[发明专利]808nm波段自由空间声光偏振控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种808nm波段自由空间声光偏振控制系统。

背景技术

声光效应广泛应用于声光调制器件，声光偏转器，可调谐滤光器，在光信息处理起着重要的作用，但是一般不能进行光的偏振态调制。光的偏振态作为信息的一种载体在光通信领域已经有重要的作用，例如量子保密通信中就经常把光的偏振态作为信息的载体实现保密通信。

一般的声光器件包含了声光互作用介质、阻抗匹配网络、驱动电路、压电换能器四个部分。声光互作用介质可以是晶体如TeO2，石英晶体等，也可以是各向同性介质，如熔石英，重火石玻璃等。尤其当熔石英这种透明的各向同性介质在受到外部应力的作用后，折射率会出现各向异性，类似于单轴晶体晶体的性质，这种效应叫做光弹性效应。如果施加的应力是静态的，那么各向同性介质的折射率的各向异性效应也是静态的，不会随时间的变化而变化。但是，如果施加的外部应力是时变的，那么各向同性介质的折射率的各向异性效应也是时变的。超声横波或者纵波通过压电换能单元将应力波耦合入各向同性介质中，可以产生这种时变的声致各向异性效应。

目前已经有针对声光偏振效应的研究。有的声光器件确实会使线偏振光的振动面旋转，但效果不明显,这些声光器件通常不是用来控制入射光的偏振面。显然这种器件的输出是不可控的，因此不能用于精确的偏振控制。还有的声光器件确实可以调制光的偏振椭圆度，对于光波长小于633nm的激光器可以实现线偏振光到圆偏振光的转换。但是由于这种调偏方式需要较大的超声功率(0～80W)，对声光器件的散热能力以及超声驱动器提出了极高的要求，因此调制的信号多为脉冲信号，以防止声光器件过热。偏振态在脉冲信号作用下产生间断式周期性变化,无法实现偏振态的连续调控且需要同步电路实现发送和接受端的同步，才能提取出周期性偏振调制信号。另外相关研究通常考察在45°线偏振光入射情况下偏振的态变化，并没有拓展到任意偏振态入射的情况，这使得器件的调偏范围受限。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种808nm波段自由空间声光偏振控制系统，可以连续控制出射光的偏振椭圆度，得到所需要的偏振态。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种808nm波段自由空间声光偏振控制系统，其特征在于：包括相互连接的一个超声驱动源与一个声光偏振控制器；所述超声驱动源包括依次连接的一个控制输入、一个振荡电路及一个放大电路，所述控制输入用于确定输出超声波的输出频率及功率，所述振荡电路根据所述输出超声波的频率产生相应的正弦信号，所述放大电路对所述正弦信号进行放大输出；所述声光偏振控制器包括一个压电换能单元，所述压电换能单元包括一个顶电极、一个底电极、一个压电晶片及一个键合层，所述顶电极、底电极分别镀在所述压电晶片的两端且分别与一个阻抗匹配网络的输出端连接，所述压电换能单元通过所述键合层与一个各向同性的声光介质形成机械连接，所述声光介质的末端设置有一声吸收体。

所述压电晶片为+36°Y切LiNbO₃晶体。

所述声光介质为长40mm,宽2.5mm的熔石英。

所述声光偏振控制器设置有一个冷却水道。

所述超声驱动源设置有第一BNC接头，所述声光偏振控制器设置有第二BNC接头，所述第一BNC接头与第二BNC接头经高频同轴电缆连接。

进一步的，还包括一输入部分及一探测部分；所述输入部分包括一808nm激光器，所述808nm激光器前方光路上依次设置有用于光束准直的光阑与透镜、用于输出线偏振光的沃拉斯顿棱镜、用于输出圆偏振光的第一1/4波片及用于输出各个方位角的光强度相等的起偏器；从所述起偏器射出的线偏振光垂直入射至所述声光偏振控制器；所述探测部分依次包括处于从所述声光偏振控制器出射光路上的第二1/4波片、检偏器及光强探测电路，所述光强探测电路与一个采集电路连接。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明利用过渡区的声光互作用原理分析各向同性声光介质的应力双折射现象，设计并实现了适用于自由空间808nm激光的声光的偏振控制器；采用水冷散热，可以实现偏振态的连续控制，可控的偏振态可以覆盖1/2的邦加球；采用集成的控制电路，集成度高，输出功率0-50W可调；声光控制器损伤阈值高，适用于大功率激光应用。

附图说明

图1是本发明系统结构示意图。

图2是本发明具体实施结构示意图。

图3是本发明声光偏振控制器的立体结构示意图。

图4是本发明使用的坐标系示意图。

图5是入射偏振角在0～90°范围，偏振态和超声纵波功率的关系曲线。