一種偏振無關(guān)電光q開關(guān)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及激光領(lǐng)域的發(fā)明專利，特別涉及一種偏振無關(guān)電光Q開關(guān)。本發(fā)明采用電光晶體的兩通光面上光膠偏振分光元件與偏振合光元件（walk-off晶體），使得自由空間的電光開關(guān)也可以進(jìn)行偏振無關(guān)操作。同時在walk-off晶體另一側(cè)光膠上直角棱鏡，通過激光在腔內(nèi)全內(nèi)反射數(shù)次穿過，增加了電光晶體的等效長度來降低電光晶體的半波電壓，實現(xiàn)了較低的調(diào)制電壓。本發(fā)明的電光開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、驅(qū)動電壓低，可以用作激光器的調(diào)Q開關(guān)，也可作為光強(qiáng)調(diào)制器件，應(yīng)用光通訊等領(lǐng)域。
【專利說明】一種偏振無關(guān)電光Q開關(guān)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光器件領(lǐng)域，尤其是涉及一種偏振無關(guān)電光Q開光。

【背景技術(shù)】
[0002]激光調(diào)Q技術(shù)是將激光能量壓縮到寬度極窄的脈沖中，從而使激光光源的峰值功率提高幾個數(shù)量級的一種技術(shù)。激光調(diào)Q技術(shù)的基礎(chǔ)是一種特殊的光學(xué)元件一快速腔內(nèi)光開關(guān)，一般稱為激光調(diào)Q開關(guān)或簡稱為Q開關(guān)。激光調(diào)Q技術(shù)的目的是:壓縮脈沖寬度，提高峰值功率。
[0003]Q值是評定激光器中光學(xué)諧振腔質(zhì)量好壞的指標(biāo)，一個品質(zhì)因數(shù)。Q值定義=2π X諧振腔內(nèi)儲存的能量/每震蕩周期損耗的能量。Q值愈高，所需要的泵浦閾值就越低，亦即激光愈容易起振。在一般的脈沖固體激
光器中，若不采用特殊的措施，脈沖激光在腔內(nèi)的振蕩持續(xù)時間與光泵脈沖時間(毫秒量級左右)大致相同，因此輸出激光的脈沖功率水平亦總是有限的。
[0004]電光Q開關(guān)就是激光調(diào)Q中的一種重要器件，它是利用晶體的電光效應(yīng)，在晶體上加一階躍式電壓，調(diào)節(jié)腔內(nèi)光子的發(fā)射損耗。開始工作時，晶體兩端加一電壓，由于晶體的偏振效應(yīng)，諧振腔的損耗很大，Q值低，激光不振蕩，激光上能級不斷積累粒子數(shù)，Q開光處于關(guān)閉狀態(tài)。某一特定時刻，突然撤去晶體兩端電壓，諧振腔突變至損耗低，Q值高，Q開關(guān)打開，形成巨脈沖激光。
[0005]在電光調(diào)Q器件中，與常用的電光晶體有KDP、鈮酸鋰(LN)等相比，偏硼酸鋇(BBO)晶體抗損傷閾值與消光比更高；其次BBO晶體為單軸晶體，在較大的溫度變化范圍內(nèi)BBO電光Q開關(guān)不會出現(xiàn)靜態(tài)雙折射現(xiàn)象，與其他電光晶體相比，BBO電光Q開關(guān)因溫度變化引起的半波電壓以及折射率變化最小。BBO晶體是三方晶系，在無外加電場時折射率橢球方程為
若在Y軸方向外加電場為時，折射率橢球發(fā)生形變，由此推導(dǎo)出BBO電光Q開關(guān)的半波電壓為若取 d = 2 mm, I = 20 mm, no = 2.3, y 22 = 2.7 X 10-12 m/V, λ = 1064 nm,計算得出U = 4.3 kV。這是一個非常高的半波電壓，將會對其他電子元器件造成干擾，同時高電壓對操作人員也十分危險，同時對電源的要求也提高了。如果要降低加在電光晶體上的驅(qū)動電壓，就要增加電光晶體的尺寸，大大增加成本。
[0006]同時由于電光開關(guān)通常放置于激光諧振腔內(nèi)，而電光開關(guān)需要線偏光入射，最為典型的方案是采用帶偏振器的設(shè)計。這種調(diào)Q方式要在開關(guān)外部加入起偏與檢偏裝置，提高了器件的復(fù)雜度，同時也增大了激光系統(tǒng)的大小。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種偏振無關(guān)電光Q開關(guān)，通過增長長度，降低半波電壓，其次通過walk-off晶體在Q開關(guān)中進(jìn)行入射光的偏振化。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案: 在電光晶體(103)的一個通光端面光膠上走離(walk-off)晶體(102),使得非偏振光能在walk-off晶體內(nèi)形成兩束線偏振光；在光電晶體的另一光出射端面光膠上walk-off晶體(104)，使得兩束偏振光重新成為一束；在walk-off晶體后外側(cè)光膠上兩塊直角棱鏡(101、105)，其中一塊棱鏡(101)直角處磨成平面作為光的入射端口。
