一种低剩余幅度调制的电光相位调制器制造技术

为了解决现有降低剩余幅度调制的方案，只能在一定程度上减弱剩余幅度调制效应，以及操作繁琐费时、增加了光路调节和布置的难度、对电光晶体的放置精度要求较高、不利于器件小型化的技术问题，本发明专利技术提供一种低剩余幅度调制的电光相位调制器，本发明专利技术通过设计特殊结构的光电晶体，并使光电晶体的通光面与壳体上通光孔的位置相对应，避免了光束在两个通光面之间的来回反射，有效减少了剩余幅度调制，进而提高了相位调制的精确度。在电光晶体长度相同的条件下，光束在本发明专利技术电光晶体中的传输距离更长，进而使电光调制的有效长度更大，因此能显著减少电光相位调制器的长度和横向尺寸，有利于器件小型化。

An Electro-optic Phase Modulator with Low Residual Amplitude Modulation

【技术实现步骤摘要】
一种低剩余幅度调制的电光相位调制器
本专利技术涉及激光控制
，尤其涉及一种低剩余幅度调制的电光相位调制器。
技术介绍
电光相位调制技术具有较高的灵敏度，因此，电光相位调制技术广泛应用于原子精密光谱、激光频率锁定等
，目前，一般通过电光相位调制器实现电光相位调制，电光相位调制器的核心部件为电光晶体。目前，电光相位调制分为横向电光相位调制和纵向电光相位调制，在横向电光调制中，需要保证电场方向和电光晶体内部的光束方向垂直，一般通过如下方式实现：通过射频电路在长方体状电光晶体的相对的两个设置有电极的表面发送射频信号，使得这两个表面之间形成方向与这两个表面垂直的电场，光束从一个通光面(入射通光面)垂直入射至该电光晶体内部，使得进入到电光晶体内部的光束方向与电场方向垂直。在上述方式中，当光束到达封装壳体内电光晶体另一端的通光面(出射通光面)并从该通光面离开电光晶体时，光束在该通光面上会产生反射，将光束中的一部分光反射回入射通光面，于是这部分光将经过电光晶体内部并在电光晶体的两个通光面之间来回反射，进而引起剩余幅度调制，剩余幅度调制对相位调制的精确度会造成不良的影响，且剩余幅度调制越高，对相位调制的精确度的影响越大。在精密原子光谱试验中，电光相位调制器的剩余幅度调制效应是影响试验精度提高的一项主要误差来源。在现有技术中，为了降低剩余幅度调制，一般在电光晶体的入射通光面和出射通光面上镀增透膜，通过增透膜减少光束在两个通光面之间来回反射，但增透膜并不能完全避免光束在两个通光面之间来回反射，仍存在微弱的剩余光束能量在两个通光面之间来回反射，因此与不镀膜的情况相比，该方法虽然能够减弱剩余幅度调制效应，但对精密原子光谱试验而言剩余幅度调制效应的影响仍然明显。另外一种方案如图1所示，是将电光晶体的入射通光面和出射通光面与上、下电极面均切割成布儒斯特角θ，且入射光面和出射光面平行，这种方式有效的减少了光束在两个通光面之间来回反射，使剩余幅度调制效应得到极大的抑制，因而能显著提高相位调制的精确度。但该方法要求光束与电光晶体的入射面呈布儒斯特角θ入射，光束入射时需要精密调节入射角度，甚至需要借助专门的角度测量装置，因此在实际使用时操作繁琐费时，特别是该方式会使得电光相位调制器的入射光束与出射光束在空间位置上产生横向偏差，极大的增加了光路调节和布置的难度，同时对电光晶体在封装壳体中的放置精度要求较高，还增加了电光相位调制器的横向尺寸，不利于器件的小型化。
技术实现思路
为了解决现有降低剩余幅度调制的方案，只能在一定程度上减弱剩余幅度调制效应，以及操作繁琐费时、增加了光路调节和布置的难度、对电光晶体的放置精度要求较高、不利于器件小型化的技术问题，本专利技术提供一种低剩余幅度调制的电光相位调制器。