利用电控二次电光效应实现入射光偏转的光开关方法
【专利摘要】利用电控二次电光效应实现入射光偏转的光开关方法，属于光学【技术领域】。为了解决现有光开关技术不能实现宽波段范围、快速响应的问题，具体方法为：使用二次电光效应钽铌酸钾晶体，当需要激光照射时，晶体上不施加外电场，激光直接透过晶体；当不需要激光照射时，在晶体与入射激光相垂直的两个方向上施加外电场，并通过二次电光效应使得入射激光中偏振方向平行于外加电场方向的偏振分量经过晶体后依次发生偏振，最终偏离原传播方向，达到开光的目的。采用本发明方法制作的光学开关具有体积小、成本低、加工简单、响应速度快（纳秒量级）的优点，这些优点使得其应用前景非常广阔。
【专利说明】利用电控二次电光效应实现入射光偏转的光开关方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光学【技术领域】，涉及一种利用电控二次电光效应实现入射光偏转的光开关方法。
【背景技术】
[0002]光开关是光学信息传输和信息处理核心技术。目前光开关主要有机械光开关、热光光开关、液晶光开关、气泡光开关、声光光开关和电控全息光开关等。
[0003]机械式光开关主要由移动光纤、移动套管、移动准直器、移动反光镜、移动棱镜以及移动耦合器组成。经过多年的发展机械式光开关已比较成熟，其优点是介入损耗较低
2dB)、隔离度高(>45dB)、不受入射光偏振和波长的影响。但其开关时间较长(一般为毫秒量级)、体积较大的缺点使其不易做成大型的光开关矩阵，因此，传统的机械光开关难以适应高速度、大容量光信息传输与信息处理的发展需求。近年来随着微加工技术的不断发展，人们制作出通过静电或其他控制力使微镜或光闸产生机械运动，从而改变光的传播方向、实现开关功能的微光电机械开关。这种光开关既具有传统机械光开关的介入损耗低、隔离度高等优点，同时又具有体积小易于集成等优点，并且由于光微电机械开关技术可以利用类似于IC的工艺成批加工生产，因此，尽管制造过程比较复杂，但是可以通过批量生产，降低单个器件的成本，增强其竞争力。由于其开关特性与光信号的波长、偏振、格式、调制方式、传输方向等无关，并且在损耗、扩展性上优于其他类型的光开关，与未来光网络发展所要求的透明性和可扩展等趋势相符合，有可能成为核心光交换器件中的主流。以二维微光机电8X8光开关为例，其芯片上集成了的微反射镜阵列，可通过施加静电力控制各个微反射镜的旋转。但由于开关是靠镜面转动来实现，所以任何机械摩擦、磨损或震动都可能损坏光开关，且其开关速度也受到限制。目前提供此类光开关的公司有0ΜΜ、ΙΜΜ、朗讯、北电、Memscap> Calient 等公司。
[0004]热光开关是一种利用材料折射率随着材料的温度发生变化，进而改变光学线路的器件。典型的热光开关为1X1、1X2、2X2等光开关，更大的光开关可由1X2光开关元件在同一晶片上集成完成。热光开关主要有两种基本类型:数字型热光开关(Digialthermo-optical switch)和干涉型光开关(Interiferometric thermo-optical switch)。
[0005]最简单的数字型热光开关，也称为Y型分支热光开关。最基本的数字型热光开关由在硅基底或SiO2基底上生成矩形波导制作而成。其输入和输出波导均为单模波导。根据模式分离原则，当Y分支的两分波导支臂中光的有效折射率存在差异时，输入的光波将向有效折射率大的分支臂传播，并且会由与此臂相连的输出端输出，这时的Y分支被称为非对称Y分支。因此，当其中一个分支上由沉积Ti或Cr形成的微加热器通电加热时，在该加热器下面波导的折射率由于温度的变化而减小，相应的光功率被转向另一分支，即处于开的状态。同时，在有源加热器的分支则处于关的状态，反之依然。
