CN110456532B - 一种超快声光调制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超快声光调制器，包括传感片与声光晶体，传感片与声光晶体组成声光调制器，传感片由薄片声光材料和表面电极组成，表面电极黏贴在薄片声光材料上，表面电极的阴极位于传感片与声光晶体之间的键合层，表面电极的阳极位于传感片表面的第一环状电极、第二环状电极、第三环状电极和第四环状电极组成，传感片上通过的声波信号在声光晶体内传播产生会聚效应，由于会聚效应，声波强度在光波作用区被放大，因此可以用小光束入射光产生强衍射光，而0级光比入射光会弱很多，其声波传播间距很小，传播时间很短，因此声光调制速度很快，适合制作超快器件，可以极大的优化驱动效率，大幅改善器件的响应时间。

Description

一种超快声光调制器
技术领域
本发明涉及到一种声光调制器，特别涉及一种超快声光调制器。
背景技术
在各种光学和激光系统中，声光调制器(AOM)可用来实现对激光束的强度或频率调制，常见于超快激光的调Q应用，或对光学放大器的种子源进行调制。
AOM器件的调制速度，受器件物理特性影响，与其它指标有较大的冲突，比如声光调制器的衍射效率，通常要求接近100％，而这就要求入射光波与衍射光波在声光晶体内有较长的重叠区(也称光波作用区)，以增加光波作用距离，提高衍射效率，而这就间接导致声波在作用区内的传播距离和传播时间较长，引起器件的开关速度变低。
AOM器件的调制速度，受器件物理特性影响，与其它指标有较大的冲突，比如声光调制器的衍射效率，通常要求接近100％，而这就要求入射光波与衍射光波在声光晶体内有较长的重叠区(也称光波作用区)，以增加光波作用距离，提高衍射效率，而这就间接导致声波在作用区内的传播距离和传播时间较长，引起器件的开关速度变低，
图一示范了声光衍射中的光波作用距离与声波传播间距的关系，声光调制器150由声光传感片151和声光晶体152键合组成，声波信号110由传感片151产生后，传入并传播于晶体152中，准直入射光 101经过光波作用区(图示ABCD菱形区域)后，大部分光被声波衍射改变方向形成输出衍射光102，少量未被衍射的光103继续沿原路传播，由于光波入射角θ通常不能为0，声波传播间距和时间与光波作用距离成正比，因此声光器件的响应时间与衍射效率很难同时优化，目前已知的方法，通常是通过增加对传感片的射频驱动功率，加大产生声波信号幅度以实现响应速度和衍射效率的优化配置，此方法会增加声光晶体的热耗，对传感片和键合层也会加大损伤风。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超快声光调制器，具有可以极大的优化驱动效率，大幅改善器件的响应时间的优点，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超快声光调制器，包括传感片与声光晶体，传感片与声光晶体组成声光调制器，传感片由薄片声光材料和表面电极组成，表面电极黏贴在薄片声光材料上，表面电极的阴极位于传感片与声光晶体之间的键合层，表面电极的阳极位于由传感片表面的第一环状电极、第二环状电极、第三环状电极和第四环状电极组成，第一环状电极、第二环状电极第三环状电极和第四环状电极的电极上连接的细微金线均连到同一电路节点，所述声光晶体的内部设置光波作用区。
进一步地，传感片上通过的声波信号在声光晶体内传播产生聚效应，声波信号经过光波作用区产生强衍射光和0级光203。
进一步地，传感片的材料为LiNbO3制成，声光晶体的材料由TeO2 或石英的一种制成。
进一步地，声波信号位于声光晶体产生的会聚点与光波作用区重合。
进一步地，传感片还可以由两片分离的同种传感材料组成，两片传感片的下表面与声光晶体键合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本超快声光调制器，传感片上通过的声波信号在声光晶体内传播产生会聚效应，声波信号位于声光晶体产生的会聚点与光波作用区重合，声波信号经过光波作用区产生强衍射光和级光，由于会聚效应，声波强度在光波作用区被放大，因此可以用小光束入射光产生强衍射光，而0级光比入射光会弱很多，声光调制器由于光波作用区很小，其声波传播间距很很小，传播时间很短，因此声光调制速度很快，适合制作超快器件，可以极大的优化驱动效率，大幅改善器件的响应时间。
附图说明
图1是现有的光波作用距离与声波传播间距的关系图；
图2是本发明的光波作用距离与声波传播间距的关系图；
图3是本发明的声波产生会聚效应结构图；
图4是本发明的超快声光调制器菲涅尔电极结构图；
图5是本发明的图4的声光调制器的等效电路图。
图中：210、声波信号；202、强衍射光；203、0级光；220、光波作用区；
250、声光调制器；251、传感片；2511、薄片声光材料；2512、表面电极；252、声光晶体；
301、第一环状电极；302、第二环状电极；303、第三环状电极； 304、第四环状电极；
(401，402，403，404)、上半环电极；(411，412，413，414)、下半环电极；430、第一传感片；431、第二传感片；
501、器件阳极；502、器件阴极。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚；完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图2，一种超快声光调制器，包括传感片251与声光晶体 252，传感片251与声光晶体252组成声光调制器250，传感片251 由薄片声光材料2511和表面电极2512组成，传感片251的材料为LiNbO3制成，声光晶体252的材料由TeO2或石英的一种制成。
