CN102269883A - 以氧化碲为声光介质的横波声光器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以氧化碲为声光介质的横波声光器件，包括表电极、换能器、键合层和声光介质，换能器通过键合层粘接于声光介质表面，表电极镀于换能器表面；所述声光介质为氧化碲晶体，换能器为铌酸锂，铌酸锂厚度方向与Y轴的夹角θ为163±5°。本发明在相同工艺条件下，分别使用X切铌酸锂和163±5°Y切铌酸锂在氧化碲晶体上制作横波声光器件，在相同温度范围下，163±5°Y切铌酸锂产生的裂纹约为X切铌酸锂的五分之一，大幅提高了氧化碲横波声光器件的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及声光器件，尤其是一种用于激光***、适合光谱成像或光谱分析的宽带声光可调滤光器、声光偏转器等横波声光器件，本声光器件以氧化碲为声光介质，属于声光仪器技术领域。
背景技术
氧化碲晶体是一种性能优良的声光互作用介质（声光介质），利用它可以制作声光可调滤光器、声光偏转器、声光调制器、声光Q开关等声光器件。声光器件主要由表电极、换能器、键合层、声光互作用介质、匹配网络、高频插座等组成。高频插座通过引线与匹配网络连接，表电极设于换能器表面，声光介质与换能器之间通过键合层连接。射频信号经高频插座、匹配网络、金丝（或硅铝丝）传输到换能器表电极上，换能器把射频信号转化为超声波传输到声光互作用介质内,在介质内形成折射率光栅，入射光与折射率光栅发生声光互作用，产生衍射光。
目前以氧化碲为声光介质制作声光可调滤光器、声光偏转器等横波声光器件时，都是使用X切铌酸锂（其厚度方向为X轴）做换能器，它将射频信号转化为横波传输到声光互作用介质氧化碲内。X切铌酸锂换能器的机电耦合系数较高，为0.68，但是它和氧化碲晶体的膨胀系数差异较大，当工作温度范围较宽时，由于热胀冷缩的缘故，X切铌酸锂换能器将产生裂纹，严重时会把氧化碲晶体拉裂，导致器件损坏。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种即使在较宽温度范围内使用也不会损坏器件的以氧化碲为声光介质的横波声光器件。
本发明解决上述问题的技术手段是这样的：以氧化碲为声光介质的横波声光器件，包括表电极、换能器、键合层和声光介质，换能器通过键合层粘接于声光介质表面，表电极镀于换能器表面；所述声光介质为氧化碲晶体，换能器为铌酸锂，铌酸锂厚度方向与Y轴的夹角θ为163±5°。
进一步地，铌酸锂厚度方向与Y轴的夹角θ为163°。
所述铌酸锂换能器被切割成多段再通过键合层粘接于声光介质上。这样随着铌酸锂换能器长度的减小，进一步降低了产生裂纹的可能性。
相比现有技术，本发明的积极效果是：
1、在相同工艺条件下，分别使用X切铌酸锂和163±5°Y切铌酸锂在氧化碲晶体上制作横波声光器件，在相同温度范围下，163±5°Y切铌酸锂产生的裂纹约为X切铌酸锂的五分之一，大幅提高了氧化碲横波声光器件的可靠性。
2、当选用的键合层材料为含铟的合金，且铟的含量不低于20%时，合金材料较软，使用163°Y切铌酸锂制作的氧化碲声光器件即使在工作温度范围很宽时，比如温度范围为-65℃～+85℃，163°Y切铌酸锂也不会产生裂纹。
3、将铌酸锂换能器切割成多段时，这样随着铌酸锂换能器长度的减小，进一步降低了产生裂纹的可能性。
附图说明
图1本发明结构示意图。
