高消光比光纤声光移频器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及声光器件，具体是一种高消光比光纤声光移频器。
[0002]
【背景技术】
[0003] 光纤声光移频器由于插入损耗低、移频精度高、频率稳定度好、体积小、无移动部 件等众多优点，广泛应用于激光多普勒测速、光纤水听器等激光相干探测领域。
[0004] 消光比指光纤声光器件在有无射频信号时输出光功率的比值，用dB表示，它是光 纤声光移频器的一个重要指标。图1是现有单套光纤声光移频器光路结构示意图，在声光 块体3两侧分别设有输入光纤准直器1和输出光纤准直器2,两光纤准直器接收角为α，在 现有结构中，即使无射频信号时，仍然会有部分入射光λ。进入输出光纤准直器2,从而制约 了消光比的进一步提高，一般指标为50dB左右。而激光相干探测对探测精度的要求越来越 高，现今一般的光电探测器接收灵敏度都在_90dB以上，按50dB左右的消光比，单套光纤声 光移频器的消光比已无法满足整个系统的探测精度要求，因此系统多采用两套光纤声光移 频器串联的模式来实现高消光比，而这一方面增大了系统体积，降低了集成性，另一方面也 降低了系统可靠性。
[0005]
【发明内容】
[0006] 针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种高消光比的光纤声光 移频器，本发明在满足系统结构紧凑的前提下，提高了光纤声光移频器的消光比，满足激光 探测系统探测精度要求。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 高消光比光纤声光移频器，包括输入光纤准直器、输出光纤准直器、声光块体、射频输 入端口、匹配电路和外壳；输入光纤准直器、输出光纤准直器、声光块体、射频输入端口和匹 配电路安装在外壳内；其特征在于：所述输入光纤准直器和输出光纤准直器位于声光块体 同一侧并平行设置，在声光块体另一侧设有三棱镜，三棱镜用于接收输入光纤准直器输入 光λ。在通过声光块体时产生的1级衍射光λi，并将1级衍射光λi经过两次反射后以相 同的角度反向进入声光块体，输出光纤准直器用于接收1级衍射光λi通过声光块体时产 生的衍射光入2。
[0008] 与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果： 1.本发明通过三棱镜反射实现了两次移频，且〇级光λ。由于未被三棱镜反射无法被 输出光纤准直器所接收，从而实现了超高消光比，满足激光探测系统探测精度要求。
[0009] 2.本结构属于单套光纤声光移频器，且输入光纤准直器和输出光纤准直器位于声 光块体同一侧，具有尺寸小、结构紧凑、集成度高、可靠性高、插入损耗小的优点。
[0010]
【附图说明】
[0011] 图1-现有单套光纤声光移频器光路结构示意图。
[0012] 图2-本发明高消光比光纤声光移频器结构示意图。
[0013] 图3-本发明高消光比光纤声光移频器光路结构示意图。
[0014]
【具体实施方式】
[0015] 以下结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细描述。
[0016] 基于系统探测精度和集成性、可靠性需要，本发明通过重新设计，利用一套光纤声 光移频器实现了超高消光比。具体结构参见图2和图3,从图上可以看出，本发明高消光比 光纤声光移频器，由输入光纤准直器1、输出光纤准直器2、声光块体3、三棱镜4、射频输入 端口 5、匹配电路6、外壳7组成。输入光纤准直器1、输出光纤准直器2、声光块体3、三棱镜 4、射频输入端口 5、匹配电路6安装在外壳7内，射频信号通过射频输入端口 5连接匹配电 路6,声光块体3通过引线焊接在匹配电路6上。
[0017] 从图3光路结构图可以看出，本发明光路结构由输入光纤准直器1、输出光纤准直 器2、三棱镜4、声光块体3、压电换能器8组成，压电换能器8安装在声光块体3通声面上。 光源输入光λ。通过输入光纤准直器1进入声光块体3,射频输入信号f。通过压电换能器8 进行电声转换后产生声波k进入声光块体3,当输入光λ。同声波k之间满足布拉格衍射矢 量匹配条件时，由于声光互作用效应产生1级衍射光λρ1级衍射光λi经过三棱镜4两次 反射后以相同的角度反向进入声光块体3,同声波k再次发生声光互作用，产生衍射光λ2 (λ2为λ1的1级衍射光)，衍射光λ2被输出光纤准直器2接收输出。0级光λ。由于未 被三棱镜4反射无法被输出光纤准直器2所接收，从而实现了超高消光比。示意图中输入 光入。、衍射光h、衍射光λ2之间的频率关系为λ1=λ0+f。，f。。
