CN113031315B - 晶体电光开关及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种晶体电光开关及其制作方法。晶体电光开关包括主体部分，具体包括电光晶体主体，沿其轴向两侧端面为晶体第一透光面和晶体第二透光面；凝胶膜：包括设置在第一透光面的第一凝胶膜和设置在第二透光面的第二凝胶膜；窗口片：包括第一窗口片和第二窗口片，每个窗口片均包括第一端面和与第一端面相对的第二端面，第一窗口片的第一端面侧设置在第一凝胶膜侧，第二窗口片的第一端面侧设置在第二凝胶膜侧；沿第一窗口片的外周侧和第二窗口片的外周侧设置有金属电极膜。晶体电光开关的制作方法，对两窗口片增加凝胶膜和金属电极后与晶体主体粘接，通过在晶体主体两侧增加凝胶膜，避免晶体主体与水分子接触，解决晶体电光开关潮解问题。

Description

晶体电光开关及其制作方法

技术领域

本发明涉及激光器件技术领域，尤其涉及一种晶体电光开关及其制作方法。

背景技术

DKDP电光晶体电光开关是利用DKDP电光晶体的电光效应制成电光Q开光器件。采用DKDP电光晶体制成的电光Q开关具有插入损耗低，消光比高，电光效应性能好，转换效率高等优势，常应用于低重复频率的脉冲固体激光器中。

然而，DKDP电光晶体具有易潮解的特性，使得其在作为电光开关应用中受到限制。传统工艺通常采用DKDP电光晶体腔抽真空或充氮气的手段，解决该晶体制成的电光开关器件的易潮解的问题。然而，此手段不能阻止空气中的水分子缓慢进入DKDP电光晶体腔中的过程，因此，该手段只是延长该晶体所致成电光开关器件的使用寿命。其次，传统工艺将金属电极直接镀制在DKDP电光晶体两端，在镀制金属膜的过程中极易导致晶体潮解。在使用过程中，由于金属膜间距受限，对该金属膜加电压，所形成电场均匀性差，使得该工艺制成的DKDP电光晶体电光开关动态消光比不高。

发明内容

本发明的目的在于解决以上技术问题之一，在结构和工艺方面改进DKDP电光晶体电光开关相关技术，提高晶体电光开关的抗潮解特性和高消光比。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明一些实施例中，提供一种晶体电光开关，包括开关主体，所述开关主体包括：

电光晶体主体，沿其轴向两侧端面为晶体第一透光面和晶体第二透光面；

凝胶膜：包括设置在第一透光面的第一凝胶膜和设置在第二透光面的第二凝胶膜；

窗口片：包括第一窗口片和第二窗口片，每个窗口片均包括第一端面和与第一端面相对的第二端面，第一窗口片的第一端面侧设置在第一凝胶膜侧，第二窗口片的第一端面侧设置在第二凝胶膜侧；

沿第一窗口片的外周侧和第二窗口片的外周侧设置有金属电极膜。

如权利要求1所述的晶体电光开关，其特征在于：第一窗口片的第二端面侧和和第二窗口片的第二端面侧均设置有增透膜。

本发明一些实施例中：所述晶体光电开关还包括壳体，包括壳体腔，主体部分可插入至壳体腔内；壳体上设置有电极柱，所述电极柱的位置被配置为，当主体部分插入壳体腔后，两个电极柱分别与第一窗口片的金属电极膜及第二窗口片的金属电极膜连接。

本发明一些实施例中：第一凝胶膜覆盖第一透光面，第二凝胶膜覆盖第二透光面，第一凝胶膜和第二凝胶膜的厚度均小于0.002毫米，第一凝胶膜和第二凝胶膜的厚度差小于0.001毫米。

