CN106444100A - 一体化光纤声光器件 - Google Patents

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    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/11—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves
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Abstract

本发明公开了一种一体化光纤声光器件，包括输入保偏光纤、输入光纤准直器、输入准直器调节块、供电接口、电路、声光晶体、信号接口、壳体、输出保偏光纤、输出光纤准直器和输出准直器调节块。声光晶体通过散热块固定在壳体内；电路包括驱动电路和匹配电路并集成安装在壳体内；声光晶体的换能器通过电极引线同匹配电路连接；供电接口和信号接口固定在壳体外表面上，信号接口通过引线与驱动电路连接；输入保偏光纤和输出保偏光纤安装在壳体外表面并分别通过引线与输入光纤准直器和输出光纤准直器连接。本发明将驱动器和声光器件合二为一形成一体化光纤声光器件，可大幅缩小光纤声光器件的体积，提高各种激光信息处理系统的集成性。

Description

一体化光纤声光器件
技术领域
本发明涉及声光器件，具体涉及一种一体化光纤声光器件，属于声光器件技术领域。
背景技术
光纤声光器件由于插入损耗低、响应时间快、结构紧凑、无移动部件等众多优点，在光纤激光器、激光信号处理、相干信号处理、外差信号处理等系统中有着广泛应用。
现有的光纤声光器件主要由声光器件、光纤准直器和驱动电路等主要部分组成（见图1），由驱动电路产生射频信号驱动器件对光信号进行处理。入射光通过输入光纤准直器入射到声光器件的通光面上，通过声光互作用后，衍射光通过输出光纤准直器后输出。目前声光器件和驱动电路是彼此独立、分别加工的两部分，分别设计有各自壳体进行封装，两部分封装后再通过信号线插接连接。这样分体设计的光纤声光器件，会导致器件体积较大，不便于携带。而目前各种激光整机系统都朝小型化、便携式的方向发展，因此也对其中的关键元器件光纤声光器件提出了小型化、集成化的要求，显然现有光纤声光器件分体结构还不能适应整机发展需要。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种一体化光纤声光器件，本发明极大的缩小了器件体积，提高了光纤声光器件集成性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一体化光纤声光器件，包括输入保偏光纤、输入光纤准直器、输入准直器调节块、供电接口、电路、声光晶体、散热块、信号接口、壳体、输出保偏光纤、输出光纤准直器和输出准直器调节块；其特征在于：所述声光晶体通过散热块固定在壳体内；所述电路包括驱动电路和匹配电路并集成安装在壳体内；声光晶体的换能器通过电极引线同匹配电路连接；输入准直器调节块和输出准直器调节块安装在壳体内，输入光纤准直器和输出光纤准直器分别安装在输入准直器调节块和输出准直器调节块上以调节光纤准直器角度，使输入光纤准直器以布拉格角进入声光晶体，同时使得输出光纤准直器接收从声光晶体输出的衍射光；
供电接口和信号接口固定在壳体外表面上，信号接口通过引线与驱动电路连接；输入保偏光纤和输出保偏光纤安装在壳体外表面并分别通过引线与输入光纤准直器和输出光纤准直器连接。
所述供电接口和射频接口位于壳体外表面同一侧面，输入保偏光纤和输出保偏光纤安装在壳体两端。
所述驱动电路主要由有源晶振、DC/DC转换器和一级放大三部分构成，一级放大的功放管为MOS管，该功放管紧贴铝制外壳内表面；调制信号经过门电路整形后直接加到功放管的基极上。
相比现有技术，本发明具有如下优点：
本发明将驱动器和声光器件合二为一形成一体化光纤声光器件，可大幅缩小光纤声光器件的体积，提高各种激光信息处理系统的集成性。
附图说明
图1为现有分离式光纤声光器件总体结构示意图。
图2为本发明光纤声光器件结构示意图。
图3为声光器件工作原理示意图。
图4为传统声光驱动电路原理框图。
图5为本发明一体化声光驱动电路原理框图。
图6为本发明声光器件匹配电路结构图。
具体实施方式
参见图2，从图上可以看出，本发明一体化光纤声光器件，包括输入保偏光纤1、输入光纤准直器2、输入准直器调节块3、供电接口4、电路5、声光晶体7、散热块8、信号接口9、壳体10、输出保偏光纤11、输出光纤准直器21和输出准直器调节块31。所述声光晶体7通过散热块8固定在壳体10内；电路5包括驱动电路和匹配电路并集成安装在壳体10内；声光晶体的换能器通过电极引线6同匹配电路连接；输入准直器调节块3和输出准直器调节块31安装在壳体10内，输入光纤准直器2和输出光纤准直器21分别安装在输入准直器调节块3和输出准直器调节块31上以调节光纤准直器角度，使输入光纤准直器2以布拉格角进入声光晶体7，同时使得输出光纤准直器21接收从声光晶体7输出的衍射光。
供电接口4和信号接口9固定在壳体10外表面上，信号接口通过引线与驱动电路连接；输入保偏光纤1和输出保偏光纤11安装在壳体10外表面并分别通过引线与输入光纤准直器2和输出光纤准直器21连接。
本发明将属于驱动器的驱动电路和属于声光器件的匹配电路集成在一起并安装在共同的壳体内，从而使原来的两部分结构、两部分壳体变为一个整体，只有一个外壳，达到一体化设计的目的，从而减小器件体积，使器件的适应面更广。
具体地，所述供电接口4和信号接口9位于壳体10外表面同一侧面，输入保偏光纤1和输出保偏光纤11安装在壳体10两端。
声光器件的基本结构包括压电换能器和声光互作用介质，其次还有电极层、键合层、吸声体等。射频电功率信号加在压电换能器上，通过压电效应将电信号转换成相应的超声信号，并传入声光互作用介质内，在声光互作用介质内形成与电信号频率对应的折射率光栅，当光以某种特定的方向从介质内通过时，在声光介质内产生声光互作用，形成光衍射，如图3所示，从而可以进行入射光的移频、偏转、调制、滤波等功能。
驱动电路通常由信号产生、调制、功率放大等部分组成，产生射频功率信号驱动压电换能器，实现电声转换。
传统驱动电路主要由ECL门振荡、晶体、ECL门调制、线性稳压器、一级放大、二级放大等部分组成，见图4。
本发明为进一步减小声光器件的体积，以实现将声光驱动电路放入声光器件的外壳内部，从而实现一体化设计，一体化驱动电路由信号产生和功率放大组成，主要包括有源晶振、DC/DC转换器和一级放大三部分，见图5。同时在一体化设计方面做了如下改进：
1）采用小体积元器件：信号产生部分使用表贴有源晶振，其尺寸为5 mm×7mm×2mm，放大部分采用一级功放管来实现，其尺寸为4.5 mm×4.1 mm×1.5mm，DC/DC转换器也为小体积的。
2）散热设计：放大部分功放管为高效率（高达70%）的MOS管，DC/DC转换器的效率更高达90%以上，高效率大大降低了产品的发热量，同时发热量大的功放管紧贴铝制外壳，通过散热设计能保证声光产品长期、稳定、可靠的工作。
3）简化调制电路：调制信号经过门电路整形后直接加到功放管的基极上，在满足消光比、光脉冲抖动等指标的情况下，简化了调制电路设计，从而减小了体积。
4）器件匹配电路和驱动电路集成化：将声光器件的匹配电路和驱动电路集成到一块电路板中，减少了连线工序，也减小了产品的体积。器件匹配电路的作用是将声光驱动电路的功率最大程度的传递到声光晶体中，采用阻抗匹配原理进行设计，通过匹配电路，使驱动电路的输出阻抗等于声光晶体的输入阻抗，匹配电路见图6。
本发明具体安装过程如下：
1、调试好电路，将其固定在壳体上；
2、将声光晶体通过散热块固定在壳体上，通过电极引线连接电路和声光晶体上的压电换能器；
3、在电路上对声光晶体频率参数进行匹配；
4、施加工作电压，调节输入光纤准直器使之以布拉格角进入声光晶体发生衍射，调节输出光纤准直器位置使之与衍射光完全耦合。
利用上述结构，可以制作出一体化光纤声光器件，可大幅缩小光纤声光器件的体积，提高各种激光信息处理系统的集成性。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (3)

