利用電控二次電光效應(yīng)實現(xiàn)入射光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)分束系統(tǒng)及方法
【專利摘要】利用電控二次電光效應(yīng)實現(xiàn)入射光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)分束系統(tǒng)及方法，屬于光學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】。為了解決現(xiàn)有光學(xué)分束方法不能實現(xiàn)寬波段范圍、快速響應(yīng)的問題，本發(fā)明使用二次電光效應(yīng)鉭鈮酸鉀晶體，當(dāng)不需要對入射激光分束時，晶體上不施加外電場，激光直接透過晶體；當(dāng)需要對入射激光分束時，在晶體上施加外電場，并通過二次電光效應(yīng)使得入射激光中偏振方向平行于外加電場方向的偏振分量經(jīng)過晶體后依次發(fā)生偏振，最終偏離原傳播方向，達到分束的目的。采用本發(fā)明方法制作的光學(xué)分束器具有體積小、成本低、加工簡單、響應(yīng)速度快（納秒量級）的優(yōu)點，這些優(yōu)點使得其應(yīng)用前景非常廣闊。
【專利說明】利用電控二次電光效應(yīng)實現(xiàn)入射光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)分束系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種利用電控二次電光效應(yīng)實現(xiàn)入射光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)分束系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)分束器是一種把輸入光分成一維或二維陣列輸出光束或光斑的光學(xué)器件，在光學(xué)互連、光計算、光盤存儲、光電技術(shù)、圖像處理及精密測量等現(xiàn)代科技的許多領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。
[0003]傳統(tǒng)的光學(xué)分束器是利用光波經(jīng)過不同折射率的介質(zhì)時會發(fā)生反射和折射的性質(zhì)制作而成的。這種分束器的缺點是一次只能分出兩束出射光波。要想得到幾十束出射光波，則需要進行多次分光，因此這種分束器的體積較大、能量損耗多、均勻性差、調(diào)試困難，并且當(dāng)輸入光功率很大，分束系統(tǒng)器上的鍍膜容易被燒傷而損壞。
[0004]雙折射光學(xué)分束器是利用光學(xué)材料的雙折射性質(zhì)制作而成的一種分束器，其利用了不同偏振狀態(tài)的光波經(jīng)過介質(zhì)時因折射率不同而產(chǎn)生的分光效應(yīng)把入射光分開，利用雙折射效應(yīng)人們已經(jīng)制作了握拉斯頓棱鏡、菲涅耳棱鏡等偏振分光棱鏡，并在實際中廣泛應(yīng)用。但這種偏振分束器一次只能把入射光分為兩束，且具有偏振性，不能實現(xiàn)多路同時輸出。
[0005]二元光學(xué)分束器是一種純相位衍射的光學(xué)分束器，它能夠?qū)⒁皇肷涞募す馐D(zhuǎn)換成強度均勻的光束列陣，還具有多重成像、光互連、光耦合以及光束復(fù)合等功能。二元光學(xué)分束器由于采用了計算機設(shè)計和超大規(guī)模集成電路制造工藝等新技術(shù)而格外引人注目。目前，人們提出了二元光學(xué)分束器的各種結(jié)構(gòu)與算法，如以求解非線性方程組的方法設(shè)計的Da_ann光柵、以模擬退火等非線性優(yōu)化算法設(shè)計的相息光柵、基于Talbot自成像效應(yīng)的Talbot分束光柵以及基于菲涅爾波帶片近軸衍射理論的位相型菲涅爾透鏡列陣等。根據(jù)實際應(yīng)用中的分束要求，可以選擇各種二元光學(xué)分束器的設(shè)計方法。