CN202204998U

CN202204998U - 倾斜式声光器件

Info

Publication number: CN202204998U
Application number: CN 201120352633
Authority: CN
Inventors: 张泽红
Original assignee: CETC 26 Research Institute
Current assignee: CETC 26 Research Institute
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2021-09-20

Abstract

一种倾斜式声光器件,包括声光介质，声光介质表面通过键合层安装有换能器，换能器表面镀有表电极，换能器至少为两个，每个换能器分别通过键合层平行地安装在声光介质不同的表面上,这些表面依次相连；任意两换能器都不在同一平面上，相邻两换能器之间的夹角为θ，178°<θ<179.9°，本实用新型通过精确设计每个换能器的方向来精确设计换能器产生的超声波方向，使每个换能器产生的超声波都与入射光发生布拉格衍射，这样每个换能器负责一定的工作带宽，多个换能器依次工作就能获得一个很大的工作带宽，总的工作带宽就是每个换能器工作带宽的总和，每个换能器工作的相对带宽较小，在带宽范围内的声光衍射效率高。

Description

倾斜式声光器件

技术领域

本实用新型涉及激光器件，尤其是一种激光系统上使用的宽带声光器件。

背景技术

声光器件是一种利用入射光与换能器的超声波发生声光互作用，得到衍射光。衍射光的能量是从入射光转移过来的。

入射光与超声波发生声光互作用时有一定的条件，只有当入射光与超声波的方向满足布拉格衍射所需的角度时，才有大量的入射光能量转移到衍射光上去（这种衍射被命名为布拉格衍射），否则，入射光只有极少或没有能量转移到衍射光上去。由于换能器产生的超声波有一定的发散角，这样在一定带宽范围内，入射光都能与换能器产生的超声波发生布拉格衍射，超出这个带宽（这个带宽被命名为布拉格带宽），入射光就不能与换能器产生的超声波发生布拉格衍射，即使发生声光互作用，得到衍射光也很弱，只有极少的能量能从入射光转移衍射光上去。

在实际应用中，减小声光互作用长度能增加布拉格带宽，但这会降低衍射光的强度，即降低衍射效率。为了得到宽带的衍射光，解决单只换能器的工作带宽不够大的问题，现在有两种方式，一种是平面结构式超声跟踪，另一种是阶梯结构式超声跟踪。平面超声跟踪的带宽有限，而且通带内的均匀性随着换能器片数的增加而降低。阶梯结构式超声跟踪由于制作难度太大，成本高，实用价值低。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本实用新型提供一种工作带宽大，衍射效率高，结构简单，成本低的倾斜式声光器件。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种倾斜式声光器件,包括声光介质，声光介质表面通过键合层安装有换能器，换能器表面镀有表电极，其特征在于：所述换能器至少为两个，每个换能器分别通过键合层平行地安装在声光介质不同的表面上，这些表面依次相连,相邻两换能器的键合层可以相互电导通，也可以相互电绝缘。任意两换能器都不在同一平面上，相邻两换能器之间的夹角为θ，178°<θ<179.9°。

相邻两换能器的厚度互不相同，厚度差异大于30%。

进一步，所述声光介质的材料为氧化碲晶体、磷化镓晶体、钼酸铅晶体、铌酸锂晶体或石英晶体。

进一步，所述换能器的材料为铌酸锂晶体或氧化锌。

本实用新型的积极效果是：

1、在同一个声光介质上制作了多个换能器，这些换能器均不在同一个平面上，相互之间成一定的夹角。通过精确设计每个换能器的方向来精确设计换能器产生的超声波方向，使每个换能器产生的超声波都与入射光发生布拉格衍射，这样每个换能器负责一定的工作带宽，多个换能器依次工作就能获得一个很大的工作带宽，这时声光器件的总的工作带宽就是每个换能器工作带宽的总和，这样就大幅提高了声光器件的工作带宽。

2、由于每个换能器仅负责一定的工作带宽，可以通过适当增加声光互作用长度来增加衍射效率；

3、由于每个换能器工作的相对带宽较小，在带宽范围内的声光衍射效率高。

附图说明

图1本实用新型实施例1结构示意图；

图2本实用新型实施例2结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本实用新型倾斜式声光器件, 包括声光介质1和换能器3、6，所述换能器至少为两个，每个换能器分别通过键合层2、5安装在声光介质1不同的表面上，这些表面依次相连。任意两换能器都不在同一平面上，相邻两换能器之间的夹角为θ，178°<θ<179.9°。由于换能器平行地安装在声光介质不同的表面上，因此该夹角θ的大小也适合声光介质上安装有换能器的相邻两表面。每个换能器表面镀有表电极4、7。

