CN111399314A - 基于光偏振调制器的纳秒速度大口径晶体光快门器件 - Google Patents

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Abstract

基于光偏振调制器的纳秒速度大口径晶体光快门器件，包括外壳套件，所述外壳套件内设有光偏振调制器，所述光偏振调制器两侧的外壳套件内安装偏振片，所述光偏振调制器上设有用于输入电信号的电极，所述外壳套件上设有电极插口；所述光偏振调制器通过电极加电压时，光在其中传播的偏振态发生改变。利用光偏振调制技术，将自然光或随机偏振光转换调制成需要的线偏振，并使其偏振方向按需要偏转，通过外部施加驱动电压控制光调制，电压信号施加在光偏振调制器的电极，并高频变化，从而达到快速开关光的效果，可将光快门响应速度提升到纳秒亚纳秒量级。并且拥有更高的消光比、更宽的波长适用范围、更低的插入损耗和更高的抗光损伤阈值。

Description

基于光偏振调制器的纳秒速度大口径晶体光快门器件
技术领域：
本发明涉及一种基于光偏振调制器的纳秒速度大口径晶体光快门器件。
背景技术：
随着科学技术的发展和新的需求，激光高速摄像技术对快速光快门的响应时间要求越来越高，目前较先进的超快液晶光快门是利用铁电液晶材料的快速响应特性，其响应速度可达到100μs，通光口径可达18mm，该结构已经赶超了常规机械电子快门微秒级的速度限制，并且速度不会随着尺寸的增大而受到影响。
但超快液晶光快门仍存在消光比低，光损耗大，适用光谱范围窄等缺点，并且响应速度提升空间有限。鉴于该技术问题，需要一种新类型的具有更快响应速度和更优异的光学参数的光快门器件。
发明内容：
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了基于光偏振调制器的纳秒速度大口径晶体光快门器件，寿命更高，结构简单，便于维护，响应速度提高到了纳秒量级，解决了现有技术中存在的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
基于光偏振调制器的纳秒速度大口径晶体光快门器件，包括外壳套件，所述外壳套件内设有光偏振调制器，所述光偏振调制器两侧的外壳套件内安装偏振片，所述光偏振调制器上设有用于输入电信号的电极，所述外壳套件上设有电极插口；
所述光偏振调制器通过电极加电压时，光在其中传播的偏振态发生改变；
所述光偏振调制器两侧的偏振片，入射光经光偏振调制器前侧偏振片变为线偏振光，当所述光偏振调制器加适当电压时，其线偏振方向与光偏振调制器后放置的偏振片通光方向一致，可以通过；当电极不加电压时，入射光经过光偏振调制器后，其线偏振方向与光偏振调制器后放置的偏振片通光方向垂直，不能通过。
所述光偏振调制器包括但不限于磷酸二氘钾晶体。
所述电极与电极插口之间的通过多股细线连接。
所述细线包括但不限于细金线、细银线、细铜线、细铝线或氧化铟锡线。
所述外壳套件包括壳体，壳体一侧设有端盖用于安装一侧的偏振片，壳体另一侧设有固定环用于安装另一侧的偏振片。
所述光偏振调制器的通光面口径达30毫米以上。
所述快门响应速度达10纳秒以下。
本发明采用上述方案，具有如下有益效果：
利用光偏振调制技术，将自然光或随机偏振光转换调制成需要的线偏振，并使其偏振方向按需要偏转，通过外部施加驱动电压控制光调制，电压信号施加在光偏振调制器的电极，并高频变化，从而达到快速开关光的效果，可将光快门响应速度提升到纳秒亚纳秒量级。并且与现有较先进的铁电体液晶光快门相比，拥有更高的消光比、更宽的波长适用范围、更低的插入损耗和更高的抗光损伤阈值，且寿命更高，结构简单，便于维护。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