在計算機技術(shù)迅速發(fā)展的今天，設(shè)計不同用途的二元光學(xué)分束器已不成困難，關(guān)鍵在于二元光學(xué)分束器的工藝制作，這種分束器在實際應(yīng)用中受到加工工藝還不成熟的限制，同時還存在適用波長單一、不能用于對攜帶信息的光束進行分束、成本高等缺點的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了解決目前沒有合適的激光技術(shù)技術(shù)能實現(xiàn)寬波段、快響應(yīng)的問題，提出了一種全新的利用電控二次電光效應(yīng)實現(xiàn)入射光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)分束系統(tǒng)及方法。
[0007]本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
技術(shù)方案一:
一種利用電控二次電光效應(yīng)實現(xiàn)入射光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)分束系統(tǒng)，包括第一塊鉭銀酸鉀晶體、第二塊鉭銀酸鉀晶體、第一二分之一玻片和第二二分之一玻片，第一塊鉭銀酸鉀晶體和第二塊鉭鈮酸鉀晶體的[100]、[010]和[001]方向與直角坐標(biāo)系的x、y、z軸相對應(yīng)，z軸為整個光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)對稱軸，沿z值增大方向依次為第一二分之一玻片、第一塊鉭鈮酸鉀晶體、第二二分之一玻片和第二塊鉭鈮酸鉀晶體，第一塊鉭鈮酸鉀晶體和第二塊鉭鈮酸鉀晶體的兩個相對應(yīng)的平行于y-z面的表面涂有金屬電極。
[0008]利用上述光學(xué)分束系統(tǒng)可以實現(xiàn)一維光學(xué)分束，具體方法如下:
步驟一、將兩塊利用提拉法生長出的鉭鈮酸鉀(IOVxNbxO3;簡稱KTN)晶體沿[100]、[010]和[001]晶軸方向切割成長方體，之后對各個面進行拋光；
步驟二、將兩塊晶體的[100]、[010]和[001]晶軸與直角坐標(biāo)系的x，y，z軸相對應(yīng)，z軸為整個光學(xué)系統(tǒng)中兩塊晶體的光學(xué)對稱軸，沿z值增大方向依次為第一塊鉭鈮酸鉀晶體、第二塊鉭鈮酸鉀晶體；
步驟三、分別在第一塊鉭鈮酸鉀晶體和第二塊鉭鈮酸鉀晶體的兩個相對應(yīng)的平行于y-z面的表面涂上金屬電極并引出金屬導(dǎo)線，使得施加在第一塊鉭鈮酸鉀晶體和第二塊鉭鈮酸鉀晶體上的外電場方向平行于X軸；
步驟四、通過控制環(huán)境溫度，使得晶體的溫度高于晶體從鐵電相到順電相的居里溫度1-20攝氏度范圍內(nèi)；
步驟五、在第一塊鉭鈮酸鉀晶體之前和兩塊鉭鈮酸鉀晶體之間各插入一片二分之一玻片，z軸為其光學(xué)對稱軸，沿z值增大方向依次為第一二分之一玻片、第二二分之一玻片；步驟六、當(dāng)不需要對外界激光進行分束時，兩塊鉭鈮酸鉀晶體上不施加外電場，激光沿z軸正方向入射，直接透過兩塊鉭鈮酸鉀晶體；當(dāng)需要對外界激光進行分束時，在第一塊鉭鈮酸鉀晶體和第二塊鉭鈮酸鉀晶體上施加外電場(電場一般限制在100-1500伏特/毫米范圍內(nèi))，外界激光通過第一二分之一玻片后照射到第一塊鉭鈮酸鉀晶體，在外電場的作用下，這時入射激光在y-z平面內(nèi)被分為兩束，其中偏振方向垂直于y-z平面的偏振成分的偏振成分將偏離未加電場時的方向，實現(xiàn)I軸方向的偏轉(zhuǎn)，偏振方向平行于y-z平面的偏振成分將幾乎不偏離未加電場時的方向，偏振方向垂直于y-z平面的偏振成分和偏振方向平行于y-z平面的偏振成分沿y軸方向分開，當(dāng)從第一塊鉭鈮酸鉀晶體出射的兩束偏振光經(jīng)過第二二分之一玻片照射到第二塊鉭鈮酸鉀晶體上時，將被分為沿著y軸方向一維分布的四束光，其中偏振方向垂直于y-z平面的偏振成分將偏離未加電場時的方向，實現(xiàn)y軸方向的偏轉(zhuǎn)，偏振方向平行于y-z平面的偏振成分將幾乎不偏離未加電場時的方向，四束光的出射角度可以通過調(diào)節(jié)施加在第一塊晶體和第二塊晶體上的外電場進行調(diào)節(jié)，四束光的強度可以通過調(diào)節(jié)兩個偏振片的光軸方向進行調(diào)節(jié)。
[0009]技術(shù)方案二:
