CN102879723B - 一种电光晶体压电振铃效应测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种电光晶体压电振铃效应测量装置及其测量方法，一种电光晶体压电振铃效应测量装置，包括光电探测器A和光电探测器B，在入射光路的中心线上依次设有薄膜偏振片D、1/2波片、法拉第光学旋转器、薄膜偏振片B、1/4波片、测试装置和全反镜，所述测试装置由高压驱动电源驱动，所述光电探测器A用于探测薄膜偏振片D上的反射光，所述光电探测器B用于探测薄膜偏振片B上的反射光。本发明在测量电光晶体振铃效应时，所需的高压驱动电源提供的电压降低了一倍，并且本发明可以实现BBO、KD*P等这种高电压晶体的压电振铃效应的测量。

Description

一种电光晶体压电振铃效应测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种电光晶体压电振铃效应测量装置及其测量方法。

背景技术

在高重频电光调Q激光器和超短脉冲的再生放大器中，需要给电光晶体加上高频变化的四分之一波长电压，实现控制腔内振荡光偏振态的改变，从而实现激光的调Q输出和对超短脉冲激光的再生放大输出。当在电光晶体两端施加高频变化的高电压时，电光晶体在电场作用下表现出压电效应的同时电光晶体会发生形变。这种形变导致晶体即便在撤掉电场后，仍存在声学震动，称之为压电振铃效应。这种振铃效应导致激光器输出性能下降，甚至不能输出激光，因此定量测量压电晶体的振铃效应具有非常重要的意义。

如图1所示，在已有的压电振铃测量装置中，通过高压驱动电源3给电光晶体施加二分之一波长电压，由于电光晶体的压电振铃效应，水平偏振态的探测光通过薄膜偏振片1和探测装置2中的电光晶体后变为水平偏振光和垂直偏振光同时存在的混合光，然后混合光经过薄膜偏振片4和薄膜偏振片5分离后，水平偏振光由光电探测器7接收，垂直偏振光由光电探测器6接收。然而，这对于像BBO这种较高电压的晶体来说（以4x4x20mm的BBO晶体为例，其对1064nm的二分之一波长电压为7KV以上），高重频的高压电源实现较困难，很难对其进行定量测量，致使许多时候只能定性用“强的压电振铃效应”、“弱的压电振铃效应”或者“无压电振铃效应”来描述。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷和问题，本发明目的是提供一种可以克服上述缺陷一种电光晶体压电振铃效应测量装置及其测量方法。

本发明提供了一种电光晶体压电振铃效应测量装置，包括光电探测器A和光电探测器B，在入射光路的中心线上依次设有薄膜偏振片D、1/2波片、法拉第光学旋转器、薄膜偏振片B、1/4波片、测试装置和全反镜，所述测试装置由高压驱动电源驱动，所述光电探测器A用于探测薄膜偏振片D上的反射光，所述光电探测器B用于探测薄膜偏振片B上的反射光。

优选地，在所述薄膜偏振片B和所述光电探测器B之间设有薄膜偏振片A。

优选地，在所述薄膜偏振片D和所述光电探测器A之间设有薄膜偏振片C。

本发明还提供一种电光晶体压电振铃效应测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将连续锁模激光器输出的水平偏振光作为入射光，由薄膜偏振片D进入所述测量装置；

