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一種偏振無(wú)關(guān)電光q開關(guān)的制作方法

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一種偏振無(wú)關(guān)電光q開關(guān)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及激光領(lǐng)域的發(fā)明專利,特別涉及一種偏振無(wú)關(guān)電光Q開關(guān)。本發(fā)明采用電光晶體的兩通光面上光膠偏振分光元件與偏振合光元件(walk-off晶體),使得自由空間的電光開關(guān)也可以進(jìn)行偏振無(wú)關(guān)操作。同時(shí)在walk-off晶體另一側(cè)光膠上直角棱鏡,通過激光在腔內(nèi)全內(nèi)反射數(shù)次穿過,增加了電光晶體的等效長(zhǎng)度來(lái)降低電光晶體的半波電壓,實(shí)現(xiàn)了較低的調(diào)制電壓。本發(fā)明的電光開關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)電壓低,可以用作激光器的調(diào)Q開關(guān),也可作為光強(qiáng)調(diào)制器件,應(yīng)用光通訊等領(lǐng)域。
【專利說明】一種偏振無(wú)關(guān)電光Q開關(guān)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光器件領(lǐng)域,尤其是涉及一種偏振無(wú)關(guān)電光Q開光。

【背景技術(shù)】
[0002]激光調(diào)Q技術(shù)是將激光能量壓縮到寬度極窄的脈沖中,從而使激光光源的峰值功率提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)的一種技術(shù)。激光調(diào)Q技術(shù)的基礎(chǔ)是一種特殊的光學(xué)元件一快速腔內(nèi)光開關(guān),一般稱為激光調(diào)Q開關(guān)或簡(jiǎn)稱為Q開關(guān)。激光調(diào)Q技術(shù)的目的是:壓縮脈沖寬度,提高峰值功率。
[0003]Q值是評(píng)定激光器中光學(xué)諧振腔質(zhì)量好壞的指標(biāo),一個(gè)品質(zhì)因數(shù)。Q值定義=2π X諧振腔內(nèi)儲(chǔ)存的能量/每震蕩周期損耗的能量。Q值愈高,所需要的泵浦閾值就越低,亦即激光愈容易起振。在一般的脈沖固體激
光器中,若不采用特殊的措施,脈沖激光在腔內(nèi)的振蕩持續(xù)時(shí)間與光泵脈沖時(shí)間(毫秒量級(jí)左右)大致相同,因此輸出激光的脈沖功率水平亦總是有限的。
[0004]電光Q開關(guān)就是激光調(diào)Q中的一種重要器件,它是利用晶體的電光效應(yīng),在晶體上加一階躍式電壓,調(diào)節(jié)腔內(nèi)光子的發(fā)射損耗。開始工作時(shí),晶體兩端加一電壓,由于晶體的偏振效應(yīng),諧振腔的損耗很大,Q值低,激光不振蕩,激光上能級(jí)不斷積累粒子數(shù),Q開光處于關(guān)閉狀態(tài)。某一特定時(shí)刻,突然撤去晶體兩端電壓,諧振腔突變至損耗低,Q值高,Q開關(guān)打開,形成巨脈沖激光。
[0005]在電光調(diào)Q器件中,與常用的電光晶體有KDP、鈮酸鋰(LN)等相比,偏硼酸鋇(BBO)晶體抗損傷閾值與消光比更高;其次BBO晶體為單軸晶體,在較大的溫度變化范圍內(nèi)BBO電光Q開關(guān)不會(huì)出現(xiàn)靜態(tài)雙折射現(xiàn)象,與其他電光晶體相比,BBO電光Q開關(guān)因溫度變化引起的半波電壓以及折射率變化最小。BBO晶體是三方晶系,在無(wú)外加電場(chǎng)時(shí)折射率橢球方程為
若在Y軸方向外加電場(chǎng)為時(shí),折射率橢球發(fā)生形變,由此推導(dǎo)出BBO電光Q開關(guān)的半波電壓為若取 d = 2 mm, I = 20 mm, no = 2.3, y 22 = 2.7 X 10-12 m/V, λ = 1064 nm,計(jì)算得出U = 4.3 kV。這是一個(gè)非常高的半波電壓,將會(huì)對(duì)其他電子元器件造成干擾,同時(shí)高電壓對(duì)操作人員也十分危險(xiǎn),同時(shí)對(duì)電源的要求也提高了。如果要降低加在電光晶體上的驅(qū)動(dòng)電壓,就要增加電光晶體的尺寸,大大增加成本。
[0006]同時(shí)由于電光開關(guān)通常放置于激光諧振腔內(nèi),而電光開關(guān)需要線偏光入射,最為典型的方案是采用帶偏振器的設(shè)計(jì)。這種調(diào)Q方式要在開關(guān)外部加入起偏與檢偏裝置,提高了器件的復(fù)雜度,同時(shí)也增大了激光系統(tǒng)的大小。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供了一種偏振無(wú)關(guān)電光Q開關(guān),通過增長(zhǎng)長(zhǎng)度,降低半波電壓,其次通過walk-off晶體在Q開關(guān)中進(jìn)行入射光的偏振化。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案: 在電光晶體(103)的一個(gè)通光端面光膠上走離(walk-off)晶體(102),使得非偏振光能在walk-off晶體內(nèi)形成兩束線偏振光;在光電晶體的另一光出射端面光膠上walk-off晶體(104),使得兩束偏振光重新成為一束;在walk-off晶體后外側(cè)光膠上兩塊直角棱鏡(101、105),其中一塊棱鏡(101)直角處磨成平面作為光的入射端口。
