空间光相位调制器制造技术

为了克服现有相位调制器的抗损伤阈值低、线性响应区间小、难以灵活应用到空间光路等缺陷，本发明专利技术提出了一种空间光相位调制器，包括双楔形镜，双楔形镜由第一楔形镜和第二楔形镜组成，第一楔形镜和第二楔形镜的楔形面竖直相对设置，第一楔形镜和第二楔形镜分别由第一支撑结构和第二支撑结构竖直支撑，第一支撑结构和第二支撑结构中至少一个支撑机构能够在控制器的控制下实现竖直方向的伸缩调节，改变第一楔形镜和第二楔形镜的竖直相对位置，进而实现经双楔形镜的透射或反射激光活塞相位的调控。本发明专利技术具有高抗损伤阈值，且插入损耗低、线性响应区间宽、可灵活应用的优点。

【技术实现步骤摘要】
空间光相位调制器
本专利技术涉及光学中的光束控制器件
，具体涉及一种精密结构下的相位调制器。
技术介绍
基于主振荡功率放大结构的光纤激光相干合成技术可以在提升激光功率的同时保持良好的光束质量，是突破单路激光功率限制的有效途径之一。通过成熟的主动与被动锁相技术，可以利用相位调制器实现阵列激光活塞相位的有效控制，达到有效相干合成效果。随着元器件制造工艺的提升，基于铌酸锂晶体的电光相位调制器的控制速率可达到GHz量级，为实现快速的相位控制提供了保证。然而，受限于晶体的损伤阈值，铌酸锂电光相位调制器仅允许低功率下的运行，在高功率光纤激光相干合成时，不得不进行分级放大，不仅增加了系统结构的复杂程度与功率损耗，而且降低系统的稳定性。同时在空间光路应用中，由于铌酸锂相位调制器必须耦合光纤，限制了其在空间光路中的灵活调控，且波长调制的范围有限，不利于波长拓展。由于压电陶瓷具有电可控的振动模式，随着制造技术的提升，其响应频率可到百KHz量级，如果将其应用到空间光相位调制领域，或许可以成为一种新颖的相位调制方法。截止到目前，压电陶瓷已经在自适应光纤准直器领域得到广泛的应用，也有科研人员将其与光纤结合，实现压电陶瓷驱动的光纤相位调制器，为激光活塞相位控制提供新颖的方法。现有的PZT相位调制器均利用压电陶瓷材料的反压电效应来改变光纤的长度，从而达到改变光程的目的，具有光学损伤阈值高、插入损耗低等优势。然而此类压电陶瓷的频率响应范围较小，只有几十kHz左右，而且随着调制频率的增加，频率响应曲线开始剧烈变化，造成实际应用中只能在较小范围的线性响应区域；同时由于依赖于光纤，不仅调制的激光波长范围较窄，且在空间光路上不便于灵活相位调控，严重限制了应用拓展。为此，研制具有高损伤阈值、插入损耗低、线性响应区间宽、可实现任意波长相位调制、同时便于应用到空间光路领域的相位调制器具有重要的应用价值。
技术实现思路
为了克服现有相位调制器的抗损伤阈值低、线性响应区间小、难以灵活应用到空间光路等缺陷，本专利技术提出了一种空间光相位调制器。为实现上述技术目的，本专利技术采用的具体技术方案如下：空间光相位调制器，包括双楔形镜，双楔形镜由第一楔形镜和第二楔形镜组成，第一楔形镜和第二楔形镜的楔形面竖直相对设置，第一楔形镜和第二楔形镜分别由第一支撑结构和第二支撑结构竖直支撑，第一支撑结构和第二支撑结构中至少一个支撑机构能够在控制器的控制下实现竖直方向的伸缩调节，改变第一楔形镜和第二楔形镜的竖直相对位置，进而实现经双楔形镜的透射或反射激光活塞相位的调控。作为本专利技术的优选方案，所述第一支撑结构能够实现竖直方向的伸缩调节，进而带动第一支撑结构上的第一楔形镜在竖直方向上同步位移，改变第一楔形镜和第二楔形镜的竖直相对位置。实现支撑机构竖直方向伸缩调节的方式有很多，如电机驱动、气压驱动等等。但是考虑光学器件需要精密控制，本专利技术提出的优选方案是：第一支撑结构包括柔性铰链结构体、压电陶瓷以及压电陶瓷控制器，第一楔形镜竖直支撑在柔性铰链结构体上，柔性铰链结构体与压电陶瓷连接，压电陶瓷与压电陶瓷控制器控制连接。通过压电陶瓷控制器控制压电陶瓷的位移，压电陶瓷推动柔性铰链结构体产生竖直方向的力矩，引起第一楔形镜在竖直方向上发生位移，改变第一楔形镜和第二楔形镜的竖直相对位置，进而实现经双楔形镜的透射或反射激光活塞相位的实时调控。作为本专利技术的优选方案，还包括封装壳体，所述第一楔形镜、第二楔形镜、第一支撑结构以及第二支撑结构均封装在封装壳体内。所述封装壳体的相应位置上开设有供入射激光入射到双楔形镜的入射窗口以及供出设激光出射的出射窗口。封装壳体用于对空间光相位调制器进行封装、集成，能够对内部的光学器件等进行保护。作为本专利技术的优选方案，还包括壳体支撑杆和支撑底座，所述封装壳体由壳体支撑杆支撑，所述壳体支撑杆的底部连接支撑底座。所述壳体支撑杆将整个封装壳体支撑在一定高度，便于空间光相位调制器应用到空间光路中。所述支撑底座便于将整个空间光相位调制器固定在实验台。进一步地，所述支撑底座一般为磁性底座或其他便于实际应用的固定底座。作为本专利技术的优选方案，所述第一楔形镜为高透镜，第二楔形镜为高反镜或高透镜。所述高反镜的反射率大于或等于99％。所述高透镜的透射率大于或等于99％。本专利技术的有益效果如下：激光经过准直入射到双楔形镜。通过控制器控制双楔形镜中的至少一个楔形镜实现竖直方向的位移，改变双楔形镜中两楔形镜的竖直相对位置，进而实现经双楔形镜的透射或反射激光活塞相位的调控。优选地，本专利技术通过控制压电陶瓷产生水平方向的微小位移，推动柔性铰链产生竖直方向的力矩，并通过柔性铰链结构的力矩传递，引起第一块楔形镜在竖直方向上发生位移，进而实现透射或反射激光活塞相位的灵活调控。由于石英玻璃在高抗损伤阈值上具有较大的潜力，同时该相位调制器可以灵活地应用到空间光路中，本专利技术可以较好满足高功率光纤激光相干合成及其他领域的空间光相位调制应用需求。本专利技术具有高抗损伤阈值，且插入损耗低、线性响应区间宽、可灵活应用的优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为实施例1的主视图。图2为实施例1的侧视图。图3为实施例2的主视图。图4为实施例2的侧视图。图中标号说明：101、双楔形镜；101a、第一楔形镜；101b、第二楔形镜；102、柔性铰链结构体；103、压电陶瓷；104、封装壳体；105、压电陶瓷控制器；106、壳体支撑杆；107、支撑底座；108、第二支撑结构；109、激光。具体实施方式为了使本专利技术的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1：参见图1和图2，本实施例提供一种空间光相位调制器，其是一种基于柔性铰链结构的压电陶瓷驱动的空间光相位调制器，包括双楔形镜101、柔性铰链结构体102、压电陶瓷103、封装壳体104、压电陶瓷控制器105、壳体支撑杆106、支撑底座107、第二支撑结构108。双楔形镜101由第一楔形镜101a和第二楔形镜101b组成。第一楔形镜101a和第二楔形镜101b分别由第一支撑结构和第二支撑结构108竖直支撑，且第一楔形镜101a和第二楔形镜101b的楔形面竖直相对对称设置。所述第一楔形镜101a和第二楔形镜101b均为高透镜，其透射率大于或等于99％，同时镀有增透膜。具体地，第一楔形镜101a和第二楔形镜101b的平面上均为增透膜；第一楔形镜101a的楔形面为增透膜，第二楔形镜101b的楔形面一般为增透膜，某些应用场景下也可为增反膜。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.空间光相位调制器，其特征在于：包括双楔形镜，双楔形镜由第一楔形镜和第二楔形镜组成，第一楔形镜和第二楔形镜的楔形面竖直相对设置，第一楔形镜和第二楔形镜分别由第一支撑结构和第二支撑结构竖直支撑，第一支撑结构和第二支撑结构中至少一个支撑机构能够在控制器的控制下实现竖直方向的伸缩调节，改变第一楔形镜和第二楔形镜的竖直相对位置，进而实现经双楔形镜的透射或反射激光活塞相位的调控。/n