一種利用電控二次電光效應(yīng)實現(xiàn)入射光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)分束系統(tǒng)，包括第一塊鉭銀酸鉀晶體、第二塊鉭銀酸鉀晶體、第一二分之一玻片和第二二分之一玻片，第一塊鉭銀酸鉀晶體的[100]、[010]和[001]晶軸與直角坐標(biāo)系的x，y，Z軸相對應(yīng)，第二塊鉭鈮酸鉀晶體的
[010]、[100]和[001]晶軸與直角坐標(biāo)系的X，y,z軸相對應(yīng)，z軸為整個光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)對稱軸，沿z值增大方向依次為第一二分之一玻片、第一塊鉭鈮酸鉀晶體、第二二分之一玻片和第二塊鉭鈮酸鉀晶體，第一塊鉭鈮酸鉀晶體的兩個相對應(yīng)的平行于y-z面的表面和第二塊鉭鈮酸鉀晶體的兩個相對應(yīng)的平行于x-z面的表面上涂有金屬電極。
[0010]利用上述光學(xué)分束系統(tǒng)可以實現(xiàn)二維光學(xué)分束，具體方法如下: 步驟一、將兩塊利用提拉法生長出的鉭鈮酸鉀晶體沿[100]、[010]和[001]晶軸方向切割成長方體，之后對各個面進行拋光；
步驟二、將第一塊鉭鈮酸鉀晶體的[100]、[010]和[001]晶軸與直角坐標(biāo)系的x，y，Z軸相對應(yīng)，第二塊鉭鈮酸鉀晶體的[010]、[100]和[001]晶軸與直角坐標(biāo)系的x，y，z軸相對應(yīng)，z軸為整個光學(xué)系統(tǒng)中兩塊晶體的光學(xué)對稱軸，沿z值增大方向依次為第一塊晶體、第二塊晶體；
步驟三、分別在第一塊鉭鈮酸鉀晶體的兩個相對應(yīng)的平行于y-z面的表面和第二塊鉭鈮酸鉀晶體的兩個相對應(yīng)的平行于χ-ζ面的表面上涂上金屬電極并引出金屬導(dǎo)線，使得施加在第一塊鉭鈮酸鉀晶體和第二塊鉭鈮酸鉀晶體上的外電場方向相互垂直；
步驟四、通過控制環(huán)境溫度，使得晶體的溫度高于晶體從鐵電相到順電相的居里溫度
1-20攝氏度范圍內(nèi)；
步驟五、在第一塊鉭鈮酸鉀晶體之前和兩塊鉭鈮酸鉀晶體之間各插入一片二分之一玻片，z軸為其光學(xué)對稱軸，沿z值增大方向依次為第一二分之一玻片、第二二分之一玻片；步驟六、當(dāng)不需要對外界激光進行分束時，兩塊鉭鈮酸鉀晶體上不施加外電場，激光沿z軸正方向入射，直接透過兩塊鉭鈮酸鉀晶體；當(dāng)需要對外界激光進行分束時，在第一塊鉭鈮酸鉀晶體和第二塊鉭鈮酸鉀晶體上施加外電場(電場一般限制在100-1500伏特/毫米范圍內(nèi))，外界激光通過第一二分之一玻片后照射到第一塊鉭鈮酸鉀晶體，在外電場的作用下，這時入射激光在y-z平面內(nèi)被分為兩束，其中偏振方向垂直于y-z平面的偏振成分的偏振成分將偏離未加電場時的方向，實現(xiàn)I軸方向的偏轉(zhuǎn)，偏振方向平行于y-z平面的偏振成分將幾乎不偏離未加電場時的方向，偏振方向垂直于y-z平面的偏振成分和偏振方向平行于y-z平面的偏振成分沿y軸方向分開，當(dāng)從第一塊鉭鈮酸鉀晶體出射的兩束偏振光經(jīng)過第二二分之一玻片照射到第二塊鉭鈮酸鉀晶體上時，將被分為在χ-y平面內(nèi)二維分布的四束光，其中偏振方向平行于y-z平面的偏振成分將偏離未加電場時的方向，實現(xiàn)X軸方向的偏轉(zhuǎn)，偏振方向垂直于y-z平面的偏振成分將幾乎不偏離未加電場時的方向，四束光的出射角度可以通過調(diào)節(jié)施加在第一塊晶體和第二塊晶體上的外電場進行調(diào)節(jié)，四束光的強度可以通過調(diào)節(jié)兩個偏振片的光軸方向進行調(diào)節(jié)。
[0011]對于以上兩種利用電控二次電光效應(yīng)實現(xiàn)入射光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)分束方法，在實際應(yīng)用中各有特點，第一種方案可以使得入射光被分束成一維分布的出射光，第二種方案可以使得入射光被分束成二維分布的出射光，可以根據(jù)實際需要采用相應(yīng)的方案。
