[发明专利]一种大通光孔径和大视场角的纵向电光调制器

说明书

技术领域

本发明涉及光偏振态调制技术领域，更具体而言，涉及一种大通光孔径和大视场角的纵向电光调制器。

背景技术

通光介质，特别是一些光学晶体，在外加电场作用下折射率椭球发生改变而对入射光产生相位延迟的效应称之为电光效应，电光调制器是利用电光效应研制而成的光偏振态调制器件。按照折射率变化量与电场强度一次方或二次方成正比，分别称为一次电光效应(Pockels效应)或二次电光效应(Kerr效应)；按照施加的电场方向和通光方向平行或垂直，又分别称之为纵向电光效应和横向电光效应。电光调制器已被广泛应用于脉冲激光光源、偏振成像和光通信等领域。

近年来，对于电光调制器的通光孔径和视场角被逐渐提高应用要求，特别是在偏振成像方面的应用。横向电光调制器以KTP、LiTaO₃或LiNbO₃等为通光晶体，施加与通光方向垂直的电场，半波电压不仅与电光系数成反比，还与通光晶体的厚长比成正比。因此，当电光晶体材料选定时，横向电光调制器可以适当减小晶体厚度和增加晶体长度来获得较小的半波电压，但不可避免地造成该类型电光调制器通光孔径小，视场角小，通光长度较长等缺陷。纵向电光调制器以KDP、RDP或ADP等为通光晶体，施加与通光方向同向的电场，半波电压仅由电光系数决定。因此，有望设计出通光面积较大的电光调制器，但多数纵向电光调制器难以在通光晶体表面镀置透明电极。现阶段，设计加工的纵向电光调制器多加工为长圆柱，在圆柱两端采用环形电极来替代透明电极。上述几种电光调制器均不满足大通光孔径、大视场角、通光长度短和结构紧凑的应用需求。

发明内容

为了克服现有技术中所存在的不足，提供一种通光孔径大、视场角大、通光长度短、结构紧凑、相位延迟随调制电压可变的纵向电光调制器。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种大通光孔径和大视场角的纵向电光调制器，包括第一电极、电光晶体、第二电极、装持盒、高压驱动器和控制计算机，所述第一电极和第二电极的直径相同，且均大于电光晶体的直径，所述第一电极、电光晶体和第二电极依次紧贴装入装持盒内，所述第一电极和第二电极紧贴电光晶体的一面上均镀置有圆形氧化铟锡透明电极薄膜，外边缘处均镀置有环形导电铜浆，所述导电铜浆与氧化铟锡透明电极薄膜连接，所述氧化铟锡透明电极薄膜的直径大于电光晶体的直径且小于第一电极的直径，所述第一电极和第二电极上的导电铜浆均通过通电导线与高压驱动器连接，所述高压驱动器与控制计算机连接。

所述电光晶体选用电光系数较大的DKDP负单轴晶体作为电光晶体，Z切割DKDP圆形晶片，沿光轴Z通光，利用其纵向电光效应；所述第一电极选用MgF₂正单轴晶体作为基底，Z切割MgF₂圆形晶片，沿光轴Z通光，该晶片直径大于DKDP圆形晶片的直径，厚度与DKDP晶片厚度的比值等于波长入射光DKDP的双折射率差值和MgF₂的双折射率差值的比值；所述第二电极选用各向同性的石英玻璃作为基底，石英玻璃直径与MgF₂圆形晶片直径相同，厚度为2mm。

所述DKDP圆形晶片的直径为25mm，厚度为1.5mm，所述MgF₂圆形晶片的直径为27mm，厚度为5mm，氧化铟锡透明电极薄膜的直径为25.5mm，导电铜浆的圆环宽度为1.5mm，石英玻璃的折射率为1.46，入射光波长为632.8nm。

所述装持盒采用耐磨、抗蠕变、耐高温和击穿电压较高的绝缘材料尼龙来加工制作。

所述第一电极和第二电极分别通过折射率为1.47的光学凝胶与电光晶体紧贴，通过光学凝胶来耦合过渡，有效消除电极和电光晶体间可能形成的空气薄膜，提高调制器的透过率。

所述通电导线穿过装持盒与导电铜浆焊接，且与装持盒通过绝缘胶密封。

所述高压驱动器输出电压幅值范围为0～15KV，并且可根据应用场合和欲对入射光达到的调制效果选择脉冲、方波、正弦或直流电压输出模式，其输出模式及驱动输出电压值均由控制计算机编程可控。

所述电光调制器装调好后，未施加电场时，在针对设计的入射光波长入射时在较大视场角范围内相位延迟为0，不存在静态相位延迟。

与现有技术相比本发明所具有的有益效果为：

1)本发明利用纵向电光效应来研制大通光孔径和大视场角的电光调制器，电光晶体采用目前纵向电光系数最大的DKDP，纵向电光系数r₆₃＝25pm/V，并且该类型电光晶体电光系数不会随入射光波长改变；