本發(fā)明涉及體聲波聲光移頻器，尤其是一種基于氧化碲晶體的低移頻頻率尾纖耦合聲光移頻器，屬于聲光器件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

尾纖耦合聲光移頻器是一種利用聲光互作用效應(yīng)改變輸入光頻率的光電子器件，常用聲光介質(zhì)包括氧化碲晶體、鉬酸鉛晶體、鍺砷硒玻璃等，其中氧化碲聲光晶體由于其優(yōu)異的光學(xué)、聲學(xué)特性，以及穩(wěn)定的材料來源，在尾纖耦合聲光移頻器應(yīng)用最廣，制作的器件被廣泛應(yīng)用于外差探測等領(lǐng)域。

當前基于氧化碲晶體的尾纖耦合聲光移頻器采用的是布拉格聲光衍射，以氧化碲晶體[001]軸作為聲波矢量方向，如圖1。氧化碲晶體的光入射面、光出射面相互平行，平行于氧化碲晶體[001]軸；氧化碲晶體3的換能器安裝面垂直于晶體[001]軸；壓電換能器2激發(fā)的聲波耦合入氧化碲晶體3；聲波進入氧化碲晶體后振動方向沿氧化碲晶體[001]軸，聲速v=4200m/s；入射光由輸入尾纖準直器1導(dǎo)入氧化碲晶體3，與聲波相互作用發(fā)生衍射；聲波頻率由“多普勒效應(yīng)”加載到衍射光場頻率上，使衍射光頻率在輸入光頻率的基礎(chǔ)上被“移動”了一個聲波頻率，實現(xiàn)聲光移頻；衍射光由輸出尾纖準直器4導(dǎo)出。為實現(xiàn)布拉格聲光衍射，需要氧化碲晶體沿通光方向長度l≥2l0，l0∝（v/f）²為特征長度，f為聲波頻率，也是一次聲光衍射過程產(chǎn)生的移頻頻率。當前基于氧化碲晶體的尾纖耦合聲光移頻器通過一次聲光衍射實現(xiàn)低的移頻頻率，需要將氧化碲晶體做的很長，如利用單次聲光衍射對1550nm波長輸入光實現(xiàn)10mhz聲光移頻，則需要將氧化碲晶體長度做到500mm左右，在實際工程中無法實現(xiàn)。當前的氧化碲晶體尾纖耦合聲光移頻器單次聲光衍射的移頻頻率一般在40mhz以上。更低的移頻頻率則需要兩個聲光器件或晶體在空間上級聯(lián)，通過反向二次衍射的方式實現(xiàn)，但這會增加光路的復(fù)雜度、尺寸、調(diào)試難度及構(gòu)造成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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基于氧化碲晶體的低移頻頻率尾纖耦合聲光移頻器，本尾纖耦合聲光移頻器可以在小的晶體長度尺寸下，利用單次聲光衍射實現(xiàn)低的移頻頻率。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于氧化碲晶體的低移頻頻率尾纖耦合聲光移頻器，包括輸入尾纖準直器、壓電換能器、氧化碲晶體和輸出尾纖準直器；所述氧化碲晶體為六面體，包含光入射面、光出射面、換能器安裝面、第一側(cè)面、第二側(cè)面及第三側(cè)面，光入射面和光出射面相互平行，換能器安裝面和第三側(cè)面相互平行，第一側(cè)面和第二側(cè)面相互平行；其特征在于：所述第二側(cè)面位于氧化碲晶體[110]軸和[001]軸組成的平面內(nèi)；光入射面垂直于第一側(cè)面和第二側(cè)面，并與氧化碲晶體[110]軸成特定夾角θ1，該特定夾角θ1使特定波長的光從輸入尾纖準直器垂直入射到光入射面時，能在氧化碲晶體內(nèi)發(fā)生布拉格衍射；換能器安裝面垂直于第一側(cè)面和第二側(cè)面，并與氧化碲晶體[001]軸成成特定夾角θ2，該特定夾角θ2使壓電換能器激發(fā)的聲波，能夠使聲波振動方向在氧化碲晶體內(nèi)沿[-110]軸方向、聲波矢量方向垂直于換能器安裝面的方向傳輸。

進一步地，輸入尾纖準直器、輸出尾纖準直器的光傳輸主軸方向與氧化碲晶體的軸向相對位置關(guān)系為：輸入尾纖準直器的主軸方向位于氧化碲晶體[110]軸和[001]軸組成的平面內(nèi)，使入射光偏振方向沿晶體[110]軸和[001]軸組成的平面進入氧化碲晶體發(fā)生布拉格衍射；布拉格衍射導(dǎo)致衍射光偏振方向正交于入射光偏振方向；輸出尾纖準直器的主軸方向與輸入尾纖準直器主軸方向成正交關(guān)系，與氧化碲晶體[-110]軸方向在空間上平行，使衍射光偏振方向沿光傳輸主軸方向進入輸出尾纖準直器，向后導(dǎo)出。