[0012]采用本發(fā)明方法制作的光學(xué)分束器具有體積小、成本低、加工簡單、響應(yīng)速度快(納秒量級)的優(yōu)點，這些優(yōu)點使得其應(yīng)用前景非常廣闊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為【具體實施方式】一的原理圖。
[0014]圖2為【具體實施方式】二的原理圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。
[0016]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1說明本實施方式，利用電控二次電光效應(yīng)實現(xiàn)入射光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)分束系統(tǒng)，包括第一塊鉭鈮酸鉀晶體3、第二塊鉭鈮酸鉀晶體5、第一二分之一玻片2和第二二分之一玻片4,第一塊鉭銀酸鉀晶體3和第二塊鉭銀酸鉀晶體5的[100]、
[010]和[001]方向與直角坐標(biāo)系的X、y、z軸相對應(yīng)，z軸為整個光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)對稱軸，沿z值增大方向依次為第一二分之一玻片2、第一塊鉭鈮酸鉀晶體3、第二二分之一玻片4和第二塊鉭鈮酸鉀晶體5，第一塊鉭鈮酸鉀晶體3和第二塊鉭鈮酸鉀晶體5的兩個相對應(yīng)的平行于y-z面的表面涂有金屬電極。利用上述系統(tǒng)可實現(xiàn)一維光學(xué)分束，具體過程如下:
步驟一、將兩塊利用提拉法生長出的居里溫度在室溫附近(溫度在10-30攝氏度范圍)的鉭鈮酸鉀晶體沿[100]、[010]和[001]晶軸方向切割成長方體，之后對各個面進行拋光。鉭鈮酸鉀晶體的溫度要控制在高于其居里溫度20度范圍內(nèi)。
[0017]步驟二、將兩塊晶體的[100]、[010]和[001]晶軸與直角坐標(biāo)系的X，y, z軸相對應(yīng)，沿Z軸方向依次放置，這時Z軸為整個光學(xué)系統(tǒng)中兩塊晶體的光學(xué)對稱軸，沿Z值增大方向依次為第一塊鉭鈮酸鉀晶體3、第二塊鉭鈮酸鉀晶體5。
[0018]步驟三、分別在第一塊鉭鈮酸鉀晶體3的兩個相對應(yīng)的abed和efgh面和第二塊鉭銀酸鉀晶體5的兩個相對應(yīng)的ijkl和mnop面上涂上金屬電極并引出金屬導(dǎo)線，為施加外電場做準備。
[0019]步驟四、通過控制環(huán)境溫度，使得晶體的溫度高于晶體從鐵電相到順電相的居里溫度1-20攝氏度度范圍內(nèi)。
[0020]步驟五、在第一塊鉭鈮酸鉀晶體3之前和兩塊鉭鈮酸鉀晶體之間各插入一片二分之一玻片，z軸為其光學(xué)對稱軸，沿z值增大方向依次為第一二分之一玻片2、第二二分之一玻片4 ；
步驟六、當(dāng)不需要對外界激光I進行分束時，第一塊鉭鈮酸鉀晶體3的abed和efgh面及第二塊鉭銀酸鉀晶體5的ijkl和mnop面之間不施加外電場，即V=O,入射激光沿著z軸正方向從aefd面入射到第一塊鉭鈮酸鉀晶體3上，透過第一塊鉭鈮酸鉀晶體3和第二塊鉭鈮酸鉀晶體5后，沿z軸方向出射；當(dāng)需要對外界激光I進行分束時，在第一塊鉭鈮酸鉀晶體3的abed和efgh面及第二塊鉭銀酸鉀晶體5的ijkl和mnop面之間施加外電場，即V辛0，在外電場的作用下，晶體通過二次電光效應(yīng)產(chǎn)生線性變化的折射率梯度。對于第一塊鉭鈮酸鉀晶體3來說，外界激光I中偏振方向垂直于y-z平面的偏振成分，通過二次電光效應(yīng)在y方向上產(chǎn)生較大線性變化的折射率梯度，偏振方向垂直于y-z平面的偏振成分在傳播過程中將不斷偏轉(zhuǎn)，最終偏轉(zhuǎn)離開原傳播方向，沿y軸方向偏轉(zhuǎn)；外界激光I中偏振方向平行于y-z平面的偏振成分，由于其在透過第一塊鉭鈮酸鉀晶體3時，通過二次電光效應(yīng)在y方向上產(chǎn)生較小線性變化的折射率梯度，因此其沿I軸方向偏轉(zhuǎn)角度很小。最終，偏振方向垂直于y-z平面的偏振成分和偏振方向平行于y-z平面的偏振成分沿I軸方向分開。當(dāng)偏振方向垂直于y-z平面的偏振成分和偏振方向平行于y-z平面的偏振成分照射到第二二分之一玻片4上時，其偏振方向發(fā)生改變，然后照射到第二塊鉭鈮酸鉀晶體5上，其中偏振方向垂直于y-z平面的偏振成分偏離未加外電場時的方向，實現(xiàn)y軸方向的偏轉(zhuǎn)；偏振方向平行于y-z平面的偏振成分，由于其在透過第二塊鉭鈮酸鉀晶體5時，通過二次電光效應(yīng)在y方向上產(chǎn)生較小線性變化的折射率梯度，因此其沿I軸方向偏轉(zhuǎn)角度很小。最終，夕卜界激光I被分成沿y軸方向分布的4束光,其中兩束偏振方向垂直于y-z平面,兩束偏振方向平于于y-z平面。