[0006]干涉式光开关主要利用M-Z干涉原理。两束光通过两个分开的波导后合并，在两个波导臂上镀有金属薄膜加热器形成相位延时器，通过控制加热器实现干涉的相长或相消，达到开关的目的。当加热器未加热时，输入信号经过两路波导的光程相同，在交叉输出端口发生相干相长，而输出在直通的输出端口发生相干相消，输入信号将在交叉输出端口输出。如果加热器加热，输入信号经过两路波导的光程不同，在交叉输出端口发生相干相消，而输出在直通的输出端口发生相干相长，输入信号将在直通的输出端口输出。干涉式热光开关结构紧凑，但对光波长敏感，需要进行精密温度控制。目前，NTT Electronics,JDSU,Corning、阿尔卡特等公司在从事这个方面的研究。
[0007]热光开关虽然也是光开光的一个研究方向，但由于其开光原理为加热改变光路，所以响应时间慢是其天生的缺点，这就使得它的发展受到了限制。
[0008]液晶光开关的原理是通过电场控制液晶分子的方向实现光开关功能。当光输入液晶内，液晶会根据施加电压的大小与方向来改变取向，进而改变入射光的偏振状态，例如入射光是水平偏振的线偏振光，经过液晶中的传输会变成垂直偏振的线偏振光。利用电场对这种偏振状态的影响，可以实现入射开关的两个状态。在开关速度方面，电控液晶光开关的交换速度可达亚微秒量级，通过加热液晶可以提高速度，但会使设备功耗增加。未来有希望通过新型液晶的开发达到纳秒量级。整个液晶光开关由于没有需要运动的机械部分，因此系统的稳定性得到了很大提高。但对于液晶光开光来说，微秒量级的开关速度相对其他类型光开光来说还是有些慢。目前，Spectraswitch公司已经开发出WaveWalker系列液晶光开关产品，其1X2和2X2光开关阵列介入损耗小于ldb，极化损耗约为0.2db，交换时间为4ms左右，交换波长的范围为C波段。Chorum公司开发的液晶开关已经有1X2，1X8，2X2上路/下路和8X8上路/下路开关阵列，并且其光开关响应时间已经能达到毫秒量级，且具有低串扰、高消光比、低介入和极化损耗等特点。Corning、Chorum、Kent、Optronics公司也都在积极的投资于液晶光开关产品的开发。
[0009]气泡光开关是Aglient (安捷伦)公司结合喷墨打印和硅平面光波导两种技术开发出的一种二维交叉连接光开关。利用这种光开光他们实现了对光传播路径的改变。该光开关由多个交叉的硅波导和位于每个交叉点的微型管道组成，微型管道内部填充了一种折射率匹配的液体用以允许缺少条件下的无交换传输。其工作原理如下:当入射光照入硅波导并且需要进行交换操作时，入射光路上相应的热敏硅片通过加热就会在其周围的液体中产生一个小气泡，小气泡将会把入射波导中的光信号全反射，从而实现光开关所需要的“关”状态；当不加热时，入射波导中的光信号即可无阻的通过，这时光开关处于“开”状态。Aglient公司目前已经利用这种技术制造出了 32 X 32和32 X 16端口的光开关子系统，这些子系统还可以连接起来组成更大的交换阵列。这种开关具有毫秒的交换速度，并且具有对偏振相关损耗和偏振模色散不敏感的优点。由于光开关本身没有活动部件，可以满足电信应用中时间可靠性的要求，同时这种光开关也可以很容易的进行大批量生产。这种光开关还可应用在光分插复用设备中，实现任意一根光纤上/下路的开关阵列，也可以用于光交叉连接设备中。由于子系统中任意一根波导可以连接到另外一根波导上，所以，由这种光开关组成的网络具有很好的重构性。但是由于这种光开关也是采用加热原理，因此开关速度很难进一步提闻。
[0010]声光光开关是利用声光效应(Acousto-Optic effect)制作而成的一种光开关。当超声波在液体材料内传播时，材料的折射率在超声波的作用下将发生相应变化，从而形成折射率光栅，当有光波入射时，如果入射光波满足其光栅衍射条件，即被其衍射，从而实现光开关。LMGR公司声称已经开发出没有机械传动装置的光纤线性声光开关，通过计算机控制声光偏转装置，能在几个微秒时间内将输入信号送到输出端，并且其转向器可以任意转向。Brimrose公司也开发一种声光开关,这种声光开关的交换速度约为525ns,相对损耗约为2.5dB。利用声光效应制作的光开关，目前最大端口为256X256，由于其不需要机械的运动部分，所以可靠性得到了很好的保证，但这种光开关的成本太高，不利于实际应用推广。目前供应商有 Gooch and Housego、Light Management、Brimicom 等公司。