[0009]所述的電光晶體(103)為具有橫向電光調(diào)制性能的長(zhǎng)方體單軸晶體,電光晶體(103)光軸方向?yàn)閦方向,電光晶體(103)上與光軸平行的兩個(gè)Xz平面鍍有導(dǎo)電金層,電壓加載在Y軸方向,與光軸垂直的兩個(gè)xy平面鍍有增透膜。所述的棱鏡(101、105)與walk-off晶體(102、104)的通光面均鍍有增透膜;棱鏡(101、105)的兩直角反射面拋光。
[0010]本發(fā)明與常規(guī)電光Q調(diào)開關(guān)相比,其有效益果是,通過調(diào)整尺寸,可調(diào)節(jié)激光在BBO晶體中的穿過次數(shù)。從圖3的對(duì)比圖可以看到,本發(fā)明與常規(guī)電光調(diào)Q開關(guān)相比結(jié)構(gòu)更加緊湊了,可以再不大幅度改變晶體長(zhǎng)度尺寸的前提下,大幅降低電光晶體的驅(qū)動(dòng)電壓,從而減小對(duì)驅(qū)動(dòng)電源輸出能力的要求,同時(shí)對(duì)輸入光的偏振度沒有要求,且這種結(jié)構(gòu)也可以應(yīng)用在KDP、LN等晶體上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明電光調(diào)Q光開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本發(fā)明的電光調(diào)Q開關(guān)中晶體電壓加載方向圖;
圖3為本發(fā)明與常規(guī)電光調(diào)Q開關(guān)分別應(yīng)用于激光腔內(nèi)的對(duì)比圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明采用直角棱鏡對(duì)光路進(jìn)行偏折,調(diào)節(jié)激光在BBO晶體中的穿過次數(shù),降低以BBO晶體為首的一類晶體的半波電壓;在晶體兩端加入walk-off晶體,使得自由空間的電光開關(guān)也可以進(jìn)行偏振無(wú)關(guān)操作。
[0013]實(shí)施方式一:如圖2所示,101為經(jīng)過處理的直角棱鏡,其直角處被磨平拋光,并鍍有增透膜,形成一個(gè)棱臺(tái)的形式。102與104為walk-off晶體,103為BBO晶體,105為直角棱鏡。光從101切斷端面入射,經(jīng)過直角棱鏡(101),經(jīng)過walk-off晶體(102)成為兩束振動(dòng)方向相互垂直線偏光ο光與e光;這兩束光再穿過BBO晶體(103)然后在walk-off晶體(104)中合為一束;再由直角棱鏡(105)的直角面兩次反射回穿過walk-off晶體(104)。此時(shí)的walk-off晶體(104)已成為偏振分光元件,將光束重新分離成兩束偏振方向相互垂直的線偏光穿過BBO晶體(103)。接著光束就不斷在兩個(gè)棱鏡間往返,最后Wralk-off晶體(104)與直角棱鏡(105)的縫隙處出射。這種結(jié)構(gòu)不但增加了其等效長(zhǎng)度,降低了半波電壓,還直接在光電Q開關(guān)內(nèi)部進(jìn)行了光的偏振化處理。
[0014]盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明,但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白,在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本發(fā)明做出各種變化,均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種偏振無(wú)關(guān)電光Q開關(guān),其特征在于:在電光晶體(103)的一個(gè)通光端面光膠上走離(walk-off)晶體(102),使得非偏振光能在walk-off晶體內(nèi)形成兩束線偏振光;在光電晶體的另一光出射端面光膠上walk-off晶體(104),使得兩束偏振光重新成為一束;在walk-off晶體后外側(cè)光膠上兩塊直角棱鏡(101、105),其中一塊棱鏡(101)直角處磨成平面作為光的入射端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種偏振無(wú)關(guān)電光Q開關(guān),其特征在于:所述的電光晶體(103)為具有橫向電光調(diào)制性能的長(zhǎng)方體單軸晶體,電光晶體(103)光軸方向?yàn)閦方向,電光晶體(103)上與光軸平行的兩個(gè)XZ平面鍍有導(dǎo)電金層,電壓加載在Y軸方向,與光軸垂直的兩個(gè)xy平面鍍有增透膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種偏振無(wú)關(guān)電光Q開關(guān),其特征在于:所述的棱鏡(101、105)與walk-off晶體(102、104)的通光面均鍍有增透膜;棱鏡(101、105)的兩直角反射面拋光。
【文檔編號(hào)】H01S3/115GK104201555SQ201410476898
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】校金濤, 吳季, 汪躍, 王城強(qiáng), 歐陽(yáng)靖, 陳偉 申請(qǐng)人:福建福晶科技股份有限公司
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