本发明一些实施例中：第一透光面和第二透光面的平面度均小于λ8；

第一窗口片的第一端面及第二窗口片的第一端面的平面度均小于λ8；

其中λ为测量平面度所采用的激光波长。

本发明一些实施例中：设定折射率阈值，电光晶体主体、凝胶膜、窗口片三者中，任意两者之间折射率的差均在折射率阈值范围内。

本发明一些实施例中：进一步提供一种晶体电光开关的制作方法，用于上述晶体电光开关的制作，包括以下步骤：

分别在第一窗口片的第二端面侧和第二窗口片的第二端面侧镀增透膜；

分别在第一窗口片外周侧和第二窗口片外周侧镀金属电极膜；

分别在第一窗口片的第一端面侧和第二窗口片的第一端面侧涂布凝胶膜；

将电光晶体主体粘贴在第一窗口片凝胶膜和第二窗口片凝胶膜之间；

对凝胶膜进行排水分和气氛处理。

本发明一些实施例中：对凝胶膜进行排水分和气氛处理的方法包括：

将晶体电光开关置于真空环境中进行处理；

所述真空环境的气压低于0.2，温度为70°—90°；

所述处理时间不小于2小时。

本发明一些实施例中：进一步包括以下步骤：

将电光晶体主体粘贴在凝胶膜之间，对电光晶体主体的第一透光面和第二透光面进行抛光处理，使第一透光面的平面度和第二透光面的平面度均小于λ/8，光洁度大于10/5。

本发明一些实施例中：进一步包括以下步骤：

对第一窗口片的第一端面和第二窗口片的第一端面进行抛光处理，使两端面的平面度均小于λ/8。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

(1)本发明通过溶胶凝胶，将窗口片粘接于晶体表面，并作疏水排气处理，避免晶体主体与水分子接触，解决晶体电光开关潮解的问题。

(2)采用折射率与晶体主体相当的溶胶凝胶，和折射率与晶体相当窗口片，避免晶体电光开关透过率降低。

(3)通过在电极窗口片上制作金属电极，使晶体电光开关在实际使用时，可形成均匀分布的电场，产生晶体电光开关的高动态消光比。

附图说明

图1为晶体电光开关爆炸结构示意图；

图2为晶体电光开关爆炸结构示意图；

图3为晶体电光开关组装结构示意图；

以上各图中：

1-电光晶体主体，101-晶体第一透光面，102-晶体第二透光面；

201第一凝胶膜，202-第二凝胶膜；

301-第一窗口片，3011-第一窗口片第一端面，3012-第一窗口片第二端面，302-第二窗口片，3021-第二窗口片第一端面，3022-第二窗口片第二端面，33-金属电极；

4-壳体，401-电极柱，402-壳腔；

5-螺纹端盖。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，本发明中指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

本发明一些实施例中，提供一种晶体电光开关，具有抗潮解以及高消光比的特性。

晶体电光开关结构参考图1至图3，包括开关主体部分，所述开关主体部分包括电光晶体主体、凝胶膜、窗口片等。

电光晶体主体1，沿其轴向两侧端面为晶体第一透光面101和晶体第二透光面102；本实施例中，电光晶体主体为DKDP电光晶体，呈圆柱体，圆柱体的两侧端面为第一透光面101和第二透光面102。第一透光面101和第二透光面201均经过抛光加工，表面平面度均小于λ/8。折射率在1.45—1.55之间。

凝胶膜，包括设置在第一透光面101的第一凝胶膜201和设置在第二透光面102的第二凝胶膜202。

窗口片，包括第一窗口片301和第二窗口片302，每个窗口片均包括第一端面和与第一端面相对的第二端面，第一窗口片的第一端面3011侧设置在第一凝胶膜201侧，第二窗口片的第一端面3021侧设置在第二凝胶膜202侧。第一窗口片301的第一端面3011及第二窗口片302的第一端面3021均经过抛光处理，使两端面的平面度均小于λ/8。

以上内容中，λ均为测量平面度所采用的激光波长，本实施了中所采用的激光波长为632.8nm，根据需要，也可以选择其他波长的激光。

沿第一窗口片301的外周侧和第二窗口片302的外周侧设置有金属电极膜33。此处所属的外周侧是指窗口片第一端面和第二端面之间的周面。

具体的说，晶体电光开光以电光晶体主体1为基准，在轴向方向的两侧端面呈双侧对称结构，凝胶膜是DKDP电光电光晶体主体和电极窗口片之间的过渡层。

第一凝胶膜201和第二凝胶膜202的折射率均在1.45—1.55之间，直径与DKDP电光电光晶体第一透光面101和第二透光面201的直径相等，可完全覆盖第一透光面101和第二透光面201，第一凝胶膜201和第二凝胶膜202的厚度均小于0.002毫米，二者之间的厚度差小于0.001毫米。