[0011]全息光开关是利用光折变效应，通过激光将全息光栅写入二次电光效应晶体中(如KLTN),然后利用二次电光效应晶体的电控开关特性实现对入射光开关控制的一种光开关。其工作原理是:当晶体上不施加外电场时，光栅不显现，此时光线直接通过晶体；施加外电场时，光栅被显现，其对特定波长光衍射，从而实现光开关。这种光开关的开关速度可达到纳秒量级。利用这种技术可以很容易地组成上千个端口的光交换系统。开发出全息光开关技术的TrellisPhotonics公司声称，他们研究的240X240端口的交换系统具有低于4dB的介入损耗，并且端到端的重复性也比较好，这种技术可以跟三维微机电光开关技术相媲美。但是由于目前还没有很好的办法解决全息光栅的擦除问题，因此还很难实际应用。
【发明内容】
[0012]本发明为了解决目前没有合适的激光开关技术能实现宽波段、快响应的问题，提出了一种全新的利用电控二次电光效应实现入射光偏转的光开关方法。
[0013]本发明的目的是通过如下技术方案实现的:
技术方案一:
步骤一、将两块利用提拉法生长出的钽铌酸钾OOVxNbxO3;简称KTN)晶体沿[100]、
[010]和[001]晶轴方向切割成长方体，之后对各个面进行抛光；
步骤二、将两块晶体的[100]、[010]和[001]晶轴与直角坐标系的x，y，Z轴相对应，z轴为整个光学系统中两块晶体的光学对称轴，沿z值增大方向依次为第一块晶体、第二块晶体；
步骤三、分别在第一块晶体的两个相对应的平行于x-z面的表面和第二块晶体的两个相对应的平行于y-ζ面的表面上镀上金属电极并引出金属导线，使得施加在第一块晶体和第二块晶体上的外电场方向相互垂直；
步骤四、通过控制环境温度，使得晶体的温度高于晶体从铁电相到顺电相的居里温度1-20摄氏度范围内；
步骤五、当需要外界激光照射时，两块晶体上不施加外电场，激光沿z轴正方向入射，直接透过两块晶体；当不需要外界激光照射，在第一块晶体和第二块晶体上施加外电场(电场在200-1500伏特/毫米范围内)，在外电场的作用下，外界激光通过第一块晶体时，外界激光中偏振方向平行于y轴的偏振成分将偏离未加电场时的方向，实现X轴方向的偏转，外界激光中偏振方向平行于X轴的偏振成分照射到第二块晶体上，实现ι轴方向的偏转。
[0014]技术方案二:
步骤一、将一块利用提拉法生长出的钽铌酸钾晶体沿[100]、[010]和[001]晶轴方向切割成长方体，之后对各个面进行抛光；
步骤二、将晶体的[100]、[010]和[001]晶轴与直角坐标系的X，y, Z轴相对应，沿Z轴方向依次放置，Z轴为整个光学系统中晶体的光学对称轴，将晶体从垂直于Z轴方向平分成两部分，分别命名为晶体前部分，晶体后部分，沿Z值增大方向依次为晶体前部分、晶体后部分；
步骤三、分别在晶体前部分的两个相对应的平行于X-Z面的表面和晶体后部分的两个相对应的平行于y-z面的表面上镀上金属电极并引出金属导线，使得施加在晶体前部分和晶体后部分上的外电场方向相互垂直；
步骤四、通过控制环境温度，使得晶体的温度高于晶体从铁电相到顺电相的居里温度1-20摄氏度范围内。
[0015]步骤五、当需要外界激光照射时，晶体上不施加外电场，激光沿z轴正方向入射，直接透过两部分晶体；当不需要外界激光照射，在晶体前部分和晶体后部分上施加外电场(电场在200-1500伏特/毫米范围内)，在外电场的作用下，外界激光通过晶体前部分时，夕卜界激光中偏振方向平行于y轴的偏振成分将偏离未加电场时的方向，实现X轴方向的偏转，从侧面出射，外界激光中偏振方向平行于X轴的偏振成分照射到晶体后部分上，实现y轴方向的偏转。