请参阅图3，表面电极2512黏贴在薄片声光材料2511上，表面电极2512的阴极位于传感片251与声光晶体252之间的键合层，表面电极2512的阳极由位于传感片251表面的第一环状电极301、第二环状电极302、第三环状电极303和第四环状电极304组成，第一环状电极301、第二环状电极302第三环状电极303和第四环状电极 304的电极上连接的细微金线均连到同一电路节点，声光晶体252的内部设置光波作用区220，传感片251上通过的声波信号210在声光晶体252内传播产生聚效应，声波信号210位于声光晶体252产生的会聚点与光波作用区220重合，声波信号210经过光波作用区220产生强衍射光202和0级光203，由于会聚效应，声波强度在光波作用区220被放大，因此可以用小光束入射光产生强衍射光202，而0级光203比入射光会弱很多，声光调制器250由于光波作用区220很小，其声波传播间距很很小，传播时间很短，因此声光调制速度很快，适合制作超快器件。
实施例二：
请参阅图4，传感片251由同种传感材料组成的第一传感片430和第二传感片431组成，两片传感片251的下表面与声光晶体252 键合，两片传感片251由第一传感片430和第二传感片431组成，并由键合层的金属如铟或锡导通成为同一电极，称为中间电极，第一传感片430和第二传感片431极化方向或晶轴方向是相反的，第一传感片430的光轴沿中心线440旋转180度才与第二传感片431的光轴重合，反之亦然，第一传感片430和第二传感片431上表面仍按前述菲涅尔透镜方式形成环状电极，由于第一传感片430和第二传感片431 是分离的，它们的上表面互不导通，因此每个环形的电极实际分为两个分离的半环状电极，第一传感片430上分离的多个上半环电极401， 402，403，404等，由细微金线连接导通，形成声光调制器250的阳极，而第二传感片431的下半环电极411，412，413，414，由细微金线链接导通，形成声光调制器250的阴极。
请参阅图5，第一传感片430上的上半环电极401，402，403， 404通过细微金线连接器件阳极501，第二传感片431上的下半环电极411，412，413，414通过细微金线连接器件阴极502，当射频信号加于器件上时，器件阳极501通过中间电极与阴极连通，达到驱动器件的目的，由于第一传感片430和第二传感片431极化相反，此驱动方式与半环状菲涅尔电极一起，可以极大的优化驱动效率，大幅改善器件的响应时间。
综上所述，本超快声光调制器，传感片251上通过的声波信号 210在声光晶体252内传播产生聚效应，声波信号210位于声光晶体 252产生的会聚点与光波作用区220重合，声波信号210经过光波作用区220产生强衍射光202和0级光203，由于会聚效应，声波强度在光波作用区220被放大，因此可以用小光束入射光产生强衍射光 202，而0级光203比入射光会弱很多，声光调制器250由于光波作用区220很小，其声波传播间距很很小，传播时间很短，因此声光调制速度很快，适合制作超快器件，可以极大的优化驱动效率，大幅改善器件的响应时间。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种超快声光调制器，其特征在于，包括传感片(251)与声光晶体(252)，传感片(251)与声光晶体(252)组成声光调制器(250)，传感片(251)由薄片声光材料(2511)和表面电极(2512)组成，表面电极(2512)黏贴在薄片声光材料(2511)上，表面电极(2512)的阴极位于传感片(251)与声光晶体(252)之间的键合层，表面电极(2512)的阳极由位于传感片(251)表面的第一环状电极(301)、第二环状电极(302)、第三环状电极(303)和第四环状电极(304)组成，第一环状电极(301)、第二环状电极(302)、第三环状电极(303)和第四环状电极(304)的电极上连接的细微金线均连到同一电路节点，所述声光晶体(252)的内部设置光波作用区(220)；
所述传感片(251)由同种传感材料组成的第一传感片(430)和第二传感片(431)组成，所述两片传感片的下表面与声光晶体(252)键合；
所述第一传感片(430)和第二传感片(431)极化方向或晶轴方向相反；
所述第一传感片(430)的光轴沿中心线(440)旋转180度与第二传感片( 431) 的光轴重合；
所述第一传感片(430)上分离的多个上半环电极(401，402，403，404)，由细微金线连接导通，形成声光调制器(250)的阳极；
所述第二传感片(431)的下半环电极(411，412，413，414)由细微金线链接导通，形成声光调制器(250)的阴极。
2.根据权利要求1所述的一种超快声光调制器，其特征在于：传感片(251)上通过的声波信号(210)在声光晶体(252)内传播产生聚效应，声波信号(210)经过光波作用区(220)产生强衍射光(202)和0级光(203)。
3.根据权利要求1所述的一种超快声光调制器，其特征在于：传感片(251)的材料为LiNbO3制成，声光晶体(252)的材料由TeO2或石英的一种制成。
4.根据权利要求2所述的一种超快声光调制器，其特征在于：声波信号(210)位于声光晶体(252)产生的会聚点与光波作用区(220)重合。
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