[0018] 本发明将光纤准直器输入端和输出端放置在同一侧，通过三棱镜反射二次移频过 滤掉输入〇级光，突破了以往光纤准直器输入输出端位于声光块体两端的设计方法，在不 影响移频效果的情况下实现了超高消光比，与目前两套光纤声光移频器串联实现超高消光 比的方式相比，本结构具有尺寸小、结构紧凑、可靠性高、插入损耗小的优点，满足了目前激 光相干探测系统对探测精度的需求。
[0019] 本发明0级光和衍射光之间夹角β=λ&/V，其中，λ是输入光波长，f。为射频输 入信号频率；V是声速。在夹角太小时，三棱镜4并不能起到反射λi而屏蔽λ。的作用，因 而需要一定分离夹角β。实际工作中，根据可分离夹角条件和各种声光材料性质，光纤声光 移频器移频频率应大于80MHz，即单次移频应大于40MHz。具体分析如下， 光纤准直器输出光发散角DA满足以下公式：
其中，a是光纤的纤芯直径，NA是光纤的数值孔径，BD是光纤准直器束腰直径。
[0020] 为使0级光和1级衍射光完全分离，应满足 β> 2DA 根据各种声光材料声速综合设计，得出移频应大于40MHz。
[0021] 同时经过分离后，三棱镜要屏蔽λ。，距离声光块体距离L需满足 L>L0=BD/β L0为临界距离，为保险起见，实际工作中，三棱镜距声光块体距离L> 1. 5L0,根据计算 结果和实际的工艺需要，本发明在实际调节中L取值为20mm-40mm。
[0022] 本发明采用光纤同端输入输出，通过声光块体产生一级衍射光进行一次移频，后 端通过三棱镜对一级衍射光进行反射处理，二次经过声光块体进行再移频输出，从而过滤 掉〇级光，实现超高消光比，且结构紧凑。
[0023] 本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施 方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不 同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案 所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【主权项】
1. 高消光比光纤声光移频器，包括输入光纤准直器、输出光纤准直器、声光块体、射频 输入端口、匹配电路和外壳；输入光纤准直器、输出光纤准直器、声光块体、射频输入端口和 匹配电路安装在外壳内；其特征在于：所述输入光纤准直器和输出光纤准直器位于声光块 体同一侧并平行设置，在声光块体另一侧设有三棱镜，三棱镜用于接收输入光纤准直器输 入光λ。在通过声光块体时产生的1级衍射光λi，并将1级衍射光λi经过两次反射后以 相同的角度反向进入声光块体，输出光纤准直器用于接收1级衍射光\1通过声光块体时 产生的衍射光入2。2. 根据权利要求1所述的高消光比光纤声光移频器，其特征在于：0级光和1级衍射 光λ之间夹角β=λ?νν，其中，λ是光波长，f。为射频输入信号频率；V是声速，f·。大于 40MHz〇
【专利摘要】本发明公开了一种高消光比光纤声光移频器，输入光纤准直器、输出光纤准直器、声光块体、射频输入端口和匹配电路安装在外壳内；输入光纤准直器和输出光纤准直器位于声光块体同一侧并平行设置，在声光块体另一侧设有三棱镜，三棱镜用于接收输入光纤准直器输入光λ0在通过声光块体时产生的1级衍射光λ1，并将1级衍射光λ1经过两次反射后以相同的角度反向进入声光块体，输出光纤准直器用于接收1级衍射光λ1通过声光块体时产生的衍射光λ2。本发明在满足系统结构紧凑的前提下，提高了光纤声光移频器的消光比，满足激光探测系统探测精度要求。
【IPC分类】G02F1/125, G02F1/11
【公开号】CN105425429
【申请号】CN201610010665
【发明人】吴畏, 王晓新, 刘伟, 高维松, 傅礼鹏
【申请人】中国电子科技集团公司第二十六研究所
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2016年1月8日