[實用新型]一種寬帶高效率聲光調制器

有效

• 申請號: 202220230353.0
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN216848381U
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 張澤紅;吳畏;吳中超;何曉亮
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十六研究所
• 主分類號: G02F1/11
• 分類號: G02F1/11
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 盧勝斌

本實用新型屬于光電子領域,涉及一種寬帶高效率聲光調制器，包括底座、晶體座、聲光介質、換能器、匹配網絡和高頻插座；底座內固定有晶體座和匹配網絡，底座一側安裝有高頻插座；晶體座粘接有聲光介質，聲光介質一側安裝有換能器；換能器上安裝第一表電極和第二表電極，兩片表電極的長度一致，且距離一定間隔；本申請只需在一片換能器上鍍制兩片相同長度的表電極，這種工藝能夠節省更多的工藝時間和工藝成本，并且能夠獲得的更高的衍射效率和更高的帶寬；同時本申請還在聲光介質外側設置有U型散熱腔體，通過導熱膠與散熱腔體緊密貼合，便于熱量的快速傳遞，使聲光介質散熱均勻，消除了聲光介質內的溫度梯度，進而解決了衍射光方向漂移的問題。

技術領域

本實用新型涉及一種寬帶高效率聲光調制器，屬于光電子領域。

背景技術

聲光調制器(又稱為“聲光移頻器”)是一種能在激光諧振腔外改變激光頻率的關鍵器件，主要由表電極、換能器、焊接層、聲光介質、匹配網絡和高頻插座等組成。高頻插座通過引線與匹配網絡連接,表電極設于換能器表面,聲光介質與換能器之間通過焊接層連接。射頻信號經高頻插座、匹配網絡、金絲(或硅鋁絲)傳輸到換能器表電極上,換能器把射頻信號轉化為超聲波傳輸到聲光介質內，在介質內形成折射率光柵,入射光與折射率光柵發生聲光互作用，產生衍射光。

衍射光的頻率由入射光光頻率和射頻信號的頻率決定。當聲光互作用為正移頻作用時，衍射光的頻率為入射光頻率與射頻信號頻率之和；當聲光互作用為負移頻作用時，衍射光的頻率為入射光頻率與射頻信號頻率之差。

原子能級躍遷能產生光子，原子吸收光子也能改變原子的能級狀態，因此光的頻率與原子能級成一一對應的關系。一方面，在冷原子領域，為了冷卻原子，需要精確調節光的頻率以匹配原子能級，這就需要使用聲光調制器產生衍射光的來精確調節光的頻率。另一方面，為了充分利用激光能量，冷原子領域還要求衍射光的效率越高越好。而常用的聲光調制器帶寬有限，所以不能滿足冷原子領域的需求。為了增大聲光調制器的工作帶寬，人們發明了多片換能器結構的超聲跟蹤設計。這種設計存在工藝復雜、中心頻率存在衍射效率凹陷等問題，不能滿足飛速發展的科研需求。再一方面，在冷原子領域，需要激光精確對準要冷卻的原子，因此對激光的衍射方向有著非常高的要求，而目前的聲光調制器還存在衍射光方向漂移的問題。

實用新型內容

為了解決現有的聲光調制器所存在的帶寬小、衍射光效率低和衍射光方向漂移的問題，本實用新型提供了一種寬帶高效率聲光調制器。采用的技術方案如下：

一種寬帶高效率聲光調制器，包括底座、晶體座、聲光介質、換能器、匹配網絡、高頻插座；其中，底座內固定有晶體座和匹配網絡，底座一側安裝有高頻插座；晶體座上粘接有聲光介質，聲光介質一側通過焊接層安裝有換能器；換能器上安裝有并排的第一表電極和第二表電極，兩片表電極的長度一致，且距離一定間隔。

進一步的，第一表電極和第二表電極的長度均為聲光調制器中心頻率的特征長度L₀，且兩片表電極之間的間隔距離K2滿足0.01L₀≤K2≤0.05L₀。

進一步的，第一表電極和第二表電極的間隔中心在聲光介質中所對應的區域為聲波相干增強區域，聲波相干增強區域與入射光的束腰相對，也就是說這兩片表電極同時接收射頻電信號，產生頻率相同、相位相同、傳播方向相同的兩列聲波。由于兩列聲波之間間隔越小，兩列聲波重疊的區域越大，發生聲波相干增強的效果越好，因此兩片表電極的間隔中心位置處或者靠近中心位置處是聲波相干增強效果最強烈的區域，本實用新型因此將該入射光的束腰與之相對，能夠獲得更高的衍射光效率和更高的帶寬。

進一步的，在晶體座一側固定有過渡電路板，所述過渡電路板上設置有一條鍍金電極，該鍍金電極通過多根超聲點焊的金絲第一表電極和第二表電極連接。

進一步的，聲光介質的上方還設置有散熱板，所述散熱板與所述晶體座之間通過螺釘固定，并構成U型散熱腔體；所述聲光介質位于U型散熱腔體內，并通過導熱膠與所述U型散熱腔體貼合。