[發明專利]反射式光學偏轉器

有效

• 申請號: 202010929231.6
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN111999886B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 田浩;王宇;譚鵬;孟祥達;周忠祥
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08;G02B1/02
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

一種反射式光學偏轉器，屬于光學偏轉介質技術領域。本發明針對現有基于反光鏡的微機電系統形成的反射型機械波束控制裝置結構復雜并且成本高的問題。包括錳摻雜鉭鈮酸鉀單晶，所述錳摻雜鉭鈮酸鉀單晶的高度按預設斜率變化；所述錳摻雜鉭鈮酸鉀單晶高度方向的兩個側面分別連接電極，兩個電極分別連接電源的兩極；所述錳摻雜鉭鈮酸鉀單晶連接電源后，沿高度變化的方向形成變化的電場；錳摻雜鉭鈮酸鉀單晶在變化的電場下產生不同程度的形變，在反射面呈現不同的傾角，使其產生的反射光束具有不同的偏轉角度。本發明可實現具有更小尺寸的光學調制器件。

技術領域

本發明涉及反射式光學偏轉器，屬于光學偏轉介質技術領域。

背景技術

自光學誕生以來，介質中光波傳播和光束軌跡的控制一直受到人們的關注和研究。光學介質在光學開關、可變光衰減器、波束控制、成像和光學掃描顯示等領域都得到了廣泛的應用。因此，開發光學偏轉器件等光學功能器件對優化與升級光學集成系統具有重要意義。

光學偏轉器是可以有效地調制光束，即改變光束傳播路徑的光學器件。其工作類型主要分為透射型和反射型。對于透射型偏轉器，目前研究相對成熟的是通過梯度的空間電荷實現折射率梯度分布和直接構建具有梯度折射率的材料，通過電光效應實現外加電場下的光學信號調制。然而，由于很難保證晶體內部梯度折射率分布的統一性，透射式的工作方法會使得傳播光束在經過調制后，其準直性、波前和偏振等參數受到影響進，進而影響整體光學系統信號傳遞的穩定性。相比之下，基于反射的偏轉器可以在理論上保持光束的特性。目前，反射型機械波束控制裝置大多采用基于反光鏡的微機電系統，這種控制裝置的制備手段較為復雜并且價格相對昂貴，因此限制了在集成光學系統中的使用。因此，如何利用材料的固有特性實現反射型光學偏轉器的制備，使裝置簡化值得探索和研究。

發明內容

針對現有基于反光鏡的微機電系統形成的反射型機械波束控制裝置結構復雜并且成本高的問題，本發明提供一種反射式光學偏轉器。

本發明的一種反射式光學偏轉器，包括錳摻雜鉭鈮酸鉀單晶，所述錳摻雜鉭鈮酸鉀單晶的高度按預設斜率變化；所述錳摻雜鉭鈮酸鉀單晶高度方向的兩個側面分別連接電極，兩個電極分別連接電源的兩極；

所述錳摻雜鉭鈮酸鉀單晶連接電源后，沿高度變化的方向形成變化的電場；錳摻雜鉭鈮酸鉀單晶在變化的電場下產生不同程度的形變，在反射面呈現不同的傾角，使其產生的反射光束具有不同的偏轉角度。

根據本發明的反射式光學偏轉器，所述錳摻雜鉭鈮酸鉀單晶沿長度方向的高度按預設斜率變化；所述錳摻雜鉭鈮酸鉀單晶沿長度方向的截面為直角梯形，在錳摻雜鉭鈮酸鉀單晶的直角面和斜面上分別連接電極。

根據本發明的反射式光學偏轉器，所述錳摻雜鉭鈮酸鉀單晶的相態包括四方相。

根據本發明的反射式光學偏轉器，所述錳摻雜鉭鈮酸鉀單晶的相態包括立方相。

根據本發明的反射式光學偏轉器，所述電極為金電極。

根據本發明的反射式光學偏轉器，所述錳摻雜鉭鈮酸鉀單晶中，錳的摩爾濃度為0.5％。

本發明的有益效果：本發明作為光學偏轉器件可用于集成光學系統中，它基于材料可控分布的電致應變實現了器件的制備。本發明用于機械裝置中時，其耦合的部分可以大大的簡化，更易實現具有更小尺寸的光學調制器件，并且其響應頻率也因結構簡化而減少了限制。同時極大的降低了成本。

經驗證，本發明采用四方相Mn:KTN器件時，在300V電壓條件下可實現最大0.13°的偏轉角；采用立方相Mn:KTN器件時，可以在800V條件下實現最大0.09°的偏轉角。并且兩種相態情況下頻率響應均可達到5kHz。

附圖說明

圖1是本發明所述反射式光學偏轉器對光束偏轉角度的測量示意圖；圖中1為分光棱鏡；