[发明专利]新型对称结构弹光调制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种弹光调制器，具体涉及一种新型对称结构弹光调制器，更具体是一种基于弹光效应的新型偏振光调制器结构，能够实现较大光程差，光程差范围可调的弹光调制，此外，还能够实现光轴旋转的弹光调制。

背景技术

弹光调制器是基于弹光效应设计的人工双折射光机电器件，压电驱动器和通光晶体均工作在基频谐振状态，压电驱动器谐振产生的驱动力有效地耦合进入通光晶体，通光晶体谐振而产生周期性变化的双折射。偏振光通过弹光调制器时，被分解为两束偏振方向垂直的o光和e光，两束光的调制光程差正比于通光晶体折射率的变化差值。

弹光调制器的结构及其工作模式，使得弹光调制器具有宽的光谱窗口、大的通光面积、大的视场角、较好的抗震性能、高的调制频率、高的调制纯度、高的调制精度和较好的调制稳定度等应用优势，所以弹光调制偏振光技术在光谱测量、线性双折射测量和旋光测量等领域得到了很好的应用。但现有的弹光调制器在应用中无法同时发挥其大部分的应用优势，例如单个弹光调制器调制光程差有限，限制了其在实时、高速、高稳定光谱测量领域应用；据文献[Linear birefringence in CaF₂ measured at deep ultraviolet and visible wavelengths,Optical Engineering，2004，3(1):115-121]报道，单个弹光调制器应用于线性双折射测量，为了同时测量到双折射幅值和快轴方向，光学系统设计复杂，实现困难；已有的弹光调制器固定方式引入的静态双折射，限制了其在高精度和高灵敏测量领域的应用。因此，设计新型弹光调制器结构，开发弹光调制器的新功能具有十分重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术中所存在的不足，本发明提供一种新型对称结构弹光调制器，该弹光调制器通过对两组压电驱动器的驱动电压控制，可实现较大光程差的偏振光调制，调制快轴作圆周运动的偏振光调制，且该弹光调制器无运动部件，工作稳定。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

新型对称结构弹光调制器，包括压电驱动器、通光晶体和驱动控制盒，所述通光晶体的两个通光面为正八边形，平行正对，侧面构成相同的矩形，所述压电驱动器通过连接胶层与上述矩形的中间位置软连接，所述压电驱动器的宽度方向与通光晶体的通光厚度方向一致，且上述宽度略大于通光厚度，所述压电驱动器通过电学转接头与驱动控制盒上的电学输出端连接。

所述压电驱动器上设置有塑料支撑件，所述塑料支撑件胶粘在压电驱动器振动的波节位置，对于精确切割的晶体在长度的中心位置，所述支撑件嵌套在橡胶圈内，所述橡胶圈通过螺钉固定在支撑壳体上，所述压电驱动器两侧镀置有电极层，所述电极层与支撑壳体右侧设置有两个BNC接口的电学转接头连接。

所述压电驱动器的材料选用具有压电与逆压电效应的晶体，工作模式为长度伸缩振动模式，工作模态选择基频模态，所述的通光晶体的材料选用光谱范围宽、温度稳定性好的各向同性晶体，工作模态选择基频模态，所述压电驱动器与通光晶体工作在频率相同的基频模态。

所述压电驱动器的材料选用xyt(-18.5°)切石英晶体或zyw(35°)切铌酸锂晶体。

所述通光晶体的材料选用熔融石英晶体、氟化钙晶体或硒化锌晶体。

所述频率为30kHz-70kHz。

所述驱动控制盒内设置有两个谐振放大电路，所述谐振放大电路分别与电学输出端连接，所述谐振放大电路的谐振点频率与压电驱动器长度伸缩振动的基频频率相同，所述驱动控制盒通过电学输出端对压电驱动器输入交流电压。

所述连接胶层为高性能硅橡胶。

所述压电驱动器有四个，分别为第一压电驱动器、第二压电驱动器、第三压电驱动器和第四压电驱动器，所述第一压电驱动器和第三压电驱动器配对为一组，第二压电驱动器和第四压电驱动器配对为二组，两组压电驱动器长度方向夹角为45°。

与现有技术相比本发明所具有的有益效果为：

1）压电驱动器与弹光晶体软连接，且压电驱动器的截面宽度略大于弹光晶体的通光厚度，保证了较高的耦合效率和振动的稳定性。

2）选择在压电驱动器的振动波节位置固定支撑，减少了固定支撑对弹光晶体造成的静态双折射，并且避免了固定支撑对弹光晶体振动造成的影响；

3）当对两组压电驱动器施加无相位差的同步驱动电压时，能够实现快轴方向稳定不变，光程差较大的偏振调制；