相邻两换能器的键合层可以相互电导通，也可以相互电绝缘。

相邻两换能器的厚度互不相同，厚度差异大于30%。

声光介质1可以使用任何一种具有声光效应的材料，如氧化碲晶体、磷化镓晶体、钼酸铅晶体、铌酸锂晶体、石英晶、融石英或重火石玻璃。

换能器可以使用任何一种具有压电效应的材料，如铌酸锂晶体或氧化锌。在同一个声光器件中，各换能器的材料可以相同，也可以不同。

图1和图2所示的声光介质1表面安装有两个换能器，分别称之为第一换能器3和第二换能器6，该两个换能器分别通过第一键合层2和第二键合层5与声光介质1焊接在一起，第一键合层2与第二键合层5相互电导通。在第一换能器3的上表面镀有第一表电极4，在第二换能器6的上表面镀有第二表电极7，第一换能器3与第二换能器6不在同一个平面上，相互之间成一定的夹角θ，178°<θ<179.9°，且第一换能器3与第二换能器6的厚度相差大于30%。第一换能器3与入射光之间的布拉格角度为ψ，第二换能器6与入射光之间的布拉格角度为φ。

图1和图2的区别在于，图1中的两换能器并联工作，图2为串联工作。

在图1所示的实施例中：使用氧化碲晶体作为声光介质，使用铟作为键合层2，使用铌酸锂作为换能器。第一换能器3的厚度为1.6微米，第二换能器6的厚度为2.1微米。两换能器的厚度不同，其差异为31.3%。

第一换能器3与入射光之间的布拉格角度为119＇，第二换能器6与入射光之间的布拉格角度为92＇。第一换能器3与第二换能器6之间的夹角179.55°。第一换能器3与第二换能器6并联工作。

射频信号RF传输到第一表电极4和第二表电极7上，第一换能器3与第二换能器6吸收射频信号，并把射频信号转化为超声波传输到声光介质1内,在声光介质内形成折射率光栅，穿过声光介质的入射光与折射率光栅发生声光互作用，产生衍射光。

当射频信号频率在1500MHz～2120MHz范围内时，第一换能器3起主要作用，入射光主要与第一换能器3产生的折射率光栅发生声光互作用，产生衍射光。这是因为1500MHz～2120MHz与第一换能器3的谐振点更接近，使得第一换能器3吸收射频信号的能量较多。

当射频信号频率在2120MHz～3000MHz范围内时，第二换能器6起主要作用，入射光主要与第二换能器6产生的折射率光栅发生声光互作用，产生衍射光。这是因为2120MHz～3000MHz与第二换能器6的谐振点更接近，第二换能器6吸收射频信号的能量较多。

整个声光器件的工作频率范围为1500MHz～3000MHz，如果用一个换能器来实现，其相对带宽为0.67，难度较大。本实用新型采取倾斜式声光器件来设计，第一换能器3的工作频率范围为1500MHz～2120MHz，相对带宽0.34；第二换能器6的工作频率范围为2120MHz～3000MHz，相对带宽0.34。显然，这种倾斜式声光器件，在保证整个声光器件的工作带宽的前提下，大幅降低了每个换能器工作的相对带宽。

本实用新型的上述实施例仅仅是为说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。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。凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims

1.一种倾斜式声光器件,包括声光介质，声光介质表面通过键合层安装有换能器，换能器表面镀有表电极，其特征在于：所述换能器至少为两个，每个换能器分别通过键合层平行地安装在声光介质不同的表面上,这些表面依次相连；任意两换能器都不在同一平面上，相邻两换能器之间的夹角为θ， 178°<θ<179.9°。

2.根据权利要求1所述的倾斜式声光器件，其特征在于：相邻两换能器的厚度互不相同，厚度差异大于30%。

3.根据权利要求1所述的倾斜式声光器件，其特征在于，所述声光介质的材料为氧化碲晶体、磷化镓晶体、钼酸铅晶体、铌酸锂晶体或石英晶体。

4.根据权利要求1或2所述的倾斜式声光器件，其特征在于，所述换能器的材料为铌酸锂晶体或氧化锌。