B、将待测电光晶体放入测试装置中；

C、通过高压驱动电源给电光晶体施加四分之一波长的电压；

D、将电光探测器B连接到示波器的2通道，将电光探测器A连接到示波器的3通道，将高压驱动电源连接到示波器的1通道作为触发源；

E、通过示波器监测光电探测器A和光电探测器B输出的波形信号；

F、将光电探测器A和光电探测器B更换为激光功率计探头，分别测量出功率为P1和P2

G、通过P1／P2的比值，定量测量电光晶体压电振铃效应的强弱。

优选地，所述高压驱动源提供的四分之一波长的电压上限为5200V，脉冲宽度上限为1000ns，最高重复频率为100kHz。

优选地，在步骤D中，示波器的时间档位设置在2.0μs/div，记录长度RL设定为100K。

优选地，在步骤G中，当P1／P2≈0时，无压电振铃效应；当P1／P2＞0时，有压电振铃效应。

更优选地，所述P1／P2的比值越大，压电振铃效应也越大。

优选地，在步骤B中还包括调节电光晶体位置，使电光晶体位对通过它的偏振光的偏振态不产生任何影响。

与现有技术相比较，采用本发明的一种电光晶体压电振铃效应测量装置及其测量方法具有以下优点：

1、本发明在测量电光晶体振铃效应时，所需的高压驱动电源提供的电压降低了一倍；

2、本发明可以实现BBO、KD*P等这种高电压晶体的压电振铃效应的测量；

3、本发明采用连续锁模激光器输出的水平偏振光作为入射光，它的脉冲稳定性更好，且在示波器上可以显示出很高的幅值，有利于降低高压电磁脉冲干扰对测量结果的影响，并且可以定量的得出压电晶体振铃效应的大小。

附图说明

图1是现有技术中电光晶体压电振铃效应的测量装置原理示意图；

图2是本发明一个实施例的电光晶体压电振铃效应的测量装置原理示意图。

主要符号说明如下：

8-全反镜          9-测试装置

10-高压驱动电源   11-1/4波片

12-薄膜偏振片A    13-薄膜偏振片B

14-法拉第光学旋转器    15-1/2波片

16-薄膜偏振片C         17-薄膜偏振片D

18-光电探测器A         19-光电探测器B

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

一种电光晶体压电振铃效应测量装置，包括光电探测器A18和光电探测器B19，在入射光路的中心线上依次设有薄膜偏振片D17、1/2波片15、法拉第光学旋转器14、薄膜偏振片B13、1/4波片11、测试装置9和全反镜8，测试装置9由高压驱动电源10驱动，光电探测器A18用于探测薄膜偏振片D17上的反射光，所述光电探测器B19用于探测薄膜偏振片B13上的反射光。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，在薄膜偏振片B13和光电探测器B19之间还设有薄膜偏振片A12，在薄膜偏振片D17和所述光电探测器A18之间还设有薄膜偏振片C16。本发明在测量电光晶体振铃效应时，所需的高压驱动电源提供的电压降低了一倍，并且本发明可以实现BBO、KD*P等这种高电压晶体的压电振铃效应的测量。

本发明中测量装置的工作原理：

水平偏振的探测光经过由薄片偏振片D17、λ/2波片15和法拉第光学旋转器14后，仍为水平偏振光；探测光通过薄膜偏振片A12，再经过光轴与水平偏振光成45°夹角的λ/4波片11后被旋转为圆偏振光，被全反镜8反射再次经过λ/4波片11后变成垂直偏振光；薄膜偏振片B13将此垂直偏振光反射到薄膜偏振片A12后，被光电探测器B19接收；在这种情况下，入射激光全部变成垂直偏振光，光电探测器A18没有接收到任何光信号。

在测试装置9中放入电光晶体，并对其进行精确调节，使其对通过它的激光束偏振态不产生任何影响。当给电光晶体9上施加一定脉冲宽度和重复频率的λ/4波长电压时，在此时间段内，λ/4波片11和电光晶体9的组合对单次通过它们的激光起到λ/2波片作用，将入射光偏振态旋转；对于往返通过它们的激光起到全波片作用，不改变入射偏振光的偏振态；因此，在施加λ/4波长电压时，光电探测器A18处可接收到检测光信号，而光电探测器B19处相应时间点的检测光信号将消失。