第一窗口片301和第二窗口片302均为圆柱体，厚度大于且等于4毫米。每个窗口片的第一端面和第二端面均为相应侧的透光面。本发明一些实施例中，为了增强透光性，在第一窗口片301的第二端面侧3012和和第二窗口片302的第二端面侧3022均设置均设置有增透膜，增透膜的透过率大于99％，在窗口片主体的外周镀有金属电极膜33。

更进一步的，本发明一些实施例中，所述晶体光电开关还包括壳体4，电光晶体主体1、凝胶膜及窗口片均位于壳体4内；壳体4上设置有两个电极柱401，用于连接正负电极，可分别与第一窗口层片301的金属电极膜和第二窗口片302的金属电极膜连接。具体的，壳体一端为开放结构，组装后的电光晶体主体1、凝胶膜以及窗口片可以经开放结构一端插入壳体4内部。壳体结构还包括螺纹端盖402，端盖402可安装在壳体4的开口端，避免开关从壳体腔402内部脱出。

本发明一些实施例中，第一凝胶膜201覆盖第一透光面，第二凝胶膜202覆盖第二透光面，第一凝胶膜和第二凝胶膜的厚度均小于0.002毫米，第一凝胶膜和第二凝胶膜的厚度差小于0.001毫米。

更进一步的，为了避免晶体电光开关透光率降低，采用折射率与DKDP电光晶体主体相当的溶胶凝胶制作两侧凝胶膜，采用折射率与DKDP电光晶体主体相当材料制作两侧窗口片。具体的，可以设定折射率阈值，电光晶体主体、凝胶膜、窗口片三者中，任意两者之间折射率的差均在折射率阈值范围内。本实施例中，三者的折射率均在1.45—1.55之间。

本发明在晶体电光开关上增设了凝胶膜，具有抗潮特性，可避免DKDP电光晶体与水分子接触，解决DKDP电光晶体主体开关潮解的问题。

实施例2

本发明一些实施例中，进一步提供一种晶体电光开关的制作方法，用于上述晶体电光开关的制作，该方法包括以下步骤。

S1：对窗口片进行预处理。预处理包括以下步骤。

分别在第一窗口片301的第二端面侧3012和第二窗口片302的第二端面侧3022镀增透膜。

分别在第一窗口片301外周侧和第二窗口片302外周侧镀金属电极膜303。

分别在第一窗口片301的第一端面侧3011和第二窗口片302的第一端面侧3021镀凝胶膜。具体的，通过旋涂的方式，将凝胶膜分别均匀涂布在相应的窗口片的端面上，形成均匀的第一凝胶膜201和第二凝胶膜202。