[0021]【具體實施方式】二:結(jié)合圖2說明本實施方式，利用電控二次電光效應(yīng)實現(xiàn)入射光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)分束系統(tǒng)，包括第一塊鉭鈮酸鉀晶體3、第二塊鉭鈮酸鉀晶體5、第一二分之一玻片2和第二二分之一玻片4，將第一塊鉭鈮酸鉀晶體3的[100]、[010]和[001]晶軸與直角坐標(biāo)系的x，y，z軸相對應(yīng)，第二塊鉭鈮酸鉀晶體5的[010]、[100]和[001]晶軸與直角坐標(biāo)系的X，y, z軸相對應(yīng)，z軸為整個光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)對稱軸，沿z值增大方向依次為第一二分之一玻片2、第一塊鉭銀酸鉀晶體3、第二二分之一玻片4和第二塊鉭銀酸鉀晶體5，第一塊鉭鈮酸鉀晶體3的兩個相對應(yīng)的平行于y-z面的表面和第二塊鉭鈮酸鉀晶體5的兩個相對應(yīng)的平行于x-z面的表面上涂有金屬電極。利用上述光學(xué)分束系統(tǒng)可以實現(xiàn)二維光學(xué)分束，具體過程如下:
步驟一、將兩塊利用提拉法生長出的居里溫度在室溫附近(溫度在10-30攝氏度范圍)的鉭鈮酸鉀晶體沿[100]、[010]和[001]晶軸方向切割成長方體，之后對各個面進行拋光。鉭鈮酸鉀晶體的溫度要控制在高于其居里溫度20度范圍內(nèi)。
[0022]步驟二、將兩塊晶體的[100]、[010]和[001]晶軸與直角坐標(biāo)系的x，y, z軸相對應(yīng)，沿Z軸方向依次放置，這時Z軸為整個光學(xué)系統(tǒng)中兩塊晶體的光學(xué)對稱軸，沿Z值增大方向依次為第一塊鉭鈮酸鉀晶體3、第二塊鉭鈮酸鉀晶體4。
[0023]步驟三、分別在第一塊鉭銀酸鉀晶體3的兩個相對應(yīng)的和面和第二塊鉭鈮酸鉀晶體5的兩個相對應(yīng)的i'j'n'm'和k'Tp'c/面上涂上金屬電極并引出金屬導(dǎo)線，為施加外電場做準備。
[0024]步驟四、通過控制環(huán)境溫度，使得晶體的溫度高于晶體從鐵電相到順電相的居里溫度1-20攝氏度度范圍內(nèi)。
[0025]步驟五、在第一塊鉭鈮酸鉀晶體3之前和兩塊鉭鈮酸鉀晶體之間各插入一片二分之一玻片，z軸為其光學(xué)對稱軸，沿z值增大方向依次為第一二分之一玻片2、第二二分之一玻片4 ；
步驟六、當(dāng)不需要對外界激光I進行分束時，第一塊鉭鈮酸鉀晶體3的a a^'cT和面及第二塊鉭鈮酸鉀晶體5的i'j'n'm'和k^p'c/面之間不施加外電場，即V=O,入射激光沿著z軸正方向從a' eT 0-面入射到第一塊鉭鈮酸鉀晶體3上，透過第一塊鉭鈮酸鉀晶體3和第二塊鉭鈮酸鉀晶體5后，沿z軸方向出射；當(dāng)需要對外界激光I進行分束時，在第一塊鉭鈮酸鉀晶體3的和面及第二塊鉭鈮酸鉀晶體5的i'j'n'm'和k'Tp'c/面之間施加外電場，即V古0，在外電場的作用下，晶體通過二次電光效應(yīng)產(chǎn)生線性變化的折射率梯度。對于第一塊鉭鈮酸鉀晶體3來說，外界激光I中偏振方向垂直于y-z平面的偏振成分，通過二次電光效應(yīng)在I方向上產(chǎn)生較大線性變化的折射率梯度，偏振方向垂直于y-z平面的偏振成分在傳播過程中將不斷偏轉(zhuǎn)，最終偏轉(zhuǎn)離開原傳播方向，沿y軸方向偏轉(zhuǎn)；外界激光I中偏振方向平行于y-z平面的偏振成分，由于其在透過第一塊鉭鈮酸鉀晶體3時，由于其在透過第一塊鉭鈮酸鉀晶體3時，通過二次電光效應(yīng)在I方向上產(chǎn)生較小線性變化的折射率梯度，因此其沿I軸方向偏轉(zhuǎn)角度很小。最終，偏振方向垂直于y-z平面的偏振成分和偏振方向平行于y-z平面的偏振成分沿I軸方向分開。當(dāng)偏振方向垂直于y-z平面的偏振成分和偏振方向平行于y-z平面的偏振成分照射到第二二分之一玻片4上時，其偏振方向發(fā)生改變，然后照射到第二塊鉭鈮酸鉀晶體5上，其中偏振方向平行于y_z平面的偏振成分偏離未加外電場時的方向，實現(xiàn)X軸方向的偏轉(zhuǎn)；偏振方向垂直于y-z平面的偏振成分，由于其在透過第二塊鉭鈮酸鉀晶體5時，通過二次電光效應(yīng)在X方向上產(chǎn)生較小線性變化的折射率梯度，因此其沿X軸方向偏轉(zhuǎn)角度很小。最終，外界激光I被分成在x-y平面內(nèi)分布的4束光,其中兩束偏振方向垂直于y-z平面,兩束偏振方向平于于y-z平面。