優(yōu)選地，特定夾角θ1為1°-18°（更優(yōu)選為3-10°），特定夾角θ2為1°-20°（更優(yōu)選為4-16°）。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用的氧化碲晶體形狀及方向設(shè)計，能夠使振動方向與波矢量方向相互垂直的低聲速聲波在晶體內(nèi)傳輸，同時獲得高的衍射效率，進而在獲得現(xiàn)有技術(shù)可比擬的衍射效率前提下，能夠有效降低聲波在晶體內(nèi)的傳輸速度，因此在相同的聲波頻率下，能有效減小特征長度，進而減小該頻率下實現(xiàn)布拉格衍射所需的晶體通光方向長度。因此更容易在短的晶體通光方向尺寸下，通過一次聲光衍射實現(xiàn)低的移頻頻率，如利用本發(fā)明通過一次聲光衍射對1550nm波長輸入光進行10mhz聲光移頻，所需的氧化碲晶體長度不到20mm。

附圖說明

圖1-現(xiàn)有基于氧化碲晶體的尾纖耦合聲光移頻器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2-本發(fā)明基于氧化碲晶體的尾纖耦合聲光移頻器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3-本發(fā)明氧化碲晶體形狀及方向的一種具體實施方式圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細描述。

本發(fā)明基于氧化碲晶體的低移頻頻率尾纖耦合聲光移頻器，其光路部分包括輸入尾纖準直器1、壓電換能器2、氧化碲晶體3和輸出尾纖準直器4，如圖2所示。

所述氧化碲晶體3為六面體，包含光入射面3-1、光出射面3-2、換能器安裝面3-3、第一側(cè)面3-4、第二側(cè)面3-5及第三側(cè)面3-6，各個面的相對位置及它們與氧化碲晶體3的軸向相對位置關(guān)系如下，如圖3所示：第二側(cè)面3-5位于氧化碲晶體3[110]軸和[001]軸組成的平面內(nèi)；第一側(cè)面3-4平行于第二側(cè)面3-5；光入射面3-1垂直于第一側(cè)面3-4和第二側(cè)面3-5，與氧化碲晶體3[-110]軸成特定夾角θ1，特定夾角θ1為1°-18°（優(yōu)選為3-10°），使特定波長的光從輸入尾纖準直器1垂直入射到光入射面3-1時，即能在氧化碲晶體3內(nèi)發(fā)生布拉格衍射。光出射面3-2平行于光入射面3-1；換能器安裝面3-3垂直于第一側(cè)面3-4和第二側(cè)面3-5，與氧化碲晶體3[001]軸成成特定夾角θ2，特定夾角θ2為1°-20°（優(yōu)選為4-16°），以保證壓電換能器2激發(fā)的聲波，能夠使聲波振動方向在氧化碲晶體3內(nèi)沿[-110]軸方向傳輸，聲波矢量方向垂直于換能器安裝面3-3的狀態(tài)傳輸；第三側(cè)面3-6與換能器安裝面3-3平行。本發(fā)明聲波振動方向和聲波矢量方向相互垂直，而現(xiàn)有技術(shù)則為同一方向，見圖1。

所述的輸入尾纖準直器1、輸出尾纖準直器4為光傳輸主軸方向特定的保偏尾纖準直器。

所述的輸入尾纖準直器1、輸出尾纖準直器4的光傳輸主軸方向與氧化碲晶體3的軸向相對位置關(guān)系如下，如圖2：輸入尾纖準直器1的主軸方向位于氧化碲晶體3[110]軸和[001]軸組成的平面內(nèi)，使入射光偏振方向沿晶體[110]軸和[001]軸組成的平面進入3氧化碲晶體發(fā)生布拉格衍射；由于本發(fā)明所采用的聲波傳輸模式會導(dǎo)致衍射光偏振方向正交于入射光偏振方向，輸出尾纖準直器4的主軸方向與輸入尾纖準直器1主軸方向成正交關(guān)系，與氧化碲晶體3[-110]軸方向在空間上重合，使衍射光偏振方向沿光傳輸主軸方向進入輸出尾纖準直器4，向后導(dǎo)出。

本發(fā)明采用的氧化碲晶體形狀及方向設(shè)計能夠有效降低聲波在晶體內(nèi)的傳輸速度，因此在相同的聲波頻率下，能有效減小特征長度，進而減小該頻率下實現(xiàn)布拉格衍射所需的晶體通光方向長度。因此更容易在短的晶體通光方向尺寸下，通過一次聲光衍射實現(xiàn)低的移頻頻率，如利用本發(fā)明通過一次聲光衍射對1550nm波長輸入光進行10mhz聲光移頻，所需的氧化碲晶體長度不到20mm。

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)明的保護范圍之列。