[發(fā)明專(zhuān)利]高頻電光體位相調(diào)制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210541557.7
• 申請(qǐng)日: 2012-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103018932A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜有恩;李學(xué)春;周申蕾;范薇;林尊琪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G02F1/035
• 分類(lèi)號(hào): G02F1/035
• 代理公司: 上海新天專(zhuān)利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光光譜，特別是一種用于激光系統(tǒng)受激布里淵效應(yīng)（SBS）的抑制和高功率激光裝置光譜角色散勻滑的高頻電光位相調(diào)制器。

背景技術(shù)

高頻電光體位相調(diào)制器，一般采用微波信號(hào)來(lái)調(diào)制光波的位相，這種位相調(diào)制可以將窄帶激光的光譜展寬：微波信號(hào)耦合到電光晶體中，由于晶體的橫向電光效應(yīng)，微波的正弦電場(chǎng)轉(zhuǎn)化為晶體折射率的高頻正弦變化；如果通過(guò)晶體的s偏振光波與微波相速度匹配，則在光波的位相中引入了一個(gè)高頻調(diào)制的位相量，具體的原理請(qǐng)參考：文獻(xiàn)郭鳳珍等，“準(zhǔn)速度匹配電光位相調(diào)制器”，中國(guó)激光，VolA24，No.4,pp.307-310(1997)。根據(jù)光波在晶體中的傳輸方式，調(diào)制器可以分為光波導(dǎo)位相調(diào)制器和體位相調(diào)制器，前者采用光波導(dǎo)傳輸，后者采用空間光傳輸。高頻電光位相調(diào)制器可用于激光系統(tǒng)受激布里淵效應(yīng)（SBS）的抑制，同時(shí)也是高功率激光裝置光譜角色散勻滑（SSD）技術(shù)的核心器件之一。高頻電光體位相調(diào)制器的技術(shù)難點(diǎn)是在于：

1)微波和光波的相速度匹配；

2)較大的通光口徑；

3)高的Q值（Q值是度量調(diào)制器微波損耗的參數(shù)，值越大損耗越小）；

4)高的微波耦合效率，相關(guān)參數(shù)為反射系數(shù)S₁₁（反射電壓與入射電壓的比值，該值越小，代表耦合效率越高）。

目前，上文所引用文獻(xiàn)報(bào)道的一種基于電光晶體周期性極性反轉(zhuǎn)技術(shù)，具體是通過(guò)在鉭酸鋰晶體上施加高壓使得晶體的局部極性發(fā)生反轉(zhuǎn)，在一定微波頻率下實(shí)現(xiàn)光和微波的準(zhǔn)速度匹配，并采用行波電極的結(jié)構(gòu)獲得了16.25GHz的微波工作頻率。該技術(shù)達(dá)到的是準(zhǔn)速度匹配，跟速度匹配的效率相比還有較大差距；晶體極性反轉(zhuǎn)技術(shù)對(duì)晶體的最大厚度有要求，這限制了調(diào)制器的最大通光口徑，一般口徑小于1mm，同時(shí)極性反轉(zhuǎn)技術(shù)還會(huì)降低晶體的光學(xué)質(zhì)量；調(diào)制器采用的是行波電極，Q值較低，通常在幾十水平，這也影響調(diào)制器最終的效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服背景技術(shù)中涉及的現(xiàn)有高頻電光體位相調(diào)制的技術(shù)難點(diǎn)，提供一種高頻電光位相調(diào)制器，該調(diào)制器的特點(diǎn)是微波和光波相速度匹配、調(diào)制效率高和通光口徑大，適用微波工作頻率范圍2-20GHz。

本發(fā)明的技術(shù)具體解決方案如下：

一種高頻電光體位相調(diào)制器，特點(diǎn)在于其構(gòu)成包括波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器、第一波導(dǎo)、E面彎波導(dǎo)、第二波導(dǎo)、第一截止波導(dǎo)、電光晶體和第二截止波導(dǎo)，所述的第一波導(dǎo)、E面彎波導(dǎo)和第二波導(dǎo)構(gòu)成一體，所述的第一波導(dǎo)的另一端通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)法蘭和所述的波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器相連，所述的第一截止波導(dǎo)和第二截止波導(dǎo)與所述的電光晶體兩端的通光面封裝連成一體，所述的電光晶體的四個(gè)側(cè)面鍍金，該電光晶體形成高頻微波諧振腔，所述的第二波導(dǎo)與所述的第一截止波導(dǎo)經(jīng)定位銷(xiāo)定位后，并由螺絲緊固成一體，所述的E面彎波導(dǎo)的彎角處設(shè)有通光孔，所述的s偏振的激光從所述的E面彎波導(dǎo)的通光口輸入，從第二截止波導(dǎo)輸出，所述的微波工作在TE_10m模，所述的電光晶體的尺寸滿足微波和光波相速度匹配的要求，即：

寬B=c2foϵ-n2,]]>高H<c2foϵ,]]>長(zhǎng)L＝(2φ+mπ)/β，

其中：f_o為微波工作頻率，c為空氣中光速，ε為微波工作頻率下材料相應(yīng)方向的介電常數(shù)，n為工作波長(zhǎng)下s偏振光的折射率，m為正整數(shù)，φ＝arctan(α/β),α和β采用以下公式計(jì)算：