[0026]【具體實施方式】三:本實施方式是對【具體實施方式】一的進一步說明，步驟一中所用第一塊鉭鈮酸鉀晶體3的尺寸為5.00 (ab) X 2.00 (ad) X 1.50 (ae)立方毫米，第二塊鉭鈮酸鉀晶體5的尺寸為5.00 (ij) X 2.00 (il) X 1.50 (im)立方毫米。
[0027]【具體實施方式】四:本實施方式是對【具體實施方式】二的進一步說明，步驟一中所用第一塊鉭鈮酸鉀晶體3的尺寸為5.00 (aU X 2.00 (a' cT) X 1.50 (a^e^)立方毫米，第二塊鉭鈮酸鉀晶體5的尺寸為5.00(廠_]")\2.00(1^)父1.50 0-πm)立方毫米。
[0028]【具體實施方式】五:本實施方式是對【具體實施方式】一和【具體實施方式】二的進一步說明，步驟一中所用鉭鈮酸鉀晶體的居里溫度為20攝氏度，晶體溫度為22攝氏度。[0029]【具體實施方式】六:本實施方式是對【具體實施方式】一和【具體實施方式】二的進一步說明，步驟三中在鉭鈮酸鉀晶體表面涂銀膠作為電極，這樣可以保證在外電場的作用下，通過二次電光效應(yīng)，在第一塊鉭鈮酸鉀晶體3和第二塊鉭鈮酸鉀晶體5內(nèi)產(chǎn)生線性變化的折射率梯度。
[0030]【具體實施方式】七:本實施方式是對【具體實施方式】一的進一步說明，步驟五中所用激光器為是半導(dǎo)體激光器，它輸出光的波長為671.0納米,光強為1.00毫瓦。
[0031]【具體實施方式】八:本實施方式是對【具體實施方式】二的進一步說明，步驟五中所用激光器為是半導(dǎo)體激光器，它輸出光的波長為671.0納米,光強為1.00毫瓦。
[0032]【具體實施方式】九:本實施方式是對【具體實施方式】一和【具體實施方式】七的進一步說明，【具體實施方式】一的步驟五中在第一塊鉭銀酸鉀晶體3的abed和efgh面施加外電場為600V/mm,第二塊鉭銀酸鉀晶體5的ijkl和mnop面之間施加外電場為400V/mm,這樣就可以使得四束出射光中兩束相鄰的光束間的夾角約為0.85度。
[0033]【具體實施方式】十:本實施方式是對【具體實施方式】一和【具體實施方式】七的進一步說明，【具體實施方式】一的步驟五中在第一塊鉭銀酸鉀晶體3的abed和efgh面施加外電場為1200V/mm,第二塊鉭銀酸鉀晶體5的ijkl和mnop面之間施加外電場為600V/mm,這樣就可以使得四束出射光中兩束相鄰的光束間的夾角約為0.89度。
[0034]【具體實施方式】十一:本實施方式是對【具體實施方式】二和【具體實施方式】八的進一步說明，【具體實施方式】二的步驟五中在第一塊鉭鈮酸鉀晶體3的和面施加外電場為600V/mm,第二塊鉭銀酸鉀晶體5的i/ r^nT和k/ Tp^c/面之間施加外電場為600V/mm，這樣就可以使得四束出射光中兩束相鄰的光束間的夾角約為1.7度。
[0035]【具體實施方式】十二:本實施方式是對【具體實施方式】二和【具體實施方式】八的進一步說明，【具體實施方式】二的步驟五中在第一塊鉭鈮酸鉀晶體3的和面施加外電場為1200V/mm,第二塊鉭銀酸鉀晶體5的r^nT和k/eρ?面之間施加外電場為1200V/mm，這樣就可以使得四束出射光中兩束相鄰的光束間的夾角約為1.82度。
