專利名稱：一種光關(guān)斷能力強(qiáng)的電光開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子領(lǐng)域，特別涉及一種橫向應(yīng)用的由單塊或多塊電光晶體組成的
電光Q開關(guān)。
背景技術(shù)：
電光調(diào)Q技術(shù)是利用在電光晶體上施加電壓而改變晶體的折射率，使達(dá)到改變光 的偏振態(tài)，與起偏器一起使用可實現(xiàn)光開關(guān)的作用。利用電光調(diào)Q技術(shù)的脈沖激光，峰值功 率高，脈寬窄。所以，電光開關(guān)是脈沖激光器中的一個非常重要的器件。 電光開關(guān)在使用中有個常見的現(xiàn)象就是對光"關(guān)不斷"，所謂"關(guān)不斷"就是在開關(guān) 關(guān)門時不能完全的關(guān)斷光，總有一小部分光漏出腔外，使儲存在激光介質(zhì)中的能量會在開 關(guān)打開之前被消耗掉，因此造成了脈沖光輸出功率的降低。 造成"關(guān)不斷"現(xiàn)象有幾個原因入射光束沒有嚴(yán)格的垂直晶體通光面入射；入射 光束有一定的發(fā)散角，因此相當(dāng)于有一部分光束不是垂直晶體通光面入射；電光晶體本身 的生長應(yīng)力造成其內(nèi)部質(zhì)量不均勻；晶體上的安裝應(yīng)力引起晶體折射率主軸和折射率大小 的變化，從而引入附加的相位延遲；外加電場的不均勻引起晶體折射率改變不均勻。以上原 因，前兩個是可以通過細(xì)致調(diào)節(jié)激光光路時改善；第三個是晶體本身的質(zhì)量原因；而后最 后兩個是可以通過開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計改善的，也是我們設(shè)計開關(guān)時最應(yīng)該關(guān)注的。
電光開關(guān)設(shè)計的難點在于使電極與晶體表面接觸緊密而又不會使晶體產(chǎn)生較大 的應(yīng)力。所以，晶體與外接電極的連接方式是設(shè)計考慮的重點因素之一。
通常的電極連接方式有粘結(jié)、焊接或直接壓固。 所謂粘結(jié)方式就是直接用可導(dǎo)電的有機(jī)粘合劑把電極與晶體粘連起來，這種電光 開關(guān)的結(jié)構(gòu)簡單，但是粘結(jié)劑在閃光燈或激光照射下極易老化，而且粘結(jié)劑的揮發(fā)會對器 件造成污染，從而降低了光學(xué)元件的激光抗損傷閾值。 焊接是指直接把電極和晶體Y面焊接在一起。由于焊接時的溫度較高，焊接過程 中會損壞晶體，而且也不易使晶體和電極接觸均勻。還可能出現(xiàn)因環(huán)境溫度劇烈變化或振 動造成的"斷路"現(xiàn)象。 附圖1是采用直接壓固方式連接的電光開關(guān)的示意圖，展示了一般電光開關(guān)電極 的連接方式。圖中101為電光晶體，102為銦箔，103為有彈性導(dǎo)電層，104為金屬導(dǎo)電層， 105為金屬電極，106為金屬導(dǎo)電層與金屬電極的接觸受力面。在封裝晶體時，為了使金屬 電極與晶體側(cè)面電接觸良好，必須在有彈性導(dǎo)電層，如導(dǎo)電橡膠上加一定的壓力，使導(dǎo)電橡 膠發(fā)生形變，充分接觸晶體側(cè)面，然后固定電極。這種直接壓固方式基本無法控制裝配時在 晶體上產(chǎn)生的應(yīng)力。壓輕了接觸不均勻，不充分。壓重了會使晶體產(chǎn)生應(yīng)力并且有壓碎晶體 的可能。另外，有彈性導(dǎo)電層也可能隨著使用時間長而老化，其彈性和導(dǎo)電性能均會降低， 導(dǎo)致無法保證晶體與彈性導(dǎo)電層長期良好的電接觸。 