【技术特征摘要】
1.空间光相位调制器，其特征在于：包括双楔形镜，双楔形镜由第一楔形镜和第二楔形镜组成，第一楔形镜和第二楔形镜的楔形面竖直相对设置，第一楔形镜和第二楔形镜分别由第一支撑结构和第二支撑结构竖直支撑，第一支撑结构和第二支撑结构中至少一个支撑机构能够在控制器的控制下实现竖直方向的伸缩调节，改变第一楔形镜和第二楔形镜的竖直相对位置，进而实现经双楔形镜的透射或反射激光活塞相位的调控。


2.根据权利要求1所述的空间光相位调制器，其特征在于：所述第一支撑结构能够实现竖直方向的伸缩调节，进而带动第一支撑结构上的第一楔形镜在竖直方向上同步位移，改变第一楔形镜和第二楔形镜的竖直相对位置。


3.根据权利要求2所述的空间光相位调制器，其特征在于：第一支撑结构包括柔性铰链结构体、压电陶瓷以及压电陶瓷控制器，第一楔形镜竖直支撑在柔性铰链结构体上，柔性铰链结构体与压电陶瓷连接，压电陶瓷与压电陶瓷控制器控制连接。


4.根据权利要求3所述的空间光相位调制器，其特征在于：通过压电陶瓷控制器控制压电陶瓷的位移，压电陶瓷推动柔性铰链结构体产生竖直方向的力矩，引起第一楔形镜在竖直方...

【专利技术属性】
技术研发人员：粟荣涛，龙金虎，汪进，常洪祥，马鹏飞，马阎星，周朴，司磊，许晓军，陈金宝，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43