一种电光晶体压电振铃效应测量方法，包括以下步骤：

A、将连续锁模激光器输出的水平偏振光作为入射光，由薄膜偏振片D17进入所述测量装置；

B、将待测电光晶体放入测试装置9中；

C、通过高压驱动电源10给电光晶体施加四分之一波长的电压；

D、将电光探测器B19连接到示波器的2通道，将电光探测器A18连接到示波器的3通道，将高压驱动电源连接到示波器的1通道作为触发源；

E、通过示波器监测光电探测器A18和光电探测器B19输出的波形信号；

F、将光电探测器A18和光电探测器B19更换为激光功率计探头，分别测量出功率为P1和P2

G、通过P1／P2的比值，定量测量电光晶体压电振铃效应的强弱。

在步骤B中还包括调节电光晶体位置，使电光晶体位对通过它的偏振光的偏振态不产生任何影响。

在步骤C中，所述高压驱动源10提供的四分之一波长的电压上限为5200V，脉冲宽度上限为1000ns，最高重复频率为100kHz。

在步骤D中，示波器的时间档位设置在2.0μs/div，记录长度RL设定为100K。

在步骤G中，当P1／P2≈0时，无压电振铃效应；当P1／P2＞0时，有压电振铃效应，其中P1／P2的比值越大，压电振铃效应也越大。

本发明采用连续锁模激光器输出的水平偏振光作为入射光，它的脉冲稳定性更好，且在示波器上可以显示出很高的幅值，有利于降低高压电磁脉冲干扰对测量结果的影响，并且可以定量的得出振铃效应的大小。

当然，采用上述优选技术方案只是为了便于理解而对本发明进行的举例说明，本发明还可有其他实施例，本发明的保护范围并不限于此。在不背离本发明精神及其实质的情况下，所属技术领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种电光晶体压电振铃效应测量装置，包括光电探测器A(18)和光电探测器B(19)，其特征在于，在入射光路的中心线上依次设有薄膜偏振片D(17)、λ/2波片(15)、法拉第光学旋转器(14)、薄膜偏振片B(13)、λ/4波片(11)、测试装置(9)和全反镜(8)，所述测试装置(9)由高压驱动电源(10)驱动，所述光电探测器A(18)用于探测薄膜偏振片D(17)上的反射光，所述光电探测器B(19)用于探测薄膜偏振片B(13)上的反射光，其中

水平偏振的探测光经由薄片偏振片D(17)、λ/2波片(15)和法拉第光学旋转器(14)后，仍为水平偏振光；探测光通过薄膜偏振片B(13)，再经过光轴与水平偏振光成45°夹角的λ/4波片(11)后被旋转为圆偏振光，被全反镜(8)反射再次经过λ/4波片(11)后变成垂直偏振光；在所述测试装置(9)中放入电光晶体，经过调节的电光晶体使通过的激光束偏振态不产生影响；在所述电光晶体(9)上施加具有脉冲宽度和重复频率的λ/4波长电压。

2.根据权利要求1所述的一种电光晶体压电振铃效应测量装置，其特征在于，在所述薄膜偏振片B(13)和所述光电探测器B(19)之间设有薄膜偏振片A(12)。

3.根据权利要求1或2所述的一种电光晶体压电振铃效应测量装置，其特征在于，在所述薄膜偏振片D(17)和所述光电探测器A(18)之间设有薄膜偏振片C(16)。

4.一种根据权利要求1所述的一种电光晶体压电振铃效应测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将连续锁模激光器输出的水平偏振光作为入射光，由薄膜偏振片D(17)进入所述测试装置(9)；

B、将待测电光晶体放入测试装置(9)中；

C、通过高压驱动电源(10)给电光晶体施加四分之一波长的电压；

D、将电光探测器B(19)连接到示波器的2通道，将电光探测器A(18)连接到示波器的3通道，将高压驱动电源(10)连接到示波器的1通道作为触发源；

E、通过示波器监测光电探测器A(18)和光电探测器B(19)输出的波形信号；

F、将光电探测器A(18)和光电探测器B(19)更换为激光功率计探头，分别测量出功率为P1和P2

G、通过P1/P2的比值，定量测量电光晶体压电振铃效应的强弱。

5.根据权利要求4所述的一种测量方法，其特征在于，在步骤C中，所述高压驱动源(10)提供的四分之一波长的电压上限为5200V，脉冲宽度上限为1000ns，最高重复频率为100kHz。

6.根据权利要求4所述的一种测量方法，其特征在于，在步骤D中，示波器的时间档位设置在2.0μs/div，记录长度RL设定为100K。

7.根据权利要求4所述的一种测量方法，其特征在于，在步骤G中，当P1/P2≈0时，无压电振铃效应；当P1/P2＞0时，有压电振铃效应。

8.根据权利要求7所述的一种测量方法，其特征在于，所述P1/P2的比值越大，压电振铃效应也越大。

9.根据权利要求4所述的一种测量方法，其特征在于，在步骤B中还包括调节电光晶体位置，使电光晶体对通过它的偏振光的偏振态不产生任何影响。