高消光比光纖聲光移頻器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聲光器件，具體是一種高消光比光纖聲光移頻器。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] 光纖聲光移頻器由于插入損耗低、移頻精度高、頻率穩(wěn)定度好、體積小、無移動部 件等眾多優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于激光多普勒測速、光纖水聽器等激光相干探測領(lǐng)域。
[0004] 消光比指光纖聲光器件在有無射頻信號時輸出光功率的比值，用dB表示，它是光 纖聲光移頻器的一個重要指標(biāo)。圖1是現(xiàn)有單套光纖聲光移頻器光路結(jié)構(gòu)示意圖，在聲光 塊體3兩側(cè)分別設(shè)有輸入光纖準(zhǔn)直器1和輸出光纖準(zhǔn)直器2,兩光纖準(zhǔn)直器接收角為α，在 現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，即使無射頻信號時，仍然會有部分入射光λ。進(jìn)入輸出光纖準(zhǔn)直器2,從而制約 了消光比的進(jìn)一步提高，一般指標(biāo)為50dB左右。而激光相干探測對探測精度的要求越來越 高，現(xiàn)今一般的光電探測器接收靈敏度都在_90dB以上，按50dB左右的消光比，單套光纖聲 光移頻器的消光比已無法滿足整個系統(tǒng)的探測精度要求，因此系統(tǒng)多采用兩套光纖聲光移 頻器串聯(lián)的模式來實現(xiàn)高消光比，而這一方面增大了系統(tǒng)體積，降低了集成性，另一方面也 降低了系統(tǒng)可靠性。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高消光比的光纖聲光 移頻器，本發(fā)明在滿足系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊的前提下，提高了光纖聲光移頻器的消光比，滿足激光 探測系統(tǒng)探測精度要求。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 高消光比光纖聲光移頻器，包括輸入光纖準(zhǔn)直器、輸出光纖準(zhǔn)直器、聲光塊體、射頻輸 入端口、匹配電路和外殼；輸入光纖準(zhǔn)直器、輸出光纖準(zhǔn)直器、聲光塊體、射頻輸入端口和匹 配電路安裝在外殼內(nèi)；其特征在于：所述輸入光纖準(zhǔn)直器和輸出光纖準(zhǔn)直器位于聲光塊體 同一側(cè)并平行設(shè)置，在聲光塊體另一側(cè)設(shè)有三棱鏡，三棱鏡用于接收輸入光纖準(zhǔn)直器輸入 光λ。在通過聲光塊體時產(chǎn)生的1級衍射光λi，并將1級衍射光λi經(jīng)過兩次反射后以相 同的角度反向進(jìn)入聲光塊體，輸出光纖準(zhǔn)直器用于接收1級衍射光λi通過聲光塊體時產(chǎn) 生的衍射光入2。
[0008] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果： 1.本發(fā)明通過三棱鏡反射實現(xiàn)了兩次移頻，且〇級光λ。由于未被三棱鏡反射無法被 輸出光纖準(zhǔn)直器所接收，從而實現(xiàn)了超高消光比，滿足激光探測系統(tǒng)探測精度要求。
[0009] 2.本結(jié)構(gòu)屬于單套光纖聲光移頻器，且輸入光纖準(zhǔn)直器和輸出光纖準(zhǔn)直器位于聲 光塊體同一側(cè)，具有尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、集成度高、可靠性高、插入損耗小的優(yōu)點。
[0010]
【附圖說明】
[0011] 圖1-現(xiàn)有單套光纖聲光移頻器光路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖2-本發(fā)明高消光比光纖聲光移頻器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖3-本發(fā)明高消光比光纖聲光移頻器光路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]
【具體實施方式】
[0015] 以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0016] 基于系統(tǒng)探測精度和集成性、可靠性需要，本發(fā)明通過重新設(shè)計，利用一套光纖聲 光移頻器實現(xiàn)了超高消光比。具體結(jié)構(gòu)參見圖2和圖3,從圖上可以看出，本發(fā)明高消光比 光纖聲光移頻器，由輸入光纖準(zhǔn)直器1、輸出光纖準(zhǔn)直器2、聲光塊體3、三棱鏡4、射頻輸入 端口 5、匹配電路6、外殼7組成。輸入光纖準(zhǔn)直器1、輸出光纖準(zhǔn)直器2、聲光塊體3、三棱鏡 4、射頻輸入端口 5、匹配電路6安裝在外殼7內(nèi)，射頻信號通過射頻輸入端口 5連接匹配電 路6,聲光塊體3通過引線焊接在匹配電路6上。
[0017] 從圖3光路結(jié)構(gòu)圖可以看出，本發(fā)明光路結(jié)構(gòu)由輸入光纖準(zhǔn)直器1、輸出光纖準(zhǔn)直 器2、三棱鏡4、聲光塊體3、壓電換能器8組成，壓電換能器8安裝在聲光塊體3通聲面上。 光源輸入光λ。通過輸入光纖準(zhǔn)直器1進(jìn)入聲光塊體3,射頻輸入信號f。通過壓電換能器8 進(jìn)行電聲轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生聲波k進(jìn)入聲光塊體3,當(dāng)輸入光λ。同聲波k之間滿足布拉格衍射矢 量匹配條件時，由于聲光互作用效應(yīng)產(chǎn)生1級衍射光λρ1級衍射光λi經(jīng)過三棱鏡4兩次 反射后以相同的角度反向進(jìn)入聲光塊體3,同聲波k再次發(fā)生聲光互作用，產(chǎn)生衍射光λ2 (λ2為λ1的1級衍射光)，衍射光λ2被輸出光纖準(zhǔn)直器2接收輸出。0級光λ。由于未 被三棱鏡4反射無法被輸出光纖準(zhǔn)直器2所接收，從而實現(xiàn)了超高消光比。示意圖中輸入 光入。、衍射光h、衍射光λ2之間的頻率關(guān)系為λ1=λ0+f。，f。。