图中，1、光偏振调制器，2、偏振片，3、电极，4、电极插口，5、壳体，6、端盖，7、固定环。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
如图1所示，基于光偏振调制器的纳秒速度大口径晶体光快门器件，包括外壳套件，所述外壳套件内设有光偏振调制器1，所述光偏振调制器1两侧的外壳套件内安装偏振片2，所述光偏振调制器1上设有用于输入电信号的电极3，所述外壳套件上设有电极插口4；
所述光偏振调制器1通过电极3加电压时，光在其中传播的偏振态发生改变；
所述光偏振调制器1两侧的偏振片2，入射光经过所述光偏振器入射一侧偏振片时，其偏振态变为线偏振态，即入射光经光偏振调制器1前侧偏振片2变为线偏振光，当所述光偏振调制器1加适当电压时，其线偏振方向与光偏振调制器1后放置的偏振片2通光方向一致，可以通过；当电极3不加电压时，入射光经过光偏振调制器1后，其线偏振方向与光偏振调制器1后放置的偏振片2通光方向垂直，不能通过。
所述光偏振调制器1包括但不限于磷酸二氘钾晶体，该晶体目前较易加工成直径超过30mm的大尺寸薄片状结构。
所述电极3与电极插口4之间的通过多股细线连接，所述细线包括但不限于细金线、细银线、细铜线、细铝线或氧化铟锡线或其它已知的具有较高电性能的合金线，这样可以避免晶体不同部位受到的热应力不同而影响消光比。
所述外壳套件包括壳体5，壳体5一侧设有端盖6用于安装一侧的偏振片2，壳体5另一侧设有固定环7用于安装另一侧的偏振片2。
所述光偏振调制器1的通光面口径达30毫米以上。
所述快门响应速度达10纳秒以下。
所述晶体光快门的工作原理是外部信号电路通过两个电极插口4将电压信号导入电极3施加在光偏振调制器1两端，通过施加和去掉光偏振调制器1两端的电压可以控制快门的开关，快门响应速度可达到纳秒至亚纳秒量级。
本发明与现有较先进的铁电体液晶光快门相比，将超快光快门的响应速度提高到了纳秒或亚纳秒量级，并且拥有更高的消光比、更宽的波长适用范围、更大的通光口径、更低的插入损耗和更高的抗光损伤阈值，且晶体更高，结构简单，便于维护。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.基于光偏振调制器的纳秒速度大口径晶体光快门器件，其特征在于：包括外壳套件，所述外壳套件内设有光偏振调制器，所述光偏振调制器两侧的外壳套件内安装偏振片，所述光偏振调制器上设有用于输入电信号的电极，所述外壳套件上设有电极插口；
所述光偏振调制器通过电极加电压时，光在其中传播的偏振态发生改变；
所述光偏振调制器两侧的偏振片，入射光经光偏振调制器前侧偏振片变为线偏振光，当所述光偏振调制器加适当电压时，其线偏振方向与光偏振调制器后放置的偏振片通光方向一致，可以通过；当电极不加电压时，入射光经过光偏振调制器后，其线偏振方向与光偏振调制器后放置的偏振片通光方向垂直，不能通过。
2.根据权利要求1所述的基于光偏振调制器的纳秒速度大口径晶体光快门器件，其特征在于：所述光偏振调制器包括但不限于磷酸二氘钾晶体。
3.根据权利要求1所述的基于光偏振调制器的纳秒速度大口径晶体光快门器件，其特征在于：所述电极与电极插口之间的通过多股细线连接。
4.根据权利要求3所述的基于光偏振调制器的纳秒速度大口径晶体光快门器件，其特征在于：所述细线包括但不限于细金线、细银线、细铜线、细铝线或氧化铟锡线。
5.根据权利要求1所述的基于光偏振调制器的纳秒速度大口径晶体光快门器件，其特征在于：所述外壳套件包括壳体，壳体一侧设有端盖用于安装一侧的偏振片，壳体另一侧设有固定环用于安装另一侧的偏振片。
6.根据权利要求1所述的基于光偏振调制器的纳秒速度大口径晶体光快门器件，其特征在于：所述光偏振调制器的通光面口径达30毫米以上。
7.根据权利要求1所述的基于光偏振调制器的纳秒速度大口径晶体光快门器件，其特征在于：所述快门响应速度达10纳秒以下。
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