[0016]对于以上两种利用电控二次电光效应实现入射光偏转的光开关方法，在实际应用中各有特点，利用两块钽铌酸钾晶体实现入射光偏转的光开关方法，可以根据实际需要在第一块晶体和第二块晶体之间加入反射镜等光学器件，使得光路得到相应的调整，为实际应用增加了光路设计选择；利用一块钽铌酸钾晶体实现入射光偏转的光开关方法，由于采用一块晶体，所以整体结构紧凑，减小了光学系统的体积。
[0017]采用本发明方法制作的光学开关具有体积小、成本低、加工简单、响应速度快(纳秒量级)的优点，这些优点使得其应用前景非常广阔。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为【具体实施方式】一的原理图。
[0019]图2为【具体实施方式】十的原理图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
[0021]【具体实施方式】一:结合图1说明本实施方式，利用电控二次电光效应实现入射光偏转的光开关方法，具体过程如下:
步骤一、将两块利用提拉法生长出的居里温度在室温附近(温度在10-30摄氏度范围)的钽铌酸钾晶体沿[100]、[010]和[001]晶轴方向切割成长方体，之后对各个面进行抛光。钽铌酸钾晶体的温度要控制在高于其居里温度20度范围内。
[0022]步骤二、将两块晶体的[100]、[010]和[001]晶轴与直角坐标系的x，y, z轴相对应，沿Z轴方向依次放置，这时Z轴为整个光学系统中两块晶体的光学对称轴，沿Z值增大方向依次为第一块晶体4、第二块晶体5。
[0023]步骤三、分别在第一块晶体4的两个相对应的abhe和cdfg面和第二块晶体5的两个相对应的i jkl和mnop面上镀上金属电极并引出金属导线，为施加外电场做准备，并使得施加在第一块晶体4和第二块晶体5上的外电场方向相互垂直。
[0024]步骤四、通过控制环境温度，使得晶体的温度高于晶体从铁电相到顺电相的居里温度1-20摄氏度度范围内。
[0025]步骤五、当需要外界激光I照射时，第一块晶体4的abhe和cdfg面及第二块晶体5的i jkl和mnop面之间不施加外电场，即V=O,入射激光沿着z轴正方向从adfe面入射到第一块晶体4上，透过第一块晶体4和第二块晶体5后，沿z轴方向出射；当不需要外界激光I照射时，在第一块晶体4的abhe和cdfg面及第二块晶体5的i jkl和mnop面之间施加外电场，即V古0，在外电场的作用下，晶体通过二次电光效应产生线性变化的折射率梯度。对于第一块晶体4来说,夕卜界激光I中偏振方向平行于y轴的偏振成分2,通过二次电光效应在y方向上产生较大线性变化的折射率梯度，偏振方向平行于I轴的偏振成分2在传播过程中将不断偏转，最终偏转离开原传播方向，从侧面出射；外界激光I中偏振方向平行于X轴的偏振成分3，由于其在透过第一块晶体4时，相对应的线性变化折射率梯度较小，因此其偏转角度很小，最终，偏振方向平行于y轴电场方向的偏振成分2和偏振方向平行于X轴方向的偏振成分3分开。所以通过第一块晶体4后偏振方向平行于y轴的偏振成分2偏离未加外电场时的方向，实现X轴方向的偏转，而偏振方向平行于X轴的偏振成分3的偏转角度很小，这样只有偏振方向平行于X轴的偏振成分3照射到第二块晶体5上，这时由于第二块晶体5上施加的外电场平行于X轴，所以在外电场作用下偏振方向平行于X轴的偏振成分3会实现y轴方向的偏转，不再会有激光沿原方向传播。
[0026]【具体实施方式】二:本实施方式是对【具体实施方式】一的进一步说明，步骤一中所用第一块晶体4的尺寸为5.00 (ab) X 2.00 (ae) X 1.50 (ad)立方毫米，第二块晶体5的尺寸为 5.00 (ij) X 2.00 (il) X1.50 (im)立方毫米。
[0027]【具体实施方式】三:本实施方式是对【具体实施方式】一的进一步说明，步骤一中所用钽铌酸钾晶体的居里温度为20摄氏度，晶体温度为22摄氏度。