图2本发明铌酸锂换能器切向示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明高可靠声光器件,包括由氧化碲晶体制作的横波声光介质7，在声光介质7上设有用于粘接换能器1、3、5的键合层6，换能器通过键合层6设在声光介质7上。本实施例换能器1、3、5被切割成三段粘接与声光介质7上，在其中换能器3上镀有表电极2，换能器5上镀有表电极4。本发明三段换能器都是用同种铌酸锂8制作的，其厚度方向与Y轴的夹角θ为163±5°，如图2所示，优选163°。
粘贴在氧化碲声光介质7上的换能器被分成了多段，这样随着铌酸锂换能器长度的减小，温度变化引起的膨胀量也会减小，进一步降低了产生裂纹的可能性。每段换能器的厚度相同，也可以不相同。
当键合层6选用含铟的合金材料（铟的含量不少于20%）时，由于其硬度较低，使用163°Y切铌酸锂制作的氧化碲声光器件即使在工作温度范围很宽时，比如温度范围为-65℃～+85℃，163°Y切铌酸锂也不会产生裂纹。
实施例选用163°Y切铌酸锂（其厚度方向与Y轴的夹角为163°）作换能器，虽然它的机电耦合系数比X切铌酸锂略低，为0.62，但是它的膨胀系数和氧化碲晶体差异较小，在同等条件下，163°Y切铌酸锂产生的裂纹约为X切铌酸锂的五分之一，这就大幅提高了氧化碲声光器件的可靠性。
传统的以氧化碲为声光介质制作声光可调滤光器、声光偏转器等横波声光器件时，都是使用X切铌酸锂（其厚度方向为X轴）做换能器，这是因为X切铌酸锂的机电耦合系数较高（达到了0.68）。在同等制作和测试条件下，驱动使用X切铌酸锂的氧化碲声光器件的电功率更低。因此，人们都选用X切铌酸锂做横波声光器件的换能器，而没有进行其它方向的考虑。这是因为人工晶体具有各向异性的特点，不同方向性能差异很大，在现有技术中，作为定向思维，本领域技术人员已经认可了只能使用X切铌酸锂做换能器，认为这是最适合的。
镀有表电极的两换能器3、5可以分别独立工作，也可以同时工作。
工作方式1：射频信号传输到表电极2上，换能器3吸收射频信号，并把射频信号转化为超声波传输到声光介质7内,在声光介质7内形成折射率光栅，穿过声光介质7的光波与折射率光栅发生声光互作用，产生衍射光。
工作方式2：射频信号传输到表电极4上，换能器5吸收射频信号，并把射频信号转化为超声波传输到声光介质7内,在声光介质7内形成折射率光栅，穿过声光介质7的光波与折射率光栅发生声光互作用，产生衍射光。
工作方式3：射频信号同时传输到表电极2和表电极4上，换能器3和换能器5同时吸收射频信号，并把射频信号转化为超声波传输到声光介质7内,在声光介质7内形成折射率光栅，穿过声光介质的光波与折射率光栅发生声光互作用，产生衍射光。
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。
Claims (5)
1. 以氧化碲为声光介质的横波声光器件，包括表电极、换能器、键合层和声光介质，换能器通过键合层粘接于声光介质表面，表电极镀于换能器表面；所述声光介质为氧化碲晶体，换能器为铌酸锂，其特征在于：铌酸锂厚度方向与Y轴的夹角θ为163±5°。
2.根据权利要求1所述的以氧化碲为声光介质的横波声光器件，其特征在于：铌酸锂厚度方向与Y轴的夹角θ为163°。
3.根据权利要求1或2所述的以氧化碲为声光介质的横波声光器件，其特征在于：所述铌酸锂换能器被切割成多段再通过键合层粘接于声光介质上。
4.根据权利要求1或2所述的以氧化碲为声光介质的横波声光器件，其特征在于：所述键合层材料为含铟的合金。
5.根据权利要求4所述的以氧化碲为声光介质的横波声光器件，其特征在于：所述含铟的合金中铟的含量不低于20%。
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