[0009]所述的電光晶體(103)為具有橫向電光調(diào)制性能的長方體單軸晶體，電光晶體(103)光軸方向為z方向，電光晶體(103)上與光軸平行的兩個Xz平面鍍有導(dǎo)電金層，電壓加載在Y軸方向，與光軸垂直的兩個xy平面鍍有增透膜。所述的棱鏡(101、105)與walk-off晶體(102、104)的通光面均鍍有增透膜；棱鏡(101、105)的兩直角反射面拋光。
[0010]本發(fā)明與常規(guī)電光Q調(diào)開關(guān)相比，其有效益果是，通過調(diào)整尺寸，可調(diào)節(jié)激光在BBO晶體中的穿過次數(shù)。從圖3的對比圖可以看到，本發(fā)明與常規(guī)電光調(diào)Q開關(guān)相比結(jié)構(gòu)更加緊湊了，可以再不大幅度改變晶體長度尺寸的前提下，大幅降低電光晶體的驅(qū)動電壓，從而減小對驅(qū)動電源輸出能力的要求，同時對輸入光的偏振度沒有要求，且這種結(jié)構(gòu)也可以應(yīng)用在KDP、LN等晶體上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明電光調(diào)Q光開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的電光調(diào)Q開關(guān)中晶體電壓加載方向圖；
圖3為本發(fā)明與常規(guī)電光調(diào)Q開關(guān)分別應(yīng)用于激光腔內(nèi)的對比圖。

【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明采用直角棱鏡對光路進(jìn)行偏折，調(diào)節(jié)激光在BBO晶體中的穿過次數(shù)，降低以BBO晶體為首的一類晶體的半波電壓；在晶體兩端加入walk-off晶體，使得自由空間的電光開關(guān)也可以進(jìn)行偏振無關(guān)操作。
[0013]實施方式一:如圖2所示，101為經(jīng)過處理的直角棱鏡，其直角處被磨平拋光，并鍍有增透膜，形成一個棱臺的形式。102與104為walk-off晶體，103為BBO晶體，105為直角棱鏡。光從101切斷端面入射，經(jīng)過直角棱鏡(101)，經(jīng)過walk-off晶體(102)成為兩束振動方向相互垂直線偏光ο光與e光；這兩束光再穿過BBO晶體(103)然后在walk-off晶體(104)中合為一束；再由直角棱鏡(105)的直角面兩次反射回穿過walk-off晶體(104)。此時的walk-off晶體(104)已成為偏振分光元件，將光束重新分離成兩束偏振方向相互垂直的線偏光穿過BBO晶體(103)。接著光束就不斷在兩個棱鏡間往返，最后Wralk-off晶體(104)與直角棱鏡(105)的縫隙處出射。這種結(jié)構(gòu)不但增加了其等效長度，降低了半波電壓，還直接在光電Q開關(guān)內(nèi)部進(jìn)行了光的偏振化處理。
[0014]盡管結(jié)合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種偏振無關(guān)電光Q開關(guān),其特征在于:在電光晶體(103)的一個通光端面光膠上走離(walk-off)晶體(102),使得非偏振光能在walk-off晶體內(nèi)形成兩束線偏振光；在光電晶體的另一光出射端面光膠上walk-off晶體(104)，使得兩束偏振光重新成為一束；在walk-off晶體后外側(cè)光膠上兩塊直角棱鏡(101、105)，其中一塊棱鏡(101)直角處磨成平面作為光的入射端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種偏振無關(guān)電光Q開關(guān)，其特征在于:所述的電光晶體(103)為具有橫向電光調(diào)制性能的長方體單軸晶體，電光晶體(103)光軸方向為z方向，電光晶體(103)上與光軸平行的兩個XZ平面鍍有導(dǎo)電金層，電壓加載在Y軸方向，與光軸垂直的兩個xy平面鍍有增透膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種偏振無關(guān)電光Q開關(guān)，其特征在于:所述的棱鏡(101、105)與walk-off晶體(102、104)的通光面均鍍有增透膜;棱鏡(101、105)的兩直角反射面拋光。
【文檔編號】H01S3/115GK104201555SQ201410476898
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】校金濤, 吳季, 汪躍, 王城強(qiáng), 歐陽靖, 陳偉 申請人:福建福晶科技股份有限公司