[0028]【具体实施方式】四:本实施方式是对【具体实施方式】一的进一步说明，步骤三中在钽铌酸钾晶体表面涂银胶作为电极或镀金属钛作为电极，这样可以保证在外电场的作用下，通过二次电光效应，在电场方向上产生线性变化的折射率梯度。
[0029]【具体实施方式】五:本实施方式是对【具体实施方式】一的进一步说明，步骤五中所用激光器为是半导体激光器，它输出光的波长为532.0纳米,光强为1.00毫瓦。
[0030]【具体实施方式】六:本实施方式是对【具体实施方式】的进一步说明，步骤五中所用激光器为是氦-氖激光器，它输出光的波长为632.8纳米,光强为1.00毫瓦。
[0031]【具体实施方式】七:本实施方式是对【具体实施方式】一和【具体实施方式】五的进一步说明，【具体实施方式】一的步骤五中第一块晶体4的两个相对应的abhe和cdfg面及第二块晶体5的两个相对应的ijkl和mnop面之间施加外电场为600V/mm,偏振方向平行于y轴电场方向的偏振成分2和偏振方向平行于X轴方向的偏振成分3偏离未施加外电场时光束6传播方向1.7度。
[0032]【具体实施方式】八:本实施方式是对【具体实施方式】一和【具体实施方式】五的进一步说明，【具体实施方式】一的步骤五中第一块晶体4的两个相对应的abhe和cdfg面及第二块晶体5的两个相对应的ijkl和mnop面之间施加外电场为1100V/mm,偏振方向平行于y轴电场方向的偏振成分2和偏振方向平行于X轴方向的偏振成分3偏离未施加外电场时光束6传播方向1.9度。
[0033]【具体实施方式】九:本实施方式是对【具体实施方式】一和【具体实施方式】六的进一步说明，【具体实施方式】一的步骤五中第一块晶体4的两个相对应的abhe和cdfg面及第二块晶体5的两个相对应的ijkl和mnop面之间施加外电场为1200V/mm,偏振方向平行于y轴电场方向的偏振成分2和偏振方向平行于X轴方向的偏振成分3偏离未施加外电场时光束6传播方向1.8度。
[0034]【具体实施方式】十:结合图2说明本【具体实施方式】，本【具体实施方式】与【具体实施方式】一的不同点是:将两块晶体用一块晶体替代，具体过程如下:
步骤一、将一块利用提拉法生长出的居里温度在室温附近(温度在10-30摄氏度范围)的钽铌酸钾晶体沿[100]、[010]和[001]晶轴方向切割成长方体，之后对各个面进行抛光。
[0035]步骤二、将晶体的[100]、[010]和[001]晶轴与直角坐标系的x，y, z轴相对应，沿z轴方向依次放置，这时z轴为整个光学系统中晶体的光学对称轴，将晶体从垂直于z轴方向平分成两部分，分别命名为晶体前部分9、晶体后部分10。沿z值增大方向依次为晶体前部分9、晶体后部分10。
[0036]步骤三、分别在晶体前部分9的两个相对应的a, b, h, g'面和e' f' l' k'面与晶体后部分10的两个相对应的b, c cl' e面和h, i, j, k,面镀上金属电极并引出金属导线，为施加外电场做准备，并使得施加在晶体前部分和晶体后部分上的外电场方向相互垂直。
[0037]步骤四、通过控制环境温度，使得晶体的温度高于晶体从铁电相到顺电相的居里温度1-20摄氏度度范围。
[0038]步骤五、当需要外界激光I照射时，晶体前部分9的两个相对应的a, h' h' g'面和e' f' ? k'面及晶体后部分10的两个相对应的b, c d, e'面和h, i, j' k'面之间不施加外电场，即V=0，由于晶体的折射率不发生变化，所以从被探测目标来的光沿着z轴正方向从a, g' ? f'面入射到晶体前部分9上，透过晶体前部分9和晶体后部分10后，沿z轴方向出射；当需要激光I照射时，在晶体前部分9的两个相对应的a b, h, g'面和e, f, I, k,面及晶体后部分10的两个相对应的b, c d, e'面和h, i, j' k'面之间施加外电场，即V古O时，在外电场的作用下，晶体通过二次电光效应产生线性变化的折射率梯度。