1.一体化光纤声光器件，包括输入保偏光纤、输入光纤准直器、输入准直器调节块、供电接口、电路、声光晶体、散热块、信号接口、壳体、输出保偏光纤、输出光纤准直器和输出准直器调节块；其特征在于：所述声光晶体通过散热块固定在壳体内；所述电路包括驱动电路和匹配电路并集成安装在壳体内；声光晶体的换能器通过电极引线同匹配电路连接；输入准直器调节块和输出准直器调节块安装在壳体内，输入光纤准直器和输出光纤准直器分别安装在输入准直器调节块和输出准直器调节块上以调节光纤准直器角度，使输入光纤准直器以布拉格角进入声光晶体，同时使得输出光纤准直器接收从声光晶体输出的衍射光；
供电接口和信号接口固定在壳体外表面上，信号接口通过引线与驱动电路连接；输入保偏光纤和输出保偏光纤安装在壳体外表面并分别通过引线与输入光纤准直器和输出光纤准直器连接。
2.根据权利要求1所述的一体化光纤声光器件，其特征在于：所述供电接口和射频接口位于壳体外表面同一侧面，输入保偏光纤和输出保偏光纤安装在壳体两端。
3.根据权利要求1所述的一体化光纤声光器件，其特征在于：所述驱动电路主要由有源晶振、DC/DC转换器和一级放大三部分构成，一级放大的功放管为MOS管，该功放管紧贴铝制外壳内表面；调制信号经过门电路整形后直接加到功放管的基极上。
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