本专利技术的技术解决方案如下：一种低剩余幅度调制的电光相位调制器，包括壳体以及设置在壳体内的电光晶体和射频电路；电光晶体包括上电极面ABCD、下电极面A′B′C′D′、第一通光面ACA′C′、第二通光面DBD′B′、第一反光面ABA′B′和第二反光面CDC′D′；A、B、D、C分别为上电极面四个顶点的顺序标记，A′、B′、D′、C′分别为下电极面四个顶点的顺序标记；壳体上其中两个相对的侧壁上分别设置有第一通光孔和第二通光孔；壳体的侧壁上还设置有射频信号转接头；射频电路的两个信号输入电极与所述射频信号转接头的两极分别连接，射频电路的两个信号输出电极分别与电光晶体的上电极面ABCD和下电极面A′B′C′D′连接；其特殊之处在于：上电极面ABCD与下电极面A′B′C′D′为全等的梯形，且二者相互平行；上电极面ABCD和下电极面A′B′C′D′正对部分均镀有导电膜；第一通光面ACA′C′和第二通光面DBD′B′均位于上电极面ABCD与下电极面A′B′C′D′之间，且二者关于上电极面ABCD中线对称；第一通光面ACA′C′和第二通光面DBD′B′均与上电极面ABCD垂直；第一反光面ABA′B′和第二反光面CDC′D′平行，并均与上电极面ABCD垂直，且第一反光面ABA′B′和第二反光面CDC′D′上均镀有对所述电光晶体所通过光波长的介质全反射膜；第一反光面ABA′B′与第一通光面ACA′C′之间的夹角、第一反光面ABA′B′与第二通光面DBD′B′之间的夹角均为布儒斯特角的余角；电光晶体的光轴方向为从第一反光面ABA′B′指向第二反光面CDC′D′的方向；所述第一反光面ABA′B′的长边长度根据公式确定，其中：n是电光晶体对寻常光的折射率，h是第一反光面ABA′B′与第二反光面CDC′D′之间的距离，j是光束在第二反光面CDC′D′的反射次数；所述第一通光孔与所述第一通光面ACA′C′位置相对应，第二通光孔与所述第二通光面DBD′B′位置相对应；第一通光孔与第二通光孔的中心轴线，均与所述第一反光面ABA′B′和第二反光面CDC′D′平行，并且均穿过第一通光面ACA′C′和第二通光面DBD′B′的几何中心。进一步地，电光晶体的相邻两个面间的角度误差不大于2角分。进一步地，电光晶体的两个平行面之间的平行度不大于2角分。进一步地，第一通光面ACA′C′、第二通光面DBD′B′、第一反光面ABA′B′和第二反光面CDC′D′的表面粗糙度均优于0.008微米。进一步地，第一反光面ABA′B′和第二反光面CDC′D′镀膜后的反射率均不低于99.7％。进一步地，所述导电膜为金膜。进一步地，所述壳体采用铜材制作。进一步地，上电极面ABCD与下电极面A′B′C′D′之间的距离大于入射光束的直径。进一步地，电光晶体为铌酸锂晶体、掺镁铌酸锂晶体或磷酸钛氧钾晶体。进一步地，所述下电极面A′B′C′D′上设置有导电胶，电光晶体通过所述导电胶固定在壳体内。本专利技术的有益效果：1)避免了光束在两个通光面之间的来回反射，有效减少了剩余幅度调制，进而提高了相位调制的精确度。2)入射光束与出射光束的空间位置之间不存在横向偏差，减小了光路布置的难度。3)在电光晶体长度相同的条件下，光束在电光晶体中的传输距离更长，进而使电光调制的有效长度更大，因此能显著减少电光相位调制器的长度和横向尺寸，有利于器件小型化。4)光束入射的对准条件低，操作方便，光束从电光相位调制器壳体一端的通光孔入射并与该通光孔所在平面垂直，即可保证光束从另一端的通光孔射出，光束与壳体的非通光侧面平行。附图说明图1为现有技术的通光表面与电极面呈布儒斯特角θ的电光相位调制器的结构示意图，电光相位调制器结构以平面图表示，射频电路等部分未示出。图2为本专利技术电光相位调制器的结构示意图。图3为本专利技术提供的电光相位调制器的底部结构示意图。图4为本专利技术提供的电光晶体结构示意图。图5为激光光束在本专利技术电光晶体中传输过程示意图一。图6为激光光束在本专利技术电光晶体中传输过程示意图二。附图标记说明：400-电光晶体，500-封装壳体；100-壳体，101-第二通光孔，102-第一通光孔，103-射频信号转接头，104-盖板，105、106、107、108-电光相位调制器的安装螺孔，200-电光晶体，300-射频电路，301、302-铜线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明。