一種低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)q開關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖傳感、光纖通信、激光加工、醫(yī)療、軍事、科學(xué)研究等領(lǐng)域，尤其是一種低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代光纖傳感、光纖通信、激光加工、醫(yī)療、軍事、科學(xué)研究等領(lǐng)域，在脈沖光纖激光器中調(diào)Q方式除了被動(dòng)調(diào)Q外，主動(dòng)調(diào)Q技術(shù)主要是聲光調(diào)Q，其脈寬較寬，峰值功率不高，且重復(fù)頻率調(diào)節(jié)范圍有限。而傳統(tǒng)的電光調(diào)Q主要應(yīng)用于固體或氣體激光器中，體積大、重復(fù)頻率低、對(duì)偏振敏感，且半波電壓比較高，需要幾千伏的高壓脈沖驅(qū)動(dòng)，對(duì)其他電子線路易造成干擾，沒有光纖化，造成在需要光纖的場(chǎng)合使用不便且可靠性低；同時(shí)，由于傳統(tǒng)的電光調(diào)Q器件的偏振敏感特性，很難應(yīng)用于光纖場(chǎng)合。本發(fā)明揭示的結(jié)構(gòu)，將解決上述問題，使電光調(diào)Q光纖化、集成化，比聲光調(diào)Q器件成本更低、功率更高、大重復(fù)頻率可調(diào)、脈寬更窄從而峰值功率更高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、頻率高、脈寬可調(diào)、驅(qū)動(dòng)電壓低、成本低并能獲得很高的消光比的低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)由第一單纖準(zhǔn)直器、第一偏振元件組件、電光晶體組件、第二偏振元件組件、第二單纖準(zhǔn)直器和退壓控制電源組成。第一偏振元件組件置于第一單纖準(zhǔn)直器的右側(cè)，第二偏振元件組件置于第二單纖準(zhǔn)直器的左側(cè)，電光晶體組件置于第一偏振元件組件與第二偏振元件組件之間，退壓控制電源與電光組件相連接。
[0005]所述的第一單纖準(zhǔn)直器包括第一光纖1、第一單纖毛細(xì)管2、第一固定器4、第一正透鏡3。所述的第二單纖準(zhǔn)直器包括第二正透鏡14、第二單纖毛細(xì)管15、第二光纖16、第二固定器17。所述的第一偏振元件組件包括第一偏振元件5和第三固定器6。所述的第二偏振元件組件包括第二偏振元件12和第四固定器13。所述的電光晶體組件包括電光晶體7、第一導(dǎo)電電極8、第二導(dǎo)電電極9、固定板和第一電極引腳10、第二電極引腳11。
[0006]第一光纖I置于第一單纖毛細(xì)管2的內(nèi)部，第一正透鏡3置于第一單纖毛細(xì)管2的右側(cè)，第一固定器4套在第一單纖毛細(xì)管2及第一正透鏡3的外部并固定，第一光纖I的端面位于第一正透鏡3的后焦面上。
[0007]第二光纖16置于第二單纖毛細(xì)管15的內(nèi)部，第二正透鏡14置于第二單纖毛細(xì)管15的左側(cè)，第二固定器17套在第二單纖毛細(xì)管15及第二正透鏡14的外部并固定，第二光纖16的端面位于第二正透鏡14的后焦面上；
[0008]第一偏振元件5置于第三固定器6內(nèi)并固定，與第一偏振元件相同的第二偏振元件12置于第四固定器13內(nèi)并固定。
[0009]第一導(dǎo)電電極8置于電光晶體7上側(cè)，與電光晶體7上表面緊密貼合并一起絕緣固定到固定板上，第二導(dǎo)電電極9置于電光晶體7下側(cè)，與電光晶體7下表面緊密貼合并絕緣固定到固定板上，第一導(dǎo)電電極8、第二導(dǎo)電電極9分別與第一電極引腳10和第二電極引腳11焊接。
[0010]優(yōu)選的，所述的單纖I可以是單模光纖、多模光纖、雙包層光纖、保偏光纖。
[0011]優(yōu)選的，所述的偏振元件能起偏及檢偏，可以是鍍偏振膜元件、二向色性偏振元件、雙折射晶體、納米光柵。
[0012]優(yōu)選的，所述的退壓控制電源18，其重復(fù)頻率O-1OOKHz固定或可調(diào)；電壓下降時(shí)間小于10ns，典型值為5_8ns，上升時(shí)間小于40ns，典型值為30ns_40ns，脈寬Ins-1 μ s固定或可調(diào)，工作電壓小于1500V，典型值為500V-900V可調(diào)。
[0013]優(yōu)選的，所述的電光晶體7，可以是KDP類，LiNb03，PPLN，LiTa03，GaAs, BGO晶體。晶體端面可承受平均幾瓦高功率脈沖激光，晶體厚度長度比能使驅(qū)動(dòng)電壓低于1500V，典型值為500V-900V。
[0014]優(yōu)選的，所述的第一電極8、第二電極9，可以是薄金屬片，也可以是鍍層。
[0015]優(yōu)選的，所述的第一偏振元件5、第二偏振元件12左右兩側(cè)端面研磨拋光成一定角度，且兩端面平行，并鍍有增透膜。
