声光偏转器类型介绍

声光偏转器及其应用(三)

福晶科技与声光偏转器

在《声光偏转器及其应用连载二：声光偏转器的优势和应用》一文中，我们了解到声光偏转器广泛应用于频谱分析、光束控制、图像扫描和显微成像等诸多领域。在面对不同的应用和需求时，我们需要不同类型和性能参数的声光偏转器来实现其功能。

声光偏转器类型

1正常声光偏转器与反常声光偏转器

按入射光与衍射光的偏振特性对布拉格衍射进行区分，可分为正常布拉格衍射与反常布拉格衍射两类，所以偏转器也可以分为正常声光偏转器与反常声光偏转器两类。

正常声光偏转器衍射光与入射光偏振状态相同，因而折射率也相同，入射光是o光，则衍射光也是o光，正常声光效应一般由超声纵波引起;反常声光偏转器中衍射光偏振方向与入射光不同，折射率也不同，入射光是o光，则衍射光为e光，反常声光效应一般由切边波引起，而利用TeO2晶体中的慢切变波实现反常声光衍射是目前性能最好的声光偏转器之一[1]。

沿TeO2[110]方向传播的慢切变波声速只有616m/s，是一般晶体中声速的1/5到1/10，这样小的声速也给反常声光偏转器的性能带来了很多优势：

第一，声光器件特征长度与声波长平方成正比，同声波频率下即与声速成正比，特征长度将会伴随声速的变化而减小至原来的数十倍，器件尺寸可以做的极小，却很容易进入布拉格衍射区;

第二，声光优值与声速三次方成反比，声速缩小5-10倍，声光优值M2将扩大数百倍，反常声光器件可以使用极小的驱动功率获得很大的衍射效率;

第三，扫描角和扫描速率与声速成反比，也会增大5-10倍，这对于大面积扫描来说有极大的优势。

2单片结构声光偏转器与超声跟踪声光偏转器

声光偏转器按换能器片数的多少可以分为单片结构与多片结构两大类，单片结构中换能片产生的超声波传播方向固定不变，称为非超声跟踪偏转器;多片结构中各换能片产生的超声波进行干涉叠加，使得合成的超声波传播方向能随声频率而变化，称为超声跟踪偏转器[2]。

如图3.1(a)所示，在单片结构的声光偏转器中，换能器激发的超声主方向a是固定的，并且沿换能器晶面法线方向，这说明此时的工作频带范围，并不能保证a与满足动量匹配条件的声波矢量方向b始终保持一致，只能在某一特定频率处声方向一致，超声利用率比较低，也会造成在换能器尺寸选择上进入布拉格衍射区与布拉带宽相矛盾。

为了克服单片式的缺点，使得超声主方向a能随频率变化，自动跟踪起作用的超声b方向，将换能器分为多片，使a由多个换能片激发超声波相干叠加，就像衍射光栅中主极大谱线的方向随光波长而变，超声主方向也随声波长，即声频率而变化;可用一个驱动电源，通过不同的连接方式实现相邻两换能片间不同的位相差。如图3.1(b)所示，这样设计不仅能保证倍频程带宽条件，还可以大大调高换能器长度[3-4]。

图3.1 (a)单片式声光偏转器

图3.1(b)多片式超声跟踪偏转器

福晶科技与声光偏转器

声光偏转器的研制涉及电、声、光等多学科内容，是一类复杂的光学功能元器件。福晶科技通过多年的研究及积累，已建立起涵盖声光偏转器设计开发、性能仿真、晶体生长，精密加工、器件封装以及质量控制的完善体系。

1福晶科技的声光偏转器使用自主生长的TeO2和LiNbO3晶体分别作为声光介质和压电换能器。通过先进的晶体生长和抛光加工工艺保证了声光介质和换能器的高光学、电学品质，使其偏转器具有低插入损耗、高损伤阈值，以及高的全扫描角范围内衍射效率和功率一致性的优势。

2福晶科技基于三十多年深厚的光学加工积累，在高损伤镀膜和高质量压焊等重点工艺上形成了独特的优势，保障了声光偏转器的优越性能;通过不断打磨高效的生产流程、精确的品质控制，确保了在批量生产过程中，产品优异的一致性，所制作的一维、二维及双射频声光偏转器产品性能优异、可靠性高。

3通过丰富的研究及技术迭代，福晶科技不仅能够提供多品类常规声光偏转器件，同时也具备特殊声光偏转器件的设计和加工能力。福晶科技的器件研发团队在大带宽实现、反常器件设计和超声跟踪问题上有丰富的经验，在推进高衍射效率、大偏转角以及大孔径声光偏转器件的研发上，不断取得突破，同时建立了该系列产品更加完善的应用模型。

声光器件具有体积小、重量轻、调制深度大、长期稳定性好等诸多特点。随着激光技术的不断发展，应用创新的持续开发，声光器件在光场调控方面的能力将进一步被挖掘。

未来，福晶仍将致力于向市场推出性能更好的声光器件，与客户分享更多声光技术的研发成果，共同推进激光应用技术的迭代，让激光实现更多可能。

审核编辑：汤梓红