形通孔开槽，开槽正中间放置一块或多块串接的横向应用电光晶体，晶体一对通光面上镀有光学增透膜；晶体的一对侧面镀有金属导电层，在金属导电层外贴有铟箔，铟箔外紧贴内部金属电极，他们都放置在绝缘壳体的开槽中固定；所述内部金属电极的高度都高于晶体侧面两端高度一部分，探出部分的高度大于或等于晶体侧面上整个金属导电层高度的1/4；内部金属电极高于晶体侧面部分处可填充导热且绝缘的弹性有机材料，确保了电极间的绝缘；所述内部金属电极上部开有外接金属电极孔，以便内，外接电极间的电连接，外接电极可垂直旋入或插入内部电极上方的孔固定；所述绝缘外壳两端面各安装一片光学窗口片，所述光学窗口片由圆形中空端盖压固。

本发明专利有以下优点：在电极的连接方式上，采用内、外金属电极分段式连接，晶体侧面使用质地柔软、导电性能良好的铟箔和内部金属电极贴紧，外加金属电极从垂直于内部金属电极的外接电极孔拧入且压紧内部金属电极并固定。这样既保证了电光晶体与整个导电层间的紧密电接触，又因为电极压固方向垂直于晶体且不在晶体上，没有给晶体产生安装应力从而不会产生附加相位延迟；在外加电场均匀性上，因为内部金属电极宽于晶体整个侧面，所以加电场后晶体相对处于电场的中间，不会受到电极边缘电场有时有可能不稳定的影响而导致对晶体内通过线偏光偏转不充分而漏出的问题；内部金属电极高于晶体部分处可填充导热并且绝缘的弹性材料，如导热绝缘硅胶、橡胶或其他有机材料，不仅可以保证电极间的充分绝缘，而且更好的导出晶体工作时的热量，还可以进一步减少铟箔和内部电极紧贴晶体时的少许应力。

本发明提出的电极连接方式及改善外加电场均匀性适用于各种横向应用方式的电光开关。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为采用直接压固方式连接的电光开关示意图。

图2为本发明电光开关单晶体结构中段剖面图。

图3为本发明电光开关单晶体或双晶体光胶或胶合或键合的内部安装3D示意图。

图4为本发明电光开关双直接固定晶体结构中段剖面图。

图5为本发明电光开关双直接固定晶体内部安装3D示意图。

图的描述：

图1中：101.电光晶体  102.铟箔  103.有弹性导电层  104.金属导电层  105.金属电极  106.金

       属导电层与金属电极的接触受力面

图2中：201.绝缘壳体  202.电光晶体  203.金属导电层  204.铟箔  205.内部金属电极  206.导

       热并且绝缘的弹性材料  207.外接金属电极孔

图3中：301.单晶体或光胶或胶合或键合晶体  302.金属导电层  303.铟箔  304.内部金属电极  305.