S2：粘贴电光晶体主体。

将电光晶体主体粘贴在第一窗口片凝胶膜和第二窗口片凝胶膜之间。具体的，在第一凝胶膜201和第二凝胶膜202的上方，粘贴DKDP电光晶体本体。

S3：对凝胶膜进行排水分和气氛处理。

对凝胶膜进行排水分和气氛处理的方法包括：进行排水分和气氛处理需要构造高温和真空的处理环境，处理环境要求真空环境的气压低于0.2，温度为70°—90°。

环境条件一：环境气压0.1，温度70°，处理时间3小时。

环境条件二：环境气压0.1，温度90°，处理时间2小时。

环境条件三：环境气压0.2，温度75°，处理时间2小时。

将晶体电光开关分别置于上述真空环境之一中进行处理，处理后，凝胶膜中的水分和气氛被排出。

本发明一些实施例中，在试试以上步骤S2的过程中，首先对电光晶体主体的透光面进行抛光处理。具体的，进一步包括以下步骤：

将电光晶体主体1粘贴在凝胶膜之间，对电光晶体主体的第一透光面和第二透光面进行抛光处理，使第一透光面的平面度和第二透光面的平面度均小于λ/8，光洁度大于10/5。

本发明一些实施例中，进一步包括以下步骤：

对第一窗口片的第一端面和第二窗口片的第一端面进行抛光处理，使两端面的平面度均小于λ/8。

本发明通过在电极窗口片上制作金属电极33，实现在给DKDP晶体电光开关电极加压后，DKDP晶体内部形成均匀分布的电场，使得DKDP晶体电光开关的具有高动态消光比特性。此外，用折射率与DKDP晶体相当的溶胶凝胶，和折射率与DKDP晶体相当窗口片，避免DKDP晶体电光开关透过率降低。再有，用溶胶凝胶，将窗口片粘接于DKDP晶体两侧的表面，并作疏水排气处理，避免DKDP水分子接触，解决DKDP晶体电光开关潮解问题。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种晶体电光开关，其特征在于，包括开关主体部分，所述主体部分包括：

电光晶体主体，沿其轴向两侧端面为晶体第一透光面和晶体第二透光面；

凝胶膜：包括设置在第一透光面的第一凝胶膜和设置在第二透光面的第二凝胶膜；所述凝胶膜经排水分和气氛处理；所述凝胶膜具有抗潮特性，可避免电光晶体与水分子接触；

窗口片：包括第一窗口片和第二窗口片，每个窗口片均包括第一端面和与第一端面相对的第二端面，第一窗口片的第一端面侧设置在第一凝胶膜侧，第二窗口片的第一端面侧设置在第二凝胶膜侧；

沿第一窗口片的外周侧和第二窗口片的外周侧设置有金属电极膜；

第一窗口片的第二端面侧和和第二窗口片的第二端面侧均设置有增透膜。

2.如权利要求1所述的晶体电光开关，其特征在于：所述晶体光电开关还包括壳体，包括壳体腔，主体部分可插入至壳体腔内；壳体上设置有电极柱，所述电极柱的位置被配置为，当主体部分插入壳体腔后，两个电极柱分别与第一窗口片的金属电极膜及第二窗口片的金属电极膜连接。

3.如权利要求1所述的晶体电光开关，其特征在于：第一凝胶膜覆盖第一透光面，第二凝胶膜覆盖第二透光面，第一凝胶膜和第二凝胶膜的厚度均小于0.002毫米，第一凝胶膜和第二凝胶膜的厚度差小于0.001毫米。

4.如权利要求1所述的晶体电光开关，其特征在于：第一透光面和第二透光面的平面度均小于λ/8；

第一窗口片的第一端面及第二窗口片的第一端面的平面度均小于λ/8；

其中λ为测量窗口片平面度所采用的激光的波长。

5.如权利要求1所述的晶体电光开关，其特征在于：设定折射率阈值，电光晶体主体、凝胶膜、窗口片三者中，任意两者之间折射率的差均在折射率阈值范围内。

6.一种晶体电光开关的制作方法，用于权利要求1至5中晶体电光开关的制作，其特征在于，包括以下步骤：

分别在第一窗口片的第二端面侧和第二窗口片的第二端面侧镀增透膜；

分别在第一窗口片外周侧和第二窗口片外周侧镀金属电极膜；

分别在第一窗口片的第一端面侧和第二窗口片的第一端面侧涂布凝胶膜；

将电光晶体主体粘贴在第一窗口片凝胶膜和第二窗口片凝胶膜之间；

对凝胶膜进行排水分和气氛处理。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，对凝胶膜进行排水分和气氛处理的方法包括：

将晶体电光开关置于真空环境中进行处理；

所述真空环境的气压低于0.2，温度为70 ℃ -90 ℃ ；

所述处理时间不小于2小时。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

将电光晶体主体粘贴在凝胶膜之间，对电光晶体主体的第一透光面和第二透光面进行抛光处理，使第一透光面的平面度和第二透光面的平面度均小于λ/8，光洁度大于10/5。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

对第一窗口片的第一端面和第二窗口片的第一端面进行抛光处理，使两端面的平面度均小于λ/8。

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