電光晶體上外加電場均勻性問題也是電光開關(guān)設(shè)計要考慮的因素之一，好的電場 均勻性也可以改善開關(guān)對光的關(guān)斷能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種光關(guān)斷能力強(qiáng)的電光Q開關(guān)，所述電光Q開關(guān)包 括一圓筒形絕緣殼體，殼體的中心有一長方形通孔開槽，開槽正中間放置一塊或多塊串接 的橫向應(yīng)用電光晶體，晶體一對通光面上鍍有光學(xué)增透膜；晶體的一對側(cè)面鍍有金屬導(dǎo)電 層，在金屬導(dǎo)電層外貼有銦箔，銦箔外緊貼內(nèi)部金屬電極，他們都放置在絕緣殼體的開槽中 固定；所述內(nèi)部金屬電極的高度都高于晶體側(cè)面兩端高度一部分，探出部分的高度大于或 等于晶體側(cè)面上整個金屬導(dǎo)電層高度的1/4 ;內(nèi)部金屬電極高于晶體側(cè)面部分處可填充導(dǎo) 熱且絕緣的彈性有機(jī)材料，確保了電極間的絕緣；所述內(nèi)部金屬電極上部開有外接金屬電 極孔，以便內(nèi)，外接電極間的電連接，外接電極可垂直旋入或插入內(nèi)部電極上方的孔固定； 所述絕緣外殼兩端面各安裝一片光學(xué)窗口片，所述光學(xué)窗口片由圓形中空端蓋壓固。
本發(fā)明專利有以下優(yōu)點在電極的連接方式上，采用內(nèi)、外金屬電極分段式連接， 晶體側(cè)面使用質(zhì)地柔軟、導(dǎo)電性能良好的銦箔和內(nèi)部金屬電極貼緊，外加金屬電極從垂直 于內(nèi)部金屬電極的外接電極孔擰入且壓緊內(nèi)部金屬電極并固定。這樣既保證了電光晶體與 整個導(dǎo)電層間的緊密電接觸，又因為電極壓固方向垂直于晶體且不在晶體上，沒有給晶體 產(chǎn)生安裝應(yīng)力從而不會產(chǎn)生附加相位延遲；在外加電場均勻性上，因為內(nèi)部金屬電極寬于 晶體整個側(cè)面，所以加電場后晶體相對處于電場的中間，不會受到電極邊緣電場有時有可 能不穩(wěn)定的影響而導(dǎo)致對晶體內(nèi)通過線偏光偏轉(zhuǎn)不充分而漏出的問題；內(nèi)部金屬電極高于 晶體部分處可填充導(dǎo)熱并且絕緣的彈性材料，如導(dǎo)熱絕緣硅膠、橡膠或其他有機(jī)材料，不僅 可以保證電極間的充分絕緣，而且更好的導(dǎo)出晶體工作時的熱量，還可以進(jìn)一步減少銦箔 和內(nèi)部電極緊貼晶體時的少許應(yīng)力。 本發(fā)明提出的電極連接方式及改善外加電場均勻性適用于各種橫向應(yīng)用方式的 電光開關(guān)。 下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。


圖1為采用直接壓固方式連接的電光開關(guān)示意圖。
圖2為本發(fā)明電光開關(guān)單晶體結(jié)構(gòu)中段剖面圖。 圖3為本發(fā)明電光開關(guān)單晶體或雙晶體光膠或膠合或鍵合的內(nèi)部安裝3D示意圖。
圖4為本發(fā)明電光開關(guān)雙直接固定晶體結(jié)構(gòu)中段剖面圖。
圖5為本發(fā)明電光開關(guān)雙直接固定晶體內(nèi)部安裝3D示意圖。
