專利名稱：表面波全光纖聲光調(diào)強器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面波全光纖聲光調(diào)強器，該裝置可用于光纖通信調(diào)制技術(shù)中，屬于光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前一類“表面波全光纖聲光頻移器”或稱“表面波全光纖聲光調(diào)相器”在國內(nèi)外都曾有過報道，如美國海軍研究實驗室的K.Nosu等人(UltrasonicsSymposium，1983476-481)和浙江大學(xué)張仲先等人(光學(xué)學(xué)報，199212(7)668-670)都分別報道過此類器件。該器件的結(jié)構(gòu)如圖1所示，長方形壓電晶片作基底1。在晶片表面上采用光刻工藝制作聲叉指換能器2，它所激發(fā)的聲表面波沿基底的長度方向傳播。將磨去包層的一段裸光纖作為聲光互作用光纖3，粘貼在叉指換能器前方的基底上，方向與聲傳播方向垂直。其工作原理如圖2所示，將等幅振蕩的射頻電信號加載到聲叉指換能器上，激發(fā)出與射頻信號頻率相等的聲表面波，沿基底的長度方向傳播。將激光引入光纖，當(dāng)聲表面波進入裸光纖后，與光產(chǎn)生聲光互作用，使輸出的激光頻率發(fā)生變化，光頻增加的數(shù)值即聲波的頻率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服了現(xiàn)有裝置的上述缺陷，提供了一種表面波全光纖聲光調(diào)強器，本裝置具有體積小、耗電少、工作穩(wěn)定性強、聲能量插入損耗小、易于集成等優(yōu)點。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下。主要包括有基底1、聲叉指換能器2，其特征在于還包括有1×2單模光纖耦合器4，在基底1上采用光刻工藝制作聲叉指換能器2，光纖耦合器4的單端口光纖為聲光互作用光纖3，將它的包層磨去后，沿平行于聲表面波傳播方向粘貼到基底1上，雙端口光纖分別作為輸入光纖5與輸出光纖6。
本發(fā)明的工作原理如圖7所示，將待傳輸?shù)囊曨l或音頻信號事先調(diào)制到射頻信號上，射頻信號的載頻要與聲叉指換能器2的中心頻率一致。然后將調(diào)制信號加載到聲叉指換能器2上，產(chǎn)生出強度隨傳輸信號變化的聲表面波，沿基底1表面?zhèn)鞑?，進入聲光互作用光纖3內(nèi)。將激光通過輸入光纖5引入聲光互作用光纖3，形成前向?qū)Ч獠?，在光纖聲光效應(yīng)的作用下，產(chǎn)生出強度隨傳輸信號而變化的后向?qū)Ч獠?，將后向?qū)Ч獠ㄍㄟ^輸出光纖6引到光電管上，將待傳輸信號解調(diào)出來。
本發(fā)明的有益效果1、由于使用了光纖，使得此調(diào)制器可以用于光纖調(diào)制技術(shù)中；2、輸入、輸出光纖沒有中斷，故聲能量插入損耗小；3、還具有體積小、耗電少、工作穩(wěn)定性強、易于集成等優(yōu)點。


圖1表面波全光纖聲光頻移器結(jié)構(gòu)圖2表面波全光纖聲光頻移器原理圖3本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意4本發(fā)明的正視平面5本發(fā)明的俯視平面6本發(fā)明的側(cè)視平面7本發(fā)明的工作原理圖8本發(fā)明的工藝制作流程中1、基底，2、聲叉指換能器，3、聲光互作用光纖，4、光纖耦合器，5、輸入光纖，6。輸出光纖。
具體實施例方式
本發(fā)明中的具體實施方式
參見圖3～圖6。主要包括有基底1、聲叉指換能器2、聲光互作用光纖3、1×2單模光纖耦合器4、輸入光纖5、輸出光纖6。在基底1上采用光刻工藝制作聲叉指換能器2，光纖耦合器4的單端口光纖為聲光互作用光纖3，將它的包層磨去后，沿平行于聲表面波傳播方向粘貼到基底1上，雙端口光纖分別作為輸入光纖5與輸出光纖6。