[0036]除上述【具體實施方式】外，在外電場作用下，利用順電相鉭鈮酸鉀晶體和二分之一玻片，通過二次電光效應(yīng)，使得入射光在傳播中實現(xiàn)分束的技術(shù)方案均在本說明書的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.利用電控二次電光效應(yīng)實現(xiàn)入射光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)分束系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括第一塊鉭銀酸鉀晶體、第二塊鉭銀酸鉀晶體、第一二分之一玻片和第二二分之一玻片，第一塊鉭鈮酸鉀晶體和第二塊鉭鈮酸鉀晶體的[100]、[010]和[001]方向與直角坐標(biāo)系的X、y、z軸相對應(yīng)，z軸為整個光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)對稱軸，沿z值增大方向依次為第一二分之一玻片、第一塊鉭鈮酸鉀晶體、第二二分之一玻片和第二塊鉭鈮酸鉀晶體，第一塊鉭鈮酸鉀晶體和第二塊鉭鈮酸鉀晶體的兩個相對應(yīng)的平行于y-z面的表面涂有金屬電極。
2.利用電控二次電光效應(yīng)實現(xiàn)入射光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)分束方法，其特征在于進行一維光學(xué)分束時，所述方法步驟如下: 步驟一、將兩塊利用提拉法生長出的鉭鈮酸鉀晶體沿[100]、[010]和[001]晶軸方向切割成長方體，之后對各個面進行拋光； 步驟二、將兩塊晶體的[100]、[010]和[001]晶軸與直角坐標(biāo)系的x，y，Z軸相對應(yīng)，z軸為整個光學(xué)系統(tǒng)中兩塊晶體的光學(xué)對稱軸，沿z值增大方向依次為第一塊鉭鈮酸鉀晶體、第二塊鉭鈮酸鉀晶體； 步驟三、分別在第一塊鉭鈮酸鉀晶體和第二塊鉭鈮酸鉀晶體的兩個相對應(yīng)的平行于y-z面的表面涂上金屬電極并引出金屬導(dǎo)線，使得施加在第一塊鉭鈮酸鉀晶體和第二塊鉭鈮酸鉀晶體上的外電場方向平行于X軸； 步驟四、通過控制環(huán)境溫度，使得鉭鈮酸鉀晶體的溫度高于鉭鈮酸鉀晶體從鐵電相到順電相的居里溫度1-20攝氏度范圍內(nèi)； 步驟五、在第一塊鉭鈮酸鉀晶體之前和兩塊鉭鈮酸鉀晶體之間各插入一片二分之一玻片，z軸為其光學(xué)對稱軸，沿z值增大方向依次為第一二分之一玻片、第二二分之一玻片； 步驟六、當(dāng)不需要對外界激光進行分束時，兩塊鉭鈮酸鉀晶體上不施加外電場，激光沿z軸正方向入射，直接透過兩塊鉭鈮酸鉀晶體；當(dāng)需要對外界激光進行分束時，在第一塊鉭鈮酸鉀晶體和第二塊鉭鈮酸鉀晶體上施加外電場，外界激光通過第一二分之一玻片后照射到第一塊鉭鈮酸鉀晶體上，在外電場的作用下，這時入射激光在y-z平面內(nèi)被分為兩束，偏振方向垂直于y-z平面的偏振成分和偏振方向平行于y-z平面的偏振成分沿I軸方向分開，當(dāng)從第一塊鉭鈮酸鉀晶體出射的兩束偏振光經(jīng)過第二二分之一玻片照射到第二塊鉭鈮酸鉀晶體上時，被分為在y-z平面內(nèi)一維分布的四束光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用電控二次電光效應(yīng)實現(xiàn)入射光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)分束方法，其特征在于所述步驟一中，所用鉭鈮酸鉀晶體的居里溫度為20攝氏度，晶體溫度為22攝氏度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用電控二次電光效應(yīng)實現(xiàn)入射光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)分束方法，其特征在于所述步驟三中，在鉭鈮酸鉀晶體表面涂銀膠作為電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用電控二次電光效應(yīng)實現(xiàn)入射光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)分束方法，其特征在于所述步驟六中，所用激光器為半導(dǎo)體激光器。