圖的描述 圖1中101.電光晶體 102.銦箔 103.有彈性導(dǎo)電層 104.金屬導(dǎo)電層 105.金屬電極 106.金 屬導(dǎo)電層與金屬電極的接觸受力面 圖2中201.絕緣殼體202.電光晶體203.金屬導(dǎo)電層 204.銦箔205.內(nèi) 部金屬電極206.導(dǎo) 熱并且絕緣的彈性材料207.外接金屬電極孔 圖3中301.單晶體或光膠或膠合或鍵合晶體302.金屬導(dǎo)電層303.銦箔304.內(nèi)部金屬電極305. 外接金屬電極306.內(nèi)部金屬電極與外接金屬電極的接觸受力面 圖4中401.絕緣殼體402.雙直接固定電光晶體403.金屬導(dǎo)電層404.銦
箔405.內(nèi)部金屬電 極406.導(dǎo)熱并且絕緣的彈性材料407.外接金屬電極孔 圖5中501.雙直接固定電光晶體502.金屬導(dǎo)電層 503.銦箔504.內(nèi)部金
屬電極505.外接金 屬電極506.內(nèi)部金屬電極與外接金屬電極的接觸受力面
具體實施例方式
例1本發(fā)明電光開關(guān)用于單晶體或雙晶體光膠或膠合或鍵合的封裝實施方式1 參見附圖2和圖3。圖中電光開關(guān)包括一圓筒形絕緣殼體201 ;殼體中心有個長方形的開 槽，槽中間放置電光晶體202，晶體可以為BBO或LiNb03或LiTa03或RTA或RTP或KTP或 LGS等，它們可以是單晶體或雙晶體光膠或膠合或鍵合；在晶體的一對側(cè)面鍍有金屬導(dǎo)電 層203 ;所述金屬導(dǎo)電層外貼有與其長度相同或略短的銦箔204 ;所述銦箔外緊貼著內(nèi)部金 屬電極205，電極長度與銦箔一致，高度都高于晶體側(cè)面兩端高度一部分，探出部分的高度 等于晶體側(cè)面上整個金屬導(dǎo)電層高度的1/4 ;所述的電光晶體，銦箔及內(nèi)部金屬電極都固 定在絕緣殼體中間的開槽中；所述內(nèi)部金屬電極高于晶體側(cè)面部分處可填充導(dǎo)熱且絕緣的 彈性有機(jī)材料206，如導(dǎo)熱絕緣硅膠、橡膠或其他有機(jī)材料，不僅保證了電極間的充分絕緣， 而且更好的導(dǎo)出晶體工作時的熱量，還可以進(jìn)一步減少銦箔和內(nèi)部電極緊貼晶體時的少許 應(yīng)力；外接金屬電極通過外接金屬電極孔207插入或旋入開關(guān)外殼201 ，最終擰緊在內(nèi)部金 屬電極205上并與其達(dá)到緊密的電接觸。開關(guān)的兩端可根據(jù)實際需要加裝光學(xué)窗口片及端 蓋，不過端蓋和光學(xué)窗口片的構(gòu)造及連接為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。 例2本發(fā)明電光開關(guān)用于雙直接固定晶體的封裝實施方式2參見附圖4和5。圖 中電光開關(guān)包括一圓筒形絕緣殼體401 ;殼體中心有個長方形的開槽，槽中間放置雙直接 固定電光晶體402，它們串接排列，雙晶體可以為BBO或LiNb03或LiTa03或RTA或RTP或 KTP或LGS等；在晶體的一對側(cè)面鍍有金屬導(dǎo)電層403 ;所述金屬導(dǎo)電層403外貼有與其長 度相同或略短的銦箔404 ;所述銦箔404外緊貼著內(nèi)部金屬電極405，電極長度與銦箔一致， 高度都高于晶體側(cè)面兩端高度一部分，探出部分的高度等于晶體側(cè)面上整個金屬導(dǎo)電層高 度的1/2 ;所述的電光晶體，銦箔及內(nèi)部金屬電極都固定在絕緣殼體中間的開槽中；所述內(nèi) 部金屬電極高于晶體側(cè)面部分處可填充導(dǎo)熱且絕緣的彈性有機(jī)材料406，如導(dǎo)熱絕緣硅膠、 橡膠或其他有機(jī)材料，不僅保證了電極間的充分絕緣，而且更好的導(dǎo)出晶體工作時的熱量， 還可以進(jìn)一步減少銦箔和內(nèi)部電極緊貼晶體時的少許應(yīng)力；外接金屬電極通過外接金屬電 極孔407插入或旋入開關(guān)外殼401 ，最終擰緊在內(nèi)部金屬電極405上并與其達(dá)到緊密的電接 觸。開關(guān)的兩端可根據(jù)實際需要加裝光學(xué)窗口片及端蓋，不過端蓋和光學(xué)窗口片的構(gòu)造及 連接為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。
