傾斜式聲光器件的製作方法
2023-10-22 04:57:42 2
專利名稱：傾斜式聲光器件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及雷射器件，尤其是一種雷射系統上使用的寬帶聲光器件。
背景技術：
聲光器件是一種利用入射光與換能器的超聲波發生聲光互作用，得到衍射光。衍射光的能量是從入射光轉移過來的。入射光與超聲波發生聲光互作用時有一定的條件，只有當入射光與超聲波的方向滿足布拉格衍射所需的角度時，才有大量的入射光能量轉移到衍射光上去(這種衍射被命名為布拉格衍射)，否則，入射光只有極少或沒有能量轉移到衍射光上去。由於換能器產生的超聲波有一定的發散角，這樣在一定帶寬範圍內，入射光都能與換能器產生的超聲波發生布拉格衍射，超出這個帶寬(這個帶寬被命名為布拉格帶寬)，入射光就不能與換能器產生的超聲波發生布拉格衍射，即使發生聲光互作用，得到衍射光也很弱，只有極少的能量能從入射光轉移衍射光上去。在實際應用中，減小聲光互作用長度能增加布拉格帶寬，但這會降低衍射光的強度，即降低衍射效率。為了得到寬帶的衍射光，解決單只換能器的工作帶寬不夠大的問題， 現在有兩種方式，一種是平面結構式超聲跟蹤，另一種是階梯結構式超聲跟蹤。平面超聲跟蹤的帶寬有限，而且通帶內的均勻性隨著換能器片數的增加而降低。階梯結構式超聲跟蹤由於製作難度太大，成本高，實用價值低。
實用新型內容針對現有技術存在的上述技術問題，本實用新型提供一種工作帶寬大，衍射效率高，結構簡單，成本低的傾斜式聲光器件。為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種傾斜式聲光器件，包括聲光介質， 聲光介質表面通過鍵合層安裝有換能器，換能器表面鍍有表電極，其特徵在於所述換能器至少為兩個，每個換能器分別通過鍵合層平行地安裝在聲光介質不同的表面上，這些表面依次相連，相鄰兩換能器的鍵合層可以相互電導通，也可以相互電絕緣。任意兩換能器都不在同一平面上，相鄰兩換能器之間的夾角為θ，178° < θ <179.9°。相鄰兩換能器的厚度互不相同，厚度差異大於30%。進一步，所述聲光介質的材料為氧化碲晶體、磷化鎵晶體、鉬酸鉛晶體、鈮酸鋰晶體或石英晶體。進一步，所述換能器的材料為鈮酸鋰晶體或氧化鋅。本實用新型的積極效果是1、在同一個聲光介質上製作了多個換能器，這些換能器均不在同一個平面上，相互之間成一定的夾角。通過精確設計每個換能器的方向來精確設計換能器產生的超聲波方向，使每個換能器產生的超聲波都與入射光發生布拉格衍射，這樣每個換能器負責一定的工作帶寬，多個換能器依次工作就能獲得一個很大的工作帶寬，這時聲光器件的總的工作帶寬就是每個換能器工作帶寬的總和，這樣就大幅提高了聲光器件的工作帶寬。2、由於每個換能器僅負責一定的工作帶寬，可以通過適當增加聲光互作用長度來增加衍射效率；3、由於每個換能器工作的相對帶寬較小，在帶寬範圍內的聲光衍射效率高。
圖1本實用新型實施例1結構示意圖；圖2本實用新型實施例2結構示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。如圖1和圖2所示，本實用新型傾斜式聲光器件，包括聲光介質1和換能器3、 6，所述換能器至少為兩個，每個換能器分別通過鍵合層2、5安裝在聲光介質1不同的表面上，這些表面依次相連。任意兩換能器都不在同一平面上，相鄰兩換能器之間的夾角為Θ， 178° < θ <179. 9°。由於換能器平行地安裝在聲光介質不同的表面上，因此該夾角θ的大小也適合聲光介質上安裝有換能器的相鄰兩表面。每個換能器表面鍍有表電極4、7。相鄰兩換能器的鍵合層可以相互電導通，也可以相互電絕緣。相鄰兩換能器的厚度互不相同，厚度差異大於30%。聲光介質1可以使用任何一種具有聲光效應的材料，如氧化碲晶體、磷化鎵晶體、 鉬酸鉛晶體、鈮酸鋰晶體、石英晶、融石英或重火石玻璃。換能器可以使用任何一種具有壓電效應的材料，如鈮酸鋰晶體或氧化鋅。在同一個聲光器件中，各換能器的材料可以相同，也可以不同。圖1和圖2所示的聲光介質1表面安裝有兩個換能器，分別稱之為第一換能器3 和第二換能器6，該兩個換能器分別通過第一鍵合層2和第二鍵合層5與聲光介質1焊接在一起，第一鍵合層2與第二鍵合層5相互電導通。在第一換能器3的上表面鍍有第一表電極4，在第二換能器6的上表面鍍有第二表電極7，第一換能器3與第二換能器6不在同一個平面上，相互之間成一定的夾角θ，178° < θ <179. 