一種低電壓透射式脈寬可調(diào)光纖在線電光調(diào)q開關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光纖傳感、光纖通信、激光加工、醫(yī)療、軍事、科學(xué)研究領(lǐng)域，尤其是作為光纖激光器核心器件的一種低電壓透射式脈寬可調(diào)光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代光纖傳感、光纖通信、激光加工、醫(yī)療、軍事、科學(xué)研究等領(lǐng)域，低電壓透射式脈寬可調(diào)光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)是一種關(guān)鍵元器件。電光調(diào)Q是利用晶體的電光效應(yīng)，在加有一階躍迀電壓情況下入射光偏振態(tài)發(fā)生改變，調(diào)節(jié)激光器諧振腔的損耗，控制光能累積、釋放。將一般輸出的連續(xù)或脈沖激光能量壓縮到寬度極窄的脈沖中發(fā)射，大大提高光源的峰值功率。但是目前常規(guī)的電光調(diào)Q開關(guān)體積大、頻率低，且半波電壓比較高，需要幾千伏的高壓脈沖驅(qū)動(dòng)，對(duì)其他電子線路易造成干擾。另外單一電光開關(guān)容易關(guān)不死，電源開關(guān)時(shí)間不對(duì)稱，打開時(shí)間短則關(guān)閉時(shí)間長(zhǎng)，關(guān)閉時(shí)間短則打開時(shí)間長(zhǎng)，開關(guān)速度慢，使得消光比低，峰值功率上不去。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、頻率高、驅(qū)動(dòng)電壓低、開關(guān)速度都很快、并能獲得很高的消光比且脈寬可調(diào)的透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種低電壓透射式脈寬可調(diào)光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)由第一低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)光組件3和第二低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)光組件4串聯(lián)在一起組成。第一低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)光組件3和第二低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)光組件4分別用一個(gè)退壓電源和一個(gè)升壓電源驅(qū)動(dòng)，兩電源由一延時(shí)控制電路控制，兩者輸出的電壓和信號(hào)的頻率脈寬相同，但信號(hào)時(shí)間有延遲，延遲時(shí)間在脈寬范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。
[0005]第一低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)3與第二低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)4通過光闌5自由空間連通，此處光闌也可換用兩個(gè)光纖準(zhǔn)直器組進(jìn)行連接。
[0006]第一低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)3的正電極和負(fù)電極分別與退壓控制電源7的正負(fù)電極相連；第二低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)4的正電極和負(fù)電極，分別與升壓控制電源8的正負(fù)極相連。
[0007]升壓控制電源與退壓控制電源，由延遲電路板9控制信號(hào)延遲時(shí)間，控制兩電源輸出電壓信號(hào)頻率相同并有延遲，延遲時(shí)間在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。退壓控制電源、升壓控制電源和延遲電路控制板可以用將三者集成到一起的電源替代。
[0008]所述的第一低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)3包括第一光纖準(zhǔn)直器1、第一雙折射晶體10、帶電極的第一電光晶體11和第二雙折射晶體12 ;重復(fù)頻率ΙΗζ-ΙΟΟΚΗζ固定或可調(diào)；壓降時(shí)間小于10ns，典型值為5-8ns，第一電光晶體長(zhǎng)高比經(jīng)過設(shè)計(jì)，其工作電壓小于1500V，典型值為500V-900V，可承受幾瓦連續(xù)或脈沖高功率激光。
[0009]所述的第二低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)4包括第三雙折射晶體13、帶電極的第二電光晶體14、第四雙折射晶體15和第二光纖準(zhǔn)直器2，重復(fù)頻率ΙΗζ-ΙΟΟΚΗζ固定或可調(diào)；上升時(shí)間小于10ns，典型值為5-8ns，第二電光晶體長(zhǎng)高比經(jīng)過設(shè)計(jì)，其工作電壓小于1500V，典型值為500V-900V，可承受幾瓦連續(xù)或脈沖高功率激光。
[0010]優(yōu)選的，兩電源電壓根據(jù)電光晶體的長(zhǎng)厚比可以相同，也可以不同，頻率相同。
[0011]優(yōu)選的，低電壓透射式脈寬可調(diào)光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)兩側(cè)由第一單纖準(zhǔn)直器尾纖I輸入和第三單纖準(zhǔn)直器尾纖2輸出。
[0012]優(yōu)選的，所述的第一單纖準(zhǔn)直器和第二單纖準(zhǔn)直器的尾纖可以是普通單纖、多模光纖、雙包層光纖、保偏光纖。