对于晶体前部分9来说,外界激光I中偏振方向平行于y轴的偏振成分7,通过二次电光效应在y方向上产生较大线性变化的折射率梯度，偏振方向平行于I轴的偏振成分7在传播过程中将不断偏转，最终偏转离开原传播方向，从侧面出射；外界激光I中偏振方向平行于X轴的偏振成分8，由于其在透过晶体前部分9时，相对应的线性变化折射率梯度较小，因此其偏转角度很小，最终，偏振方向平行于y轴电场方向的偏振成分7和偏振方向平行于X轴方向的偏振成分8分开。所以通过晶体前部分9后偏振方向平行于y轴的偏振成分7偏离未加外电场时的方向，实现X轴方向的偏转，而偏振方向平行于X轴的偏振成分8的偏转角度很小,这样只有偏振方向平行于X轴的偏振成分8照射到晶体后部分10上，这时由于晶体后部分10施加的外电场平行于X轴，所 以在外电场作用下偏振方向平行于X轴的偏振成分8会实现y轴方向的偏转，不再会有激光沿原方向传播。
[0039]【具体实施方式】十一:本实施方式是对【具体实施方式】十的进一步说明，步骤一中所用晶体前部分9的尺寸为5.0 (a, b, ) X 3.50 (a, g' ) X 3.350 (a, f,)立方毫米，晶体后部分 10 的尺寸为 2.50(1/ C ) X 3.50 (b' l./ ) X 3.50(1/ e')立方毫米。
[0040]【具体实施方式】十二:本实施方式是对【具体实施方式】十的进一步说明，步骤一中所用钽铌酸钾晶体的居里温度为20摄氏度，晶体温度为22摄氏度。
[0041]【具体实施方式】十三:本实施方式是对【具体实施方式】十的进一步说明，步骤三中在钽铌酸钾晶体表面镀金属钛作为电极，这样可以保证在外电场的作用下，通过二次电光效应，在电场方向上产生线性变化的折射率梯度。
[0042]【具体实施方式】十四:本实施方式是对【具体实施方式】十的进一步说明，步骤五中所用激光器为是半导体激光器，它输出光的波长为532.0纳米,光强为1.00毫瓦。
[0043]【具体实施方式】十五:本实施方式是对【具体实施方式】十的进一步说明，步骤五中所用激光器为是氦-氖激光器，它输出光的波长为632.8纳米,光强为1.00毫瓦。
[0044]【具体实施方式】十六:本实施方式是对【具体实施方式】十和【具体实施方式】十四的进一步说明，步骤五中晶体前部分9的两个相对应的a b, h, g'面和e, f, I, k,面及晶体后部分的两个相对应的b c d e面和h i j k面之间施加外电场为600V/mm,偏振方向平行于y轴电场方向的偏振成分7和偏振方向平行于X轴方向的偏振成分8偏离未施加外电场时的光束11传播方向1.7度。
[0045]【具体实施方式】十七:本实施方式是对【具体实施方式】十和【具体实施方式】十四的进一步说明，步骤五中晶体前部分9的两个相对应的a, b, h, g'面和e f ? k'面及晶体后部分的两个相对应的b c d e面和h i j k面之间施加外电场为1100V/mm,偏振方向平行于y轴电场方向的偏振成分7和偏振方向平行于X轴方向的偏振成分8偏离未施加外电场时的光束11传播方向1.9度。
[0046]【具体实施方式】十八:本实施方式是对【具体实施方式】十和【具体实施方式】十五的进一步说明，步骤五中晶体前部分9的两个相对应的a b, h, g'面和e, f, I, k,面及晶体后部分的两个相对应的k C cT e1面和i1 ^ k1面之间施加外电场为1200V/mm，偏振方向平行于y轴电场方向的偏振成分7和偏振方向平行于X轴方向的偏振成分8偏离未施加外电场时的光束11传播方向1.8度。
【权利要求】