權(quán)利要求
一種光關(guān)斷能力強(qiáng)的電光開關(guān)，包括絕緣殼體(201)，電光晶體(202)，在晶體一對側(cè)面鍍有金屬導(dǎo)電層(203)，金屬導(dǎo)電層外貼有銦箔(204)；銦箔外緊貼內(nèi)部金屬電極(205)，內(nèi)部金屬電極高度都高于晶體側(cè)面兩端高度一部分，探出部分的高度大于或等于晶體側(cè)面上整個金屬導(dǎo)電層高度的1/10到2倍之間的距離，部金屬電極高于晶體側(cè)面部分處可填充導(dǎo)熱且絕緣的彈性有機(jī)材料(206)，內(nèi)部金屬電極上部有外接金屬電極孔(207)。
2. 如權(quán)利l所述的電光開關(guān)，其特征在于所述的電光晶體(202)為Z切橫向應(yīng)用方 式并在一對通光面上鍍有光學(xué)增透膜。
3. 如權(quán)利1所述的電光開關(guān)，其特征在于所述的電光晶體(202)可為單塊晶體或多 塊晶體通過膠合，光膠，鍵合或直接固定等方法串接。
4. 如權(quán)利1或2或3所述的電光開關(guān)，其特征在于所述的電光晶體(202)為BBO或 LiNb03或LiTa03或RTA或RTP或KTP或LGS等橫向應(yīng)用的電光晶體。
5. 如權(quán)利1所述的電光開關(guān)，其特征在于內(nèi)部金屬電極(205)探出晶體側(cè)面端的高 度大于或等于晶體側(cè)面上整個金屬導(dǎo)電層(203)高度的1/4。
6. 如權(quán)利1所述的電光開關(guān)，其特征在于內(nèi)部金屬電極高于晶體部分處可填充導(dǎo)熱 并且絕緣的彈性材料(206)，如導(dǎo)熱絕緣硅膠、橡膠或其他有機(jī)材料。
7. 如權(quán)利1所述的電光開關(guān)，其特征在于外接電極孔(207)在所述內(nèi)部金屬電極的 上方，開口方向垂直于晶體受力方向。
全文摘要
一種光關(guān)斷能力強(qiáng)的電光開關(guān)，包括絕緣殼體(201)，電光晶體(202)，在晶體一對側(cè)面鍍有金屬導(dǎo)電層(203)，所述金屬導(dǎo)電層外貼有銦箔(204)；所述銦箔外緊貼內(nèi)部金屬電極(205)；所述內(nèi)部金屬電極高度都高于晶體側(cè)面兩端高度一部分，探出部分的高度大于或等于晶體側(cè)面上整個金屬導(dǎo)電層高度的1/10到2倍之間的距離；所述內(nèi)部金屬電極高于晶體側(cè)面部分處可填充導(dǎo)熱且絕緣的彈性有機(jī)材料(206)；所述內(nèi)部金屬電極上部有外接金屬電極孔(207)。本電光開關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計可使外接電極與晶體保證長時間緊密電接觸，大大減小了安裝應(yīng)力對晶體造成損壞或斷裂的可能和附加的相位延遲，以及具有良好的外加電場均勻性，使電光開關(guān)的關(guān)斷能力得到了很大的增強(qiáng)，從而也提高了所工作激光器的輸出性能。
文檔編號G02F1/01GK101750760SQ20081007238
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者吳少凡, 莊松巖, 江楓, 鄭熠 申請人:福建福晶科技股份有限公司