[0013]優(yōu)選的，低電壓透射式脈寬可調(diào)光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)能夠承受幾瓦連續(xù)或脈沖高功率激光，重復(fù)頻率ΙΗζ-ΙΟΟΚΗζ固定或可調(diào)；打開和關(guān)閉時(shí)間對(duì)稱且都很短，開關(guān)時(shí)間小于10ns，典型值為5_8ns，脈寬在5ns_100ms很寬的范圍內(nèi)任意連續(xù)可調(diào)或固定。
[0014]為方便論述，此處用一套升壓電源和一套退壓電源，用延時(shí)電路控制兩電源的信號(hào)延遲時(shí)間為例闡述【具體實(shí)施方式】。
[0015]由于采用了上述方案，本實(shí)用新型提供的高消光比的低電壓透射式脈寬可調(diào)光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)間都比較短，典型時(shí)間5ns-8ns，消光比高>28dB，脈寬5ns-100ms可調(diào)，開關(guān)的頻率在IHz-1OOkHz可調(diào)，半波電壓在小于1500V，典型值為500V-900V，大大降低了高電壓對(duì)產(chǎn)品的電磁影響和熱效應(yīng)，提高了產(chǎn)品的可靠性，降低了成本，同時(shí)小尺寸光纖在線式封裝結(jié)構(gòu)，大大提升了產(chǎn)品靈活性和應(yīng)用范圍。在結(jié)構(gòu)和性能上都有很大的優(yōu)越性，廣泛應(yīng)用于光纖傳感、光纖通信、激光加工、醫(yī)療、軍事、科學(xué)研究等領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是一種低電壓透射式脈寬可調(diào)光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是第一低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是第二低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4是本實(shí)用新型的電源信號(hào)與透射光功率關(guān)系示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示，低電壓透射式脈寬可調(diào)光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)由第一低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)3和第二低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)4串聯(lián)在一起；第一低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)3的正電極和負(fù)電極分別與退壓控制電源7的正負(fù)電極相連；第二低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)4的正電極和負(fù)電極，分別與升壓控制電源8的正負(fù)極相連；升壓控制電源與退壓控制電源由延遲電路板9控制信號(hào)延遲時(shí)間。
[0021]具體實(shí)施時(shí)，將第一低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)3和一個(gè)第二低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)4固定在固定殼體6內(nèi)，兩個(gè)調(diào)Q開關(guān)的正負(fù)極引線從殼體內(nèi)引出，分別與兩控制電源的正負(fù)極連接。
[0022]如圖2所示，一束光從入射光纖I進(jìn)入低電壓透射式脈寬可調(diào)光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)，在tl時(shí)間內(nèi)，第一低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)上加有半波電壓，處于第一 Q開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)第二低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)一直處于零電壓狀態(tài)，處于導(dǎo)通狀態(tài)，但兩者串聯(lián)，一關(guān)全關(guān)，整個(gè)低電壓透射式脈寬可調(diào)光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，消光比最高，參與形成的諧振腔內(nèi)損耗最大。
[0023]在t2時(shí)間的開始瞬間，第一低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)的半波電壓瞬間退去，光路打開，光可以從第一低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)入射到第二低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)內(nèi)，此時(shí)第二低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)仍處于零電壓狀態(tài)，光路仍處于打開狀態(tài)，使得整個(gè)低電壓透射式脈寬可調(diào)光纖在線電光調(diào)Q開關(guān)完全導(dǎo)通，在光纖激光器系統(tǒng)中參與形成的諧振腔損耗最小，從而能夠形成諧振蕩，產(chǎn)生激光輸出。
[0024]在t3時(shí)間內(nèi)，第一低電壓退壓透射式光纖在線電光調(diào)Q