如图2所示，本专利技术所提供的低剩余幅度调制的电光相位调制器，包括电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低剩余幅度调制的电光相位调制器，包括壳体(100)以及设置在壳体(100)内的电光晶体(200)和射频电路(300)；电光晶体(200)包括上电极面ABCD、下电极面A′B′C′D′、第一通光面ACA′C′、第二通光面DBD′B′、第一反光面ABA′B′和第二反光面CDC′D′；A、B、D、C分别为上电极面四个顶点的顺序标记，A′、B′、D′、C′分别为下电极面四个顶点的顺序标记；壳体(100)上其中两个相对的侧壁上分别设置有第一通光孔(102)和第二通光孔(101)；壳体(100)的侧壁上还设置有射频信号转接头(103)；射频电路(300)的两个信号输入电极与所述射频信号转接头(103)的两极分别连接，射频电路(300)的两个信号输出电极分别与电光晶体(200)的上电极面ABCD和下电极面A′B′C′D′连接；其特征在于：上电极面ABCD与下电极面A′B′C′D′为全等的梯形，且二者相互平行；上电极面ABCD和下电极面A′B′C′D′正对部分均镀有导电膜；第一通光面ACA′C′和第二通光面DBD′B′均位于上电极面ABCD与下电极面A′B′C′D′之间，且二者关于上电极面ABCD中线对称；第一通光面ACA′C′和第二通光面DBD′B′均与上电极面ABCD垂直；第一反光面ABA′B′和第二反光面CDC′D′平行，并均与上电极面ABCD垂直，且第一反光面ABA′B′和第二反光面CDC′D′上均镀有对所述电光晶体所通过光波长的介质全反射膜；第一反光面ABA′B′与第一通光面ACA′C′之间的夹角、第一反光面ABA′B′与第二通光面DBD′B′之间的夹角均为布儒斯特角的余角；电光晶体(200)的光轴方向为从第一反光面ABA′B′指向第二反光面CDC′D′的方向；所述第一反光面ABA′B′的长边长度根据公式...

【技术特征摘要】
1.一种低剩余幅度调制的电光相位调制器，包括壳体(100)以及设置在壳体(100)内的电光晶体(200)和射频电路(300)；电光晶体(200)包括上电极面ABCD、下电极面A′B′C′D′、第一通光面ACA′C′、第二通光面DBD′B′、第一反光面ABA′B′和第二反光面CDC′D′；A、B、D、C分别为上电极面四个顶点的顺序标记，A′、B′、D′、C′分别为下电极面四个顶点的顺序标记；壳体(100)上其中两个相对的侧壁上分别设置有第一通光孔(102)和第二通光孔(101)；壳体(100)的侧壁上还设置有射频信号转接头(103)；射频电路(300)的两个信号输入电极与所述射频信号转接头(103)的两极分别连接，射频电路(300)的两个信号输出电极分别与电光晶体(200)的上电极面ABCD和下电极面A′B′C′D′连接；其特征在于：上电极面ABCD与下电极面A′B′C′D′为全等的梯形，且二者相互平行；上电极面ABCD和下电极面A′B′C′D′正对部分均镀有导电膜；第一通光面ACA′C′和第二通光面DBD′B′均位于上电极面ABCD与下电极面A′B′C′D′之间，且二者关于上电极面ABCD中线对称；第一通光面ACA′C′和第二通光面DBD′B′均与上电极面ABCD垂直；第一反光面ABA′B′和第二反光面CDC′D′平行，并均与上电极面ABCD垂直，且第一反光面ABA′B′和第二反光面CDC′D′上均镀有对所述电光晶体所通过光波长的介质全反射膜；第一反光面ABA′B′与第一通光面ACA′C′之间的夹角、第一反光面ABA′B′与第二通光面DBD′B′之间的夹角均为布儒斯特角的余角；电光晶体(200)的光轴方向为从第一反光面ABA′B′指向第二反光面CDC′D′的方向；所述第一反光面ABA′B′的长边长度根据公式确定，其中：n是电光晶体(200)对寻常光的折射率，h是第一反光面ABA′B′与...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾森，王先华，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61