808nm波段自由空间声光偏振控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种808nm波段自由空间声光偏振控制系统。
【背景技术】
[0002] 声光效应广泛应用于声光调制器件，声光偏转器，可调谐滤光器，在光信息处理起 着重要的作用，但是一般不能进行光的偏振态调制。光的偏振态作为信息的一种载体在光 通信领域已经有重要的作用，例如量子保密通信中就经常把光的偏振态作为信息的载体实 现保密通信。
[0003] -般的声光器件包含了声光互作用介质、阻抗匹配网络、驱动电路、压电换能器四 个部分。声光互作用介质可以是晶体如Te02,石英晶体等，也可以是各向同性介质，如熔石 英，重火石玻璃等。尤其当熔石英这种透明的各向同性介质在受到外部应力的作用后，折射 率会出现各向异性，类似于单轴晶体晶体的性质，这种效应叫做光弹性效应。如果施加的应 力是静态的，那么各向同性介质的折射率的各向异性效应也是静态的，不会随时间的变化 而变化。但是，如果施加的外部应力是时变的，那么各向同性介质的折射率的各向异性效应 也是时变的。超声横波或者纵波通过压电换能单元将应力波耦合入各向同性介质中，可以 产生这种时变的声致各向异性效应。
[0004] 目前已经有针对声光偏振效应的研究。有的声光器件确实会使线偏振光的振动面 旋转，但效果不明显，这些声光器件通常不是用来控制入射光的偏振面。显然这种器件的 输出是不可控的，因此不能用于精确的偏振控制。还有的声光器件确实可以调制光的偏振 椭圆度，对于光波长小于633nm的激光器可以实现线偏振光到圆偏振光的转换。但是由于 这种调偏方式需要较大的超声功率（〇~80W)，对声光器件的散热能力以及超声驱动器提 出了极高的要求，因此调制的信号多为脉冲信号，以防止声光器件过热。偏振态在脉冲信号 作用下产生间断式周期性变化，无法实现偏振态的连续调控且需要同步电路实现发送和 接受端的同步，才能提取出周期性偏振调制信号。另外相关研究通常考察在45°线偏振光 入射情况下偏振的态变化，并没有拓展到任意偏振态入射的情况，这使得器件的调偏范围 受限。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种808nm波段自由空间声光偏振控制系统， 可以连续控制出射光的偏振椭圆度，得到所需要的偏振态。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种808nm波段自由空间声光偏振 控制系统，其特征在于：包括相互连接的一个超声驱动源与一个声光偏振控制器；所述超 声驱动源包括依次连接的一个控制输入、一个振荡电路及一个放大电路，所述控制输入用 于确定输出超声波的输出频率及功率，所述振荡电路根据所述输出超声波的频率产生相应 的正弦信号，所述放大电路对所述正弦信号进行放大输出；所述声光偏振控制器包括一个 压电换能单元，所述压电换能单元包括一个顶电极、一个底电极、一个压电晶片及一个键合 层，所述顶电极、底电极分别镀在所述压电晶片的两端且分别与一个阻抗匹配网络的输出 端连接，所述压电换能单元通过所述键合层与一个各向同性的声光介质形成机械连接，所 述声光介质的末端设置有一声吸收体。
[0007] 所述压电晶片为+36° Y切LiNbO3晶体。
[0008] 所述声光介质为长40mm,宽2. 5mm的恪石英。
[0009] 所述声光偏振控制器设置有一个冷却水道。
[0010] 所述超声驱动源设置有第一 BNC接头，所述声光偏振控制器设置有第二BNC接头， 所述第一 BNC接头与第二BNC接头经高频同轴电缆连接。
[0011] 进一步的，还包括一输入部分及一探测部分；所述输入部分包括一 808nm激光器， 所述808nm激光器前方光路上依次设置有用于光束准直的光阑与透镜、用于输出线偏振光 的沃拉斯顿棱镜、用于输出圆偏振光的第一 1/4波片及用于输出各个方位角的光强度相等 的起偏器；从所述起偏器射出的线偏振光垂直入射至所述声光偏振控制器；所述探测部分 依次包括处于从所述声光偏振控制器出射光路上的第二1/4波片、检偏器及光强探测电 路，所述光强探测电路与一个采集电路连接。
[0012] 本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明利用过渡区的声光互作用原理 分析各向同性声光介质的应力双折射现象，设计并实现了适用于自由空间808nm激光的声 光的偏振控制器；采用水冷散热，可以实现偏振态的连续控制，可控的偏振态可以覆盖1/2 的邦加球；采用集成的控制电路，集成度高，输出功率0-50W可调；声光控制器损伤阈值高， 适用于大功率激光应用。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明系统结构示意图。
[0014] 图2是本发明具体实施结构示意图。
[0015] 图3是本发明声光偏振控制器的立体结构示意图。
[0016] 图4是本发明使用的坐标系示意图。
[0017] 图5是入射偏振角在0~90°范围，偏振态和超声纵波功率的关系曲线。
[0018] 图6是入射偏振角在90~180°范围，偏振态和超声纵波功率的关系曲线。
[0019] 图7是入射偏振角在0~90°范围，偏振态和超声纵波功率实验测量曲线。
[0020] 图8是入射偏振角在90~180°范围，偏振态和超声纵波功率实验测量曲线。
[0021] 图中：l_808nm激光器；2-光阑；3-透镜；4-沃拉斯顿棱镜；5-第一 1/4波片； 6-起偏器；7-超声驱动源；71-控制输入；72-振荡电路；73-放大电路；74-第一 BNC接头； 75-高频同轴电缆；8-采集电路；9-光强探测电路；10-检偏器；11-第二1/4波片；12-声 光偏振控制器；121-阻抗匹配网络；122-压电换能单元；1221-顶电极；1222-压电晶片； 1223-底电极；1224-键合层；123-声光介质；124-声吸收体；125-入水口；126-出水口； 127-第二BNC接头。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0023] 请参照图1，本发明提供一种808nm波段自由空间声光偏振控制系统，其特征在 于：包括相互连接的一个超声驱动源7与一个声光偏振控制器12 ;所述超声驱动源7包括 依次连接的一个控制输入71、一个振荡电路72及一个放大电路73,所述控制输入71用于 确定输出超声波的输出频率及功率，所述振荡电路72根据所述输出超声波的频率产生相 应的正弦信号，所述放大电路73根据用户输入的功率确定所述正弦信号需要放大的倍数 并输出；所述声光偏振控制器12包括一个压电换能单元122,所述压电换能单元122包括 一个顶电极1221、一个底电极1223、一个压电晶片1222及一个键合层1224,所述压电晶片 1222为+36° Y切LiNbO3晶体，所述顶电极1221、底电极1223分别镀在所述压电晶片1222 的两端且分别与一个阻抗匹配网络121的输出端，由于+36° Y切LiNbO^sB体压电效应不 断振荡，激发超声纵波；所述压电换能单元122通过所述键合层1224与一个各向同性的声 光介质123形成机械连接，所述声光介质为长40_，宽2. 5mm的恪石英，压电换能单元122 的振荡不断耦合到所述声光介质123中，在所述声光介质123中形成超声纵波声场；所述声 光介质123的末端设置有一个声吸收体124,所述声吸收体124为一个吸声块，用于吸收超 声纵波的能量，防止反射的超声波再次发生声光互作用；为了防止器件过热，所述声光偏振