[0016]優(yōu)選的，所述的電光晶體7左右兩側(cè)端面研磨拋光，并鍍有增透膜。
[0017]本發(fā)明描述的一種低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)的開關(guān)時(shí)間極短，脈寬窄，消光比比較高，且脈寬可調(diào)，使用更靈活方便；開關(guān)的頻率OHz-1OOkHz連續(xù)可調(diào)，半波電壓典型值500V-900V，降低了高電壓對(duì)產(chǎn)品的電磁影響和熱效應(yīng)，小尺寸光纖在線式封裝結(jié)構(gòu)，大大提升了產(chǎn)品靈活性和應(yīng)用范圍；雙折射晶體的引入，巧妙解決了偏振依賴的問題。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明實(shí)例提供的一種低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明實(shí)例提供的一種低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示，第一單纖準(zhǔn)直器由第一光纖1、用以固定第一光纖I且便于耦合對(duì)準(zhǔn)的第一單纖毛細(xì)管2、具有準(zhǔn)直作用的第一正透鏡3、第一固定器4及起固定作用的材料(如膠粘劑)組成；通過起固定作用的材料將第一光纖I固定在第一單纖毛細(xì)管2的內(nèi)部，然后將第一光纖I的端面按一定角度研磨拋光用以抑制反射光，并加以鍍?cè)鐾改た梢缘玫絻?yōu)化的性能；第一光纖I的端面通過調(diào)試后應(yīng)位于第一正透鏡3的后焦面上以達(dá)到良好準(zhǔn)直效果；在討論性能時(shí)，該第一光纖I定義為端口一。
[0021]第二單纖準(zhǔn)直器由第二光纖16、用以固定第二光纖16且便于耦合對(duì)準(zhǔn)的第二單纖毛細(xì)管15、具有準(zhǔn)直作用的第二正透鏡14、起固定保護(hù)作用的第二固定器17及起固定作用的材料(如膠粘劑)組成；用起固定作用的材料(如膠粘劑)將第二光纖16固定在第二單纖毛細(xì)管15的內(nèi)部，且第二光纖16的端面按一定角度研磨拋光以抑制反射光，并加以鍍?cè)鐾改た梢缘玫絻?yōu)化的性能；第二光纖16的端面通過調(diào)試后應(yīng)位于第二正透鏡14的后焦面上以達(dá)到良好準(zhǔn)直效果，在討論性能時(shí)，第二光纖16定義為端口二。
[0022]為使耦合效率更高，第一單纖準(zhǔn)直器和第二單纖準(zhǔn)直器的光斑束腰大小應(yīng)相同或接近；第一單纖準(zhǔn)直器、第二單纖準(zhǔn)直器的光斑束腰大小=光纖遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角X正透鏡焦距。
[0023]第一偏振元件組件由第一偏振元件5、第三固定器6和起固定作用的材料(如膠粘劑)組成。其左右兩側(cè)端面研磨拋光成一定角度，且兩端面平行，并鍍有增透膜，用以減少透射損耗并避免反射光沿原路返回，并適當(dāng)使透射光產(chǎn)生一定的平移，從而得到更優(yōu)化的性能和封裝特性。把第一偏振元件放進(jìn)內(nèi)孔尺寸與第一偏振元件外形尺寸相匹配的第三固定器6中，利用起固定作用的材料(如膠粘劑)將其固定。
[0024]第二偏振元件組件由第二偏振元件12、第四固定器13和用起固定作用的材料(如膠粘劑)組成。第二偏振元件12與第一偏振元件5為同一種晶體，其兩側(cè)端面研磨拋光成一定角度，且兩端面平行，并鍍有增透膜，減少透射損耗并避免反射光沿原路返回，并適當(dāng)使透射光產(chǎn)生一定的平移，從而得到更優(yōu)化的性能和封裝特性。把第二偏振元件12放進(jìn)內(nèi)孔尺寸與第二偏振元件12外形尺寸相匹配的第四固定器13中。在放置時(shí)，第二偏振元件12與第一偏振元件5的晶軸成鏡像放置。利用起固定作用的材料(如膠粘劑)將其固定。
[0025]電光晶體組件由電光晶體7、第一導(dǎo)電電極8、第二導(dǎo)電電極9、固定板、第一電極引腳10、第二電極引腳11和起固定作用的材料(如膠粘劑、焊錫)組成。具體實(shí)施時(shí)，先將電光晶體與第一、第二導(dǎo)電電極分別與電光晶體上下面緊密貼合，利用起固定作用的材料(如膠粘劑)將三者一起絕緣固定到起輔助支撐作用的固定塊上，然后將第一、第二導(dǎo)電電極外側(cè)利用焊接材料分別與第一電極引腳10、第二電極引腳11焊接到一起。
[0026]所述第一偏振元件5、第二偏振元件12采用釩酸釔晶體，具有雙折射效應(yīng)。一束自然光經(jīng)單纖準(zhǔn)直器準(zhǔn)直入射到第一偏振元件5后，入射光與晶體光軸成一定角度，則被分解成偏振態(tài)相互垂直的兩束線偏振光:o光和e光；ο光為尋常光，符合折射定律；e光為非常光，不遵循折射定律。第二偏振元件12與第一偏振元件5剛好反置，若從第一偏振元件5出射的ο光和e光偏振面沒有旋轉(zhuǎn)任何角度，對(duì)于第二偏振元件12來說，入射的ο光仍為ο光，入射的e光仍為e光，由于第二偏振元件12