       外接金属电极306.内部金属电极与外接金属电极的接触受力面

图4中：401.绝缘壳体  402.双直接固定电光晶体  403.金属导电层  404.铟箔  405.内部金属电

       极  406.导热并且绝缘的弹性材料  407.外接金属电极孔

图5中：501.双直接固定电光晶体  502.金属导电层  503.铟箔  504.内部金属电极  505.外接金

       属电极  506.内部金属电极与外接金属电极的接触受力面

具体实施方式

例1本发明电光开关用于单晶体或双晶体光胶或胶合或键合的封装实施方式1参见附图2和图3。图中电光开关包括一圆筒形绝缘壳体201；壳体中心有个长方形的开槽，槽中间放置电光晶体202，晶体可以为BBO或LiNbO3或LiTaO3或RTA或RTP或KTP或LGS等，它们可以是单晶体或双晶体光胶或胶合或键合；在晶体的一对侧面镀有金属导电层203；所述金属导电层外贴有与其长度相同或略短的铟箔204；所述铟箔外紧贴着内部金属电极205，电极长度与铟箔一致，高度都高于晶体侧面两端高度一部分，探出部分的高度等于晶体侧面上整个金属导电层高度的1/4；所述的电光晶体，铟箔及内部金属电极都固定在绝缘壳体中间的开槽中；所述内部金属电极高于晶体侧面部分处可填充导热且绝缘的弹性有机材料206，如导热绝缘硅胶、橡胶或其他有机材料，不仅保证了电极间的充分绝缘，而且更好的导出晶体工作时的热量，还可以进一步减少铟箔和内部电极紧贴晶体时的少许应力；外接金属电极通过外接金属电极孔207插入或旋入开关外壳201，最终拧紧在内部金属电极205上并与其达到紧密的电接触。开关的两端可根据实际需要加装光学窗口片及端盖，不过端盖和光学窗口片的构造及连接为现有技术，此处不再赘述。

例2本发明电光开关用于双直接固定晶体的封装实施方式2参见附图4和5。图中电光开关包括一圆筒形绝缘壳体401；壳体中心有个长方形的开槽，槽中间放置双直接固定电光晶体402，它们串接排列，双晶体可以为BBO或LiNbO3或LiTaO3或RTA或RTP或KTP或LGS等；在晶体的一对侧面镀有金属导电层403；所述金属导电层403外贴有与其长度相同或略短的铟箔404；所述铟箔404外紧贴着内部金属电极405，电极长度与铟箔一致，高度都高于晶体侧面两端高度一部分，探出部分的高度等于晶体侧面上整个金属导电层高度的1/2；所述的电光晶体，铟箔及内部金属电极都固定在绝缘壳体中间的开槽中；所述内部金属电极高于晶体侧面部分处可填充导热且绝缘的弹性有机材料406，如导热绝缘硅胶、橡胶或其他有机材料，不仅保证了电极间的充分绝缘，而且更好的导出晶体工作时的热量，还可以进一步减少铟箔和内部电极紧贴晶体时的少许应力；外接金属电极通过外接金属电极孔407插入或旋入开关外壳401，最终拧紧在内部金属电极405上并与其达到紧密的电接触。开关的两端可根据实际需要加装光学窗口片及端盖，不过端盖和光学窗口片的构造及连接为现有技术，此处不再赘述。

Claims (7)

1.一种光关断能力强的电光开关，包括绝缘壳体(201)，电光晶体(202)，在晶体一对侧面镀有金属导电层(203)，金属导电层外贴有铟箔(204)；铟箔外紧贴内部金属电极(205)，内部金属电极高度都高于晶体侧面两端高度一部分，探出部分的高度大于或等于晶体侧面上整个金属导电层高度的1/10到2倍之间的距离，部金属电极高于晶体侧面部分处可填充导热且绝缘的弹性有机材料(206)，内部金属电极上部有外接金属电极孔(207)。

2.如权利1所述的电光开关，其特征在于：所述的电光晶体(202)为Z切横向应用方式并在一对通光面上镀有光学增透膜。

3.如权利1所述的电光开关，其特征在于：所述的电光晶体(202)可为单块晶体或多块晶体通过胶合，光胶，键合或直接固定等方法串接。

4.如权利1或2或3所述的电光开关，其特征在于：所述的电光晶体(202)为BBO或LiNbO3或LiTaO3或RTA或RTP或KTP或LGS等横向应用的电光晶体。

5.如权利1所述的电光开关，其特征在于：内部金属电极(205)探出晶体侧面端的高度大于或等于晶体侧面上整个金属导电层(203)高度的1/4。

6.如权利1所述的电光开关，其特征在于：内部金属电极高于晶体部分处可填充导热并且绝缘的弹性材料(206)，如导热绝缘硅胶、橡胶或其他有机材料。

7.如权利1所述的电光开关，其特征在于：外接电极孔(207)在所述内部金属电极的上方，开口方向垂直于晶体受力方向。

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