1.利用电控二次电光效应实现入射光偏转的光开关方法，其特征在于所述方法步骤如下: 步骤一、将两块利用提拉法生长出的钽铌酸钾OOVxNbxO3;简称KTN)晶体沿[100]、[010]和[001]晶轴方向切割成长方体，之后对各个面进行抛光； 步骤二、将两块晶体的[100]、[010]和[001]晶轴与直角坐标系的x，y，Z轴相对应，z轴为整个光学系统中两块晶体的光学对称轴，沿z值增大方向依次为第一块晶体、第二块晶体； 步骤三、分别在第一块晶体的两个相对应的平行于x-z面的表面和第二块晶体的两个相对应的平行于y-ζ面的表面上镀上金属电极并引出金属导线，使得施加在第一块晶体和第二块晶体上的外电场方向相互垂直； 步骤四、通过控制环境温度，使得晶体的温度高于晶体从铁电相到顺电相的居里温度1-20摄氏度范围内； 步骤五、当需要外界激光照射时，两块晶体上不施加外电场，激光沿z轴正方向入射，直接透过两块晶体；当不需要外界激光照射，在第一块晶体和第二块晶体上施加外电场，在外电场的作用下，外界激光通过第一块晶体时，外界激光中偏振方向平行于y轴的偏振成分将偏离未加电场时的方向，实现X轴方向的偏转，外界激光中偏振方向平行于X轴的偏振成分照射到第二块晶体上，实现ι轴方向的偏转。
2.根据权利要求1所述的利用电控二次电光效应实现入射光偏转的光开关方法，其特征在于所述步骤一中，所用钽铌酸钾晶体的居里温度为20摄氏度，晶体温度为22摄氏度。
3.根据权利要求1所述的`利用电控二次电光效应实现入射光偏转的光开关方法，其特征在于所述步骤三中，在钽铌酸钾晶体表面涂银胶作为电极或镀金属钛作为电极。
4.根据权利要求1所述的利用电控二次电光效应实现入射光偏转的光开关方法，其特征在于所述步骤五中，所用激光器为是半导体激光器或氦-氖激光器。
5.根据权利要求1所述的利用电控二次电光效应实现入射光偏转的光开关方法，其特征在于所述步骤五中，施加外电场为600V/mm,偏振方向平行于y轴电场方向的偏振成分和偏振方向平行于X轴方向的偏振成分偏离未施加外电场时光束传播方向1.7度。
6.利用电控二次电光效应实现入射光偏转的光开关方法，其特征在于所述方法步骤如下: 步骤一、将一块利用提拉法生长出的钽铌酸钾晶体沿[100]、[010]和[001]晶轴方向切割成长方体，之后对各个面进行抛光； 步骤二、将晶体的[100]、[010]和[001]晶轴与直角坐标系的X，y, Z轴相对应，沿Z轴方向依次放置，z轴为整个光学系统中晶体的光学对称轴，将晶体从垂直于z轴方向平分成两部分，分别命名为晶体前部分，晶体后部分，沿z值增大方向依次为晶体前部分、晶体后部分； 步骤三、分别在晶体前部分的两个相对应的平行于x-z面的表面和晶体后部分的两个相对应的平行于y-ζ面的表面上镀上金属电极并引出金属导线，使得施加在晶体前部分和晶体后部分上的外电场方向相互垂直； 步骤四、通过控制环境温度，使得晶体的温度高于晶体从铁电相到顺电相的居里温度1-20摄氏度范围内；步骤五、当需要外界激光照射时，晶体上不施加外电场，激光沿Z轴正方向入射，直接透过两部分晶体；当不需要外界激光照射，在晶体前部分和晶体后部分上施加外电场，在外电场的作用下，外界激光通过晶体前部分时，外界激光中偏振方向平行于y轴的偏振成分将偏离未加电场时的方向，实现X轴方向的偏转，从侧面出射，外界激光中偏振方向平行于X轴的偏振成分照射到晶体后部分上，实现I轴方向的偏转。
7.根据权利要求6所述的利用电控二次电光效应实现入射光偏转的光开关方法，其特征在于所述步骤一中，所用钽铌酸钾晶体的居里温度为20摄氏度，晶体温度为22摄氏度。
8.根据权利要求6所述的利用电控二次电光效应实现入射光偏转的光开关方法，其特征在于所述步骤三中，在钽铌酸钾晶体表面镀金属钛作为电极。
9.根据权利要求6所述的利用电控二次电光效应实现入射光偏转的光开关方法，其特征在于所述步骤五中，所用激光器为是半导体激光器或氦-氖激光器。
10.根据权利要求7所述的利用电控二次电光效应实现入射光偏转的光开关方法,其特征在于所述步骤五中，施加外电场为600V/mm,偏振方向平行于y轴电场方向的偏振成分和偏振方向平行于X轴方 向的偏振成分偏离未施加外电场时的光束传播方向1.7度。
【文档编号】G02F1/03GK103605217SQ201310618933
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】宫德维, 周忠祥 申请人:哈尔滨工业大学