[0018] 本發(fā)明將光纖準(zhǔn)直器輸入端和輸出端放置在同一側(cè)，通過三棱鏡反射二次移頻過 濾掉輸入〇級光，突破了以往光纖準(zhǔn)直器輸入輸出端位于聲光塊體兩端的設(shè)計方法，在不 影響移頻效果的情況下實現(xiàn)了超高消光比，與目前兩套光纖聲光移頻器串聯(lián)實現(xiàn)超高消光 比的方式相比，本結(jié)構(gòu)具有尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、插入損耗小的優(yōu)點，滿足了目前激 光相干探測系統(tǒng)對探測精度的需求。
[0019] 本發(fā)明0級光和衍射光之間夾角β=λ&/V，其中，λ是輸入光波長，f。為射頻輸 入信號頻率；V是聲速。在夾角太小時，三棱鏡4并不能起到反射λi而屏蔽λ。的作用，因 而需要一定分離夾角β。實際工作中，根據(jù)可分離夾角條件和各種聲光材料性質(zhì)，光纖聲光 移頻器移頻頻率應(yīng)大于80MHz，即單次移頻應(yīng)大于40MHz。具體分析如下， 光纖準(zhǔn)直器輸出光發(fā)散角DA滿足以下公式：
其中，a是光纖的纖芯直徑，NA是光纖的數(shù)值孔徑，BD是光纖準(zhǔn)直器束腰直徑。
[0020] 為使0級光和1級衍射光完全分離，應(yīng)滿足 β> 2DA 根據(jù)各種聲光材料聲速綜合設(shè)計，得出移頻應(yīng)大于40MHz。
[0021] 同時經(jīng)過分離后，三棱鏡要屏蔽λ。，距離聲光塊體距離L需滿足 L>L0=BD/β L0為臨界距離，為保險起見，實際工作中，三棱鏡距聲光塊體距離L> 1. 5L0,根據(jù)計算 結(jié)果和實際的工藝需要，本發(fā)明在實際調(diào)節(jié)中L取值為20mm-40mm。
[0022] 本發(fā)明采用光纖同端輸入輸出，通過聲光塊體產(chǎn)生一級衍射光進(jìn)行一次移頻，后 端通過三棱鏡對一級衍射光進(jìn)行反射處理，二次經(jīng)過聲光塊體進(jìn)行再移頻輸出，從而過濾 掉〇級光，實現(xiàn)超高消光比，且結(jié)構(gòu)緊湊。
[0023] 本發(fā)明的上述實施例僅僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施 方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不 同形式的變化和變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案 所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項】
1. 高消光比光纖聲光移頻器，包括輸入光纖準(zhǔn)直器、輸出光纖準(zhǔn)直器、聲光塊體、射頻 輸入端口、匹配電路和外殼；輸入光纖準(zhǔn)直器、輸出光纖準(zhǔn)直器、聲光塊體、射頻輸入端口和 匹配電路安裝在外殼內(nèi)；其特征在于：所述輸入光纖準(zhǔn)直器和輸出光纖準(zhǔn)直器位于聲光塊 體同一側(cè)并平行設(shè)置，在聲光塊體另一側(cè)設(shè)有三棱鏡，三棱鏡用于接收輸入光纖準(zhǔn)直器輸 入光λ。在通過聲光塊體時產(chǎn)生的1級衍射光λi，并將1級衍射光λi經(jīng)過兩次反射后以 相同的角度反向進(jìn)入聲光塊體，輸出光纖準(zhǔn)直器用于接收1級衍射光\1通過聲光塊體時 產(chǎn)生的衍射光入2。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高消光比光纖聲光移頻器，其特征在于：0級光和1級衍射 光λ之間夾角β=λ?νν，其中，λ是光波長，f。為射頻輸入信號頻率；V是聲速，f·。大于 40MHz〇
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高消光比光纖聲光移頻器，輸入光纖準(zhǔn)直器、輸出光纖準(zhǔn)直器、聲光塊體、射頻輸入端口和匹配電路安裝在外殼內(nèi)；輸入光纖準(zhǔn)直器和輸出光纖準(zhǔn)直器位于聲光塊體同一側(cè)并平行設(shè)置，在聲光塊體另一側(cè)設(shè)有三棱鏡，三棱鏡用于接收輸入光纖準(zhǔn)直器輸入光λ0在通過聲光塊體時產(chǎn)生的1級衍射光λ1，并將1級衍射光λ1經(jīng)過兩次反射后以相同的角度反向進(jìn)入聲光塊體，輸出光纖準(zhǔn)直器用于接收1級衍射光λ1通過聲光塊體時產(chǎn)生的衍射光λ2。本發(fā)明在滿足系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊的前提下，提高了光纖聲光移頻器的消光比，滿足激光探測系統(tǒng)探測精度要求。
【IPC分類】G02F1/125, G02F1/11
【公開號】CN105425429
【申請?zhí)枴緾N201610010665
【發(fā)明人】吳畏, 王曉新, 劉偉, 高維松, 傅禮鵬
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第二十六研究所
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2016年1月8日