CN102377100A - Raman-Nath衍射声光Q开关 - Google Patents
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Abstract
本项发明涉及的是一种基于Raman-Nath衍射原理设计制造的小型声光开关器件。使用频率10MHz左右超声波工作。将本器件装置在连续波或者长脉冲激光谐振腔中可将激光调制为高重复频率高峰值功率的窄脉冲输出。本发明比Bragg衍射原理的声光Q开关衍射效率高，体积小。本发明在充分可靠的实验数据基础上设计了：1楔形声光晶体(熔石英/二氧化碲)尺寸：9(6)×6×8mm3。详见附图1。2电声换能器的尺寸和最佳驻波比的超声波馈电参数。换能器尺寸：8×6×0.2mm3；馈电参数电感为2μH，电容量0.2nF。3具有水冷功能的器件结构。
Description
技术领域
激光技术领域中的一个重要分支是激光调制。利用激光调制技术改善激光工作状态提升激光输出性能在实际应用中极其重要。经过调制的激光系统可以得到更广泛的应用。声光Q开关是将连续波或者长脉冲激光调制为高重复频率、高峰值功率窄脉冲激光输出的关键器件。近年来，小型高重复率峰值功率激光器件发展迅速，急需小型声光Q开关器件。
目前商品声光Q开关均为频率较高的超声波作用到声光介质产生Bragg(一级)衍射的原理制造的。这种器件的特点是声光相互作用长度长(通常50mm左右)，因此器件体积较大。这种器件利用一级衍射调制激光腔Q值，效率一般为50-80％左右。
本发明涉及的是一种用频率相对较低(10MHz左右)的超声波作用到声光介质上产生Raman-Nath(多级)衍射原理设计制造的小型光开关器件。本器件特点是利用零级衍射调制激光腔Q值，效率最高可达98％左右。由于Raman-Nath衍射的声光相互作用长度短(发明者实验证明只有数毫米)，因而这种器件的体积可以做到比较小。
背景技术
本发明依据的Raman-Nah声光衍射原理的特征是：加在声光介质上的声波频率低(通常低于10MHz)；声光相互作用长度短；零级衍射效率高(理论上可达100％)。实际上，在Raman-Nah声光衍射原理中，贝塞尔函数，
被用来计算各(m)级衍射效率。这里综量
其中，Δn：表示声波引起的介质产生的折射率差；L表示声光相互作用长度。当
等值时，零级衍射效率
零级衍射为暗场。此时，全部入射光能量被声波衍射到各衍射级次中去，总衍射效率达到了100％。
发明者完成的测量Raman-Nah声光衍射的声光相互作用长度(一级衍射)实验结果表明：当声频低于10MHz左右时，声光相互作用长度L≤8毫米，总衍射效率达到最大。实验结果见附图1。另一方面，发明者完成的测量Raman-Nah声光衍射效率实验表明，当调节声功率使得介质产生的折射率差Δn＝3×10-5左右，零级衍射几乎变为暗场，测得其功率只有入射光的0.02左右，总衍射效率达98％。详见附图2照片。
发明内容
1本发明运用了Raman-Nath声光衍射原理(异于现行声光Q开关商品的原理)，在充分可靠的实验数据基础上设计并完成了Raman-Nath衍射声光Q开关器件。
2特殊设计了楔形声光晶体(熔石英/二氧化碲)尺寸：9(6)×6×8mm3。详见附图3。
3特殊设计了电声换能器的尺寸和最佳驻波比的超声波馈电参数。换能器的尺寸为：8×6×0.2mm3；馈电参数电感为2μH，电容量0.2nF。
4设计并完成了具有水冷功能的器件机械结构。详见附图4(机械装配图)和图5(完成的实物照片)。
附图说明
图1发明者测量Raman-Nath声光衍射声光相互作用长度(一级衍射)的实验结果。图中横坐标表示相互作用长度，纵坐标表示一级衍射光相对强度。实验条件：声波频率9MHz；衍射光波长：黄色曲线532nm(40mW)，蓝色曲线532nm(3mW)，紫色曲线633nm(2mW)。从图上可见，无论衍射光波长和功率如何，相互作用长度均为8mm左右时，衍射达到最大。
图2发明者测量Raman-Nath声光衍射效率的实验结果照片。照片中间的暗光斑是零级衍射，测得其功率只有不到入射光的0.02。实际上，总衍射效率已大于98％。
图3设计的声光Q开关中的楔形声光晶体(熔石英/二氧化碲)尺寸：9(6)×6×8mm3(通光方向)。
图4设计的具有水冷功能的器件结构装配图。
图5加工完成的器件照片。外形尺寸为：60×55×14mm3(通光方向)。
具体实施方式
1将楔形声光晶体(熔石英/二氧化碲)和电声换能器置于图4所示装配图中晶体座上。
2旋紧装配图中上面的四颗锁紧螺钉。
4将超声波馈电电路器件焊接在装配图中下方的空间内。
5接好馈电电路引出线。
6安装侧面板和底板。
7使用时，将位于装配图中上方的水嘴连接在被调制激光器的循环冷却水路中。
Claims (1)
1.本发明涉及的是一种基于Raman-Nath衍射原理设计制造的小型光开关器件。超声波工作频率10MHz左右。将本发明装置在连续波或者长脉冲激光谐振腔中可将激光调制为高重复频率高峰值功率的窄脉冲输出。比较现行的Bragg衍射原理声光Q开关商品，本发明器件衍射效率高且体积小。
楔形声光晶体(熔石英/二氧化碲)尺寸：9(6)×6×8mm3(详见说明书附图3)；超声波馈电电感为2μH、电容量0.2nF；声光晶体和电声换能器的装配方式(详见说明书附图4)；
2器件外观和大小(详见说明书中的附图5)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201010251203XA CN102377100A (zh) | 2010-08-10 | 2010-08-10 | Raman-Nath衍射声光Q开关 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201010251203XA CN102377100A (zh) | 2010-08-10 | 2010-08-10 | Raman-Nath衍射声光Q开关 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102377100A true CN102377100A (zh) | 2012-03-14 |
Family
ID=45795298
Family Applications (1)
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| CN201010251203XA Pending CN102377100A (zh) | 2010-08-10 | 2010-08-10 | Raman-Nath衍射声光Q开关 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN102377100A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110994351A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-04-10 | 武汉市威佳激光有限责任公司 | 一种基于声光合束技术的新型调q激光器及方法 |
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2010
- 2010-08-10 CN CN201010251203XA patent/CN102377100A/zh active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 金发宏等: "CO2激光器声光Q开关的原理与设计", 《南开大学学报（自然科学）》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110994351A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-04-10 | 武汉市威佳激光有限责任公司 | 一种基于声光合束技术的新型调q激光器及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120314 |