6.利用電控二次電光效應(yīng)實現(xiàn)入射光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)分束系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括第一塊鉭銀酸鉀晶體、第二塊鉭銀酸鉀晶體、第一二分之一玻片和第二二分之一玻片，第一塊鉭鈮酸鉀晶體的[100]、[010]和[001]晶軸與直角坐標(biāo)系的x，y，Z軸相對應(yīng)，第二塊鉭鈮酸鉀晶體的[010]、[100]和[001]晶軸與直角坐標(biāo)系的X，y，z軸相對應(yīng)，z軸為整個光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)對稱軸，沿z值增大方向依次為第一二分之一玻片、第一塊鉭鈮酸鉀晶體、第二二分之一玻片和第二塊鉭鈮酸鉀晶體，第一塊鉭鈮酸鉀晶體的兩個相對應(yīng)的平行于y-z面的表面和第二塊鉭鈮酸鉀晶體的兩個相對應(yīng)的平行于χ-ζ面的表面上涂有金屬電極。
7.利用電控二次電光效應(yīng)實現(xiàn)入射光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)分束方法，其特征在于進行二維光學(xué)分束時，所述方法步驟如下: 步驟一、將兩塊利用提拉法生長出的鉭鈮酸鉀晶體沿[100]、[010]和[001]晶軸方向切割成長方體，之后對各個面進行拋光； 步驟二、將第一塊鉭鈮酸鉀晶體的[100]、[010]和[001]晶軸與直角坐標(biāo)系的x，y，Z軸相對應(yīng)，第二塊鉭鈮酸鉀晶體的[010]、[100]和[001]晶軸與直角坐標(biāo)系的x，y，z軸相對應(yīng)，z軸為整個光學(xué)系統(tǒng)中兩塊晶體的光學(xué)對稱軸，沿z值增大方向依次為第一塊鉭鈮酸鉀晶體、第二塊鉭鈮酸鉀晶體； 步驟三、分別在第一塊鉭鈮酸鉀晶體的兩個相對應(yīng)的平行于y-z面的表面和第二塊鉭鈮酸鉀晶體的兩個相對應(yīng)的平行于x-z面的表面上涂上金屬電極并引出金屬導(dǎo)線，使得施加在第一塊鉭鈮酸鉀晶體和第二塊鉭鈮酸鉀晶體上的外電場方向相互垂直； 步驟四、通過控制環(huán)境溫度，使得鉭鈮酸鉀晶體的溫度高于鉭鈮酸鉀晶體從鐵電相到順電相的居里溫度1-20攝氏度范圍內(nèi)； 步驟五、在第一塊鉭鈮酸鉀晶體之前和兩塊鉭鈮酸鉀晶體之間各插入一片二分之一玻片，z軸為其光學(xué)對稱軸，沿z值增大方向依次為第一二分之一玻片、第二二分之一玻片；步驟六、當(dāng)不需要對外界激光進行分束時，兩塊鉭鈮酸鉀晶體上不施加外電場，激光沿z軸正方向入射，直接透過兩塊鉭鈮酸鉀晶體；當(dāng)需要對外界激光進行分束時，在第一塊鉭鈮酸鉀晶體和第二塊鉭鈮酸鉀晶體上施加外電場，外界激光通過第一二分之一玻片后照射到第一塊鉭鈮酸鉀晶體，在外電場的作用下，這時入射激光在y-z平面內(nèi)被分為兩束，偏振方向垂直于y-z平面的偏`振成分和偏振方向平行于y-z平面的偏振成分沿I軸方向分開，當(dāng)從第一塊鉭鈮酸鉀晶體出射的兩束偏振光經(jīng)過第二二分之一玻片照射到第二塊鉭鈮酸鉀晶體上時，將被分為在χ-y平面內(nèi)二維分布的四束光。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用電控二次電光效應(yīng)實現(xiàn)入射光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)分束方法，其特征在于所述步驟一中，所用鉭鈮酸鉀晶體的居里溫度為20攝氏度，晶體溫度為22攝氏度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用電控二次電光效應(yīng)實現(xiàn)入射光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)分束方法，其特征在于所述步驟三中，在鉭鈮酸鉀晶體表面涂銀膠作為電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用電控二次電光效應(yīng)實現(xiàn)入射光偏轉(zhuǎn)的光學(xué)分束方法，其特征在于所述步驟六中，所用激光器為半導(dǎo)體激光器。
【文檔編號】G02F1/03GK103631037SQ201310663229
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】宮德維, 周忠祥 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)