各部分名稱、工藝條件及作用如下基底1使用具有壓電效應(yīng)的石英晶體制作。形狀為長方形薄片，表面法線方向為晶體的Y軸方向、長度方向為Z軸方向、寬度方向為X軸方向。晶片的定向切割與研磨拋光的工藝要求為須制作換能器的上表面定向誤差不能超過5′、光潔度達11級、平整度小于1個光圈。它的作用是利用壓電效應(yīng)產(chǎn)生聲表面波，沿長度方向傳播進入聲光互作用光纖中。使用石英晶體的目的是為了使基底和由熔石英制成的光纖有比較接近的聲阻抗，以盡量減小表面聲波能量的插入損耗。
聲叉指換能器2由兩個形如手指狀、并互相交叉的換能器組成。所用材料為銀，使用光刻工藝在基底上制作而成。工藝要求為不能斷指和連指。作用是用調(diào)制射頻電信號激發(fā)出超聲表面波。
聲光互作用光纖3是單模光纖，將包層磨去成為裸光纖，沿基底長度方向，即平行于聲表面波傳播方向粘貼在基底1上。作用是利用光纖聲光效應(yīng)使聲表面波與光纖中的前向?qū)Ч獠ㄏ嗷プ饔?，產(chǎn)生光強隨聲功率而變化的后向?qū)Ч獠?，達到對激光強度進行調(diào)制的目的。
光纖耦合器4為1×2的結(jié)構(gòu)，其中與單端口相連的光纖作為聲光互作用光纖，與雙端口相連的兩條光纖分別作為輸入光纖5、輸出光纖6，其作用是將聲光互作用光纖與輸入光纖5、輸出光纖6連接在一起。
輸入光纖5是單模光纖，將激光引入輸入光纖，形成前向?qū)Ч獠ㄟM入聲光互作用光纖中，并反聲表面波方向傳播。
輸出光纖6是單模光纖，聲光互作用光纖中的前向?qū)Ч獠ㄅc聲表面波相互作用后，產(chǎn)生出后向?qū)Ч獠?，從輸出光纖中輸出，引到光電接收器中去解調(diào)。
表面波全光纖聲光調(diào)強器的制作工藝流程如圖8所示，由下面5個主要步驟組成
1、基底晶體的定向和研磨按照上述工藝要求將基底晶體備好。
2、聲叉指換能器的制作按照設(shè)計好的聲叉指換能器尺寸，事先預(yù)制好掩模版，利用光刻工藝完成制作。主要工藝包括鍍銀、勻膠、曝光、顯影、刻蝕、去膠。
3、裸光纖包層的研磨將1×2光纖耦合器的單端口光纖磨去包層。
4、粘接光纖將裸光纖用環(huán)氧樹脂粘接到基底的長度方向上。
5、裝架與引線將基底晶片用環(huán)氧樹脂粘接到膠木板上，同時將輸入、輸出光纖固定在與膠木板相連的架子上；用低溫烙鐵將引線從聲叉指換能器的信號輸入端焊接到膠木板上的鉚釘上；然后將膠木板固定在金屬外殼內(nèi)，并用引線將膠木板上的鉚釘與外殼上的電纜插座連接起來。
權(quán)利要求
1.表面波全光纖聲光調(diào)強器，主要包括有基底(1)，其特征在于還包括有1×2單模光纖耦合器(4)，在基底(1)上采用光刻工藝制作聲叉指換能器(2)，光纖耦合器(4)的單端口光纖為聲光互作用光纖(3)，將它的包層磨去后，沿平行于聲表面波傳播方向粘貼到基底(1)上，雙端口光纖分別作為輸入光纖(5)與輸出光纖(6)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種表面波全光纖聲光調(diào)強器，屬于光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域。本器件主要包括有基底(1)、1×2單模光纖耦合器(4)，在基底(1)上采用光刻工藝制作聲叉指換能器(2)，光纖耦合器(4)的單端口光纖為聲光互作用光纖(3)，將它的包層磨去后，沿平行于聲表面波傳播方向粘貼到基底(1)上，雙端口光纖分別作為輸入光纖(5)與輸出光纖(6)。本發(fā)明中由于使用了光纖，使得此調(diào)制器可以用于光纖調(diào)制技術(shù)中，并且輸入、輸出光纖沒有中斷，故聲能量插入損耗小，此外還具有體積小、耗電少、工作穩(wěn)定性強、易于集成等優(yōu)點。
文檔編號H04B10/135GK1889399SQ20061008887
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月24日
發(fā)明者俞寬新, 劉韜, 李勝明 申請人:北京工業(yè)大學(xué)