9°，且第一換能器3與第二換能器6 的厚度相差大於30%。第一換能器3與入射光之間的布拉格角度為Ψ，第二換能器6與入射光之間的布拉格角度為Φ。圖1和圖2的區別在於，圖1中的兩換能器並聯工作，圖2為串聯工作。在圖1所示的實施例中使用氧化碲晶體作為聲光介質，使用銦作為鍵合層2，使用鈮酸鋰作為換能器。第一換能器3的厚度為1. 6微米，第二換能器6的厚度為2. 1微米。 兩換能器的厚度不同，其差異為31. 3%。第一換能器3與入射光之間的布拉格角度為119丨，第二換能器6與入射光之間的布拉格角度為92'。第一換能器3與第二換能器6之間的夾角179.55°。第一換能器 3與第二換能器6並聯工作。射頻信號RF傳輸到第一表電極4和第二表電極7上，第一換能器3與第二換能器 6吸收射頻信號，並把射頻信號轉化為超聲波傳輸到聲光介質1內，在聲光介質內形成折射率光柵，穿過聲光介質的入射光與折射率光柵發生聲光互作用，產生衍射光。當射頻信號頻率在1500MHz 2120MHz範圍內時，第一換能器3起主要作用，
4入射光主要與第一換能器3產生的折射率光柵發生聲光互作用，產生衍射光。這是因為 1500MHz 2120MHz與第一換能器3的諧振點更接近，使得第一換能器3吸收射頻信號的能
量較多。當射頻信號頻率在2120MHz 3000MHz範圍內時，第二換能器6起主要作用， 入射光主要與第二換能器6產生的折射率光柵發生聲光互作用，產生衍射光。這是因為 2120MHz 3000MHz與第二換能器6的諧振點更接近，第二換能器6吸收射頻信號的能量較
^^ ο整個聲光器件的工作頻率範圍為1500MHz 3000MHz，如果用一個換能器來實現，其相對帶寬為0. 67，難度較大。本實用新型採取傾斜式聲光器件來設計，第一換能器3 的工作頻率範圍為1500MHz 2120MHz，相對帶寬0. 34 ；第二換能器6的工作頻率範圍為 2120MHz 3000MHz，相對帶寬0. 34。顯然，這種傾斜式聲光器件，在保證整個聲光器件的工作帶寬的前提下，大幅降低了每個換能器工作的相對帶寬。本實用新型的上述實施例僅僅是為說明本實用新型所作的舉例，而並非是對本實用新型的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其他不同形式的變化和變動。這裡無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬於本實用新型的技術方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處於本實用新型的保護範圍之列。
權利要求1.一種傾斜式聲光器件，包括聲光介質，聲光介質表面通過鍵合層安裝有換能器，換能器表面鍍有表電極，其特徵在於所述換能器至少為兩個，每個換能器分別通過鍵合層平行地安裝在聲光介質不同的表面上，這些表面依次相連；任意兩換能器都不在同一平面上，相鄰兩換能器之間的夾角為Θ，178° < θ <179. 9°。
2.根據權利要求1所述的傾斜式聲光器件，其特徵在於相鄰兩換能器的厚度互不相同，厚度差異大於30%。
3.根據權利要求1所述的傾斜式聲光器件，其特徵在於，所述聲光介質的材料為氧化碲晶體、磷化鎵晶體、鉬酸鉛晶體、鈮酸鋰晶體或石英晶體。
4.根據權利要求1或2所述的傾斜式聲光器件，其特徵在於，所述換能器的材料為鈮酸鋰晶體或氧化鋅。
專利摘要一種傾斜式聲光器件,包括聲光介質，聲光介質表面通過鍵合層安裝有換能器，換能器表面鍍有表電極，換能器至少為兩個，每個換能器分別通過鍵合層平行地安裝在聲光介質不同的表面上,這些表面依次相連；任意兩換能器都不在同一平面上，相鄰兩換能器之間的夾角為θ，178°<θ<179.9°，本實用新型通過精確設計每個換能器的方向來精確設計換能器產生的超聲波方向，使每個換能器產生的超聲波都與入射光發生布拉格衍射，這樣每個換能器負責一定的工作帶寬，多個換能器依次工作就能獲得一個很大的工作帶寬，總的工作帶寬就是每個換能器工作帶寬的總和，每個換能器工作的相對帶寬較小，在帶寬範圍內的聲光衍射效率高。
文檔編號G02F1/11GK202204998SQ20112035263
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者張澤紅 申請人:中國電子科技集團公司第二十六研究所