1 合肥工业大学特种显示与成像技术安徽省技术创新中心，特种显示技术国家工程实验室，光电技术研究院，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
传统具有单片换能器结构的声光偏转器存在布拉格带宽与衍射效率的权衡关系。为了增加布拉格带宽而又不降低衍射效率，提出一种基于双片锯齿电极的换能器结构的声光偏转器。首先采用双片换能器结构实现超声跟踪，使超声波方向能随频率改变，提高布拉格带宽。在此基础上应用锯齿形电极增大超声波的发散程度，进一步提高布拉格带宽。仿真结果表明，电极的锯齿边缘使声波波动性增大，即增大了超声波的发散程度。实验结果表明，在相同实验条件下，具有双片锯齿电极换能器结构的声光偏转器的3 dB带宽比单片矩形电极换能器结构的声光偏转器高。
声光偏转器 超声跟踪 锯齿电极 布拉格带宽 衍射效率 光学学报
2023, 43(20): 2023002
1 山西大学 光电研究所 量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
2 山西大学 极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
由于TeO2声光偏转器（Acousto-optic deflector, AOD）具有超快的扫描速度、较宽的布拉格带宽以及大范围的偏转角度等优点，可以及时地改变光镊的位置，因此是获得无缺陷原子阵列的重要工具，在量子计算与模拟中具有重要的作用。但是，当声光偏转器输入含有多频率成分的信号时，会出现频率之间相互调制，导致衍射效率降低，出现不需要的衍射光且得到的衍射光强度分布不均匀等问题。基于此，对多个频率之间的相互调制过程进行了分析，通过对模型的计算分析得到了抑制频率互调的相位条件，并通过实验进行验证，再进行强度优化后得到强度分布相对均匀的光镊阵列。之后对互调过程进行仿真模拟，仿真结果显示与实验测量结果基本符合。对光镊阵列的参数测试显示，聚焦光镊的腰斑为1.5 μm，现有实验光路可获得间距3 μm的22×22的光镊阵列，满足中性原子阵列的实验需求。
红外与激光工程
2023, 52(7): 20230128
利用超表面实现对光的操控是光学领域的研究热点之一。设计了一种U型单元结构，通过将结构以斜对称的方式放置并改变结构的几何参数，实现了透射光从0到2π的相移；采用线偏振光、左旋偏振光和右旋偏振光作为入射光，通过结构优化实现了具有偏振不依赖性的光束异常折射的光束偏转器，其折射角为22.4°，并探讨了超透镜的功能，为超表面的应用提供了参考。
表面光学 超表面 光束偏转器 超透镜 偏振不依赖性 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1924001
1 中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
2 中央军委装备发展部军事代表局驻重庆地区军事代表室, 重庆 400060
该文介绍了一种具有抗静电设计的高频声光偏转器。该高频声光偏转器随着工作频率的提高, 其使用的换能器厚度越来越薄, 击穿电压越来越低, 因此, 在运输和使用过程中易受到静电损伤。该文通过在器件内设计防止换能器积累电荷的静电放电回路, 解决了高频声光器件超薄换能器被静电损伤的问题, 消除了静电放电问题的发生。结果表明, 制作的高频声光偏转器样品通过了8 000 V的静电实验, 取得了良好的效果。
抗静电 声光偏转器 换能器 antistatic acoustooptic deflector transducer
1 清华大学 电子工程系 北京信息科学与技术国家研究中心, 北京 100084
2 清华大学 柔性电子技术研究中心, 北京 10084
3 浙江清华柔性电子技术研究院 柔性智能光电子技术研究所, 浙江 嘉兴 314006
设计了一种适合集成的基于介质超表面的透射式光束偏转器, 可在1 550 nm附近的红外波段实现大角度偏转, 同时具有宽光谱、高效率的优势。根据广义斯涅尔定律设计并优化了光束偏转器的结构, 由横截面为梯形的非晶硅纳米柱周期性排列在石英玻璃衬底上构成, 相比于传统超表面采用多个纳米柱实现离散的相位梯度, 梯形纳米柱形成的连续相位梯度可以获得更好的偏转特性。利用时域有限差分算法对光束偏转器的效率、偏转角、宽光谱和入射角度依赖性等性能进行了仿真分析, 采用电子束光刻等工艺制备加工出上述器件并进行了测试。仿真结果表明: 偏转器在1 350~1 650 nm波段均具备良好的偏转特性, 平均透射率高于87%, 平均偏转率为81%; 器件在1 550 nm处实现了42.8°的大偏转角, 透射率为84%, 偏转率为80%, 且允许入射角度在-10°~5°变化。实验测试结果表明: 对于1 550 nm波长, 光束偏转角度在41°附近, 器件透射率约为76%, 约35%的入射光偏转到目标角度。上述方案为近红外超表面器件的设计提供了新的思路, 实现了效率、偏转角和适用波长的优化, 透射式光路更加适合集成, 应用潜力更大。
近红外 宽光谱、大偏转角 光束偏转器 介质超表面 梯形纳米柱 near-infrared broadband and large deflection angle beam deflector dielectric metasurface trapezoidal nanopillars
设计了一种四电极八边形结构的铌酸锂电光偏转器。仿真分析了四电极八边形结构和理想电极结构偏转器的电场分布特性,讨论了结构参数对偏转器电场分布、场强梯度和有效通光口径比的影响,并给出了四电极八边形偏转器结构参数的选取方法。仿真结果表明,在相同的晶体和施加电压下,近轴区域内四电极八边形结构与理想电极结构偏转器的电场分布一致,场强误差小于10%。根据分析结果,制备了八边形铌酸锂晶体电光偏转器。实验结果表明,该偏转器的偏转灵敏度为0.312 μrad/V,与理论计算结果(0.340 μrad/V)相吻合。
电光器件 电光偏转器 电场分析 电光效应 电场强度梯度 偏转灵敏度 激光与光电子学进展
2020, 57(15): 152302
齐鲁工业大学(山东省科学院)新材料研究所, 山东 济南 250014
钽铌酸钾(KTN)电光偏转器件具有角度大、电压低、无惯性和体积小等优点,近年来获得广泛关注。回顾了国内外KTN晶体器件及其应用的研究现状,阐述了基于该晶体空间电荷、组分梯度和温度梯度的电光偏转的基本原理,讨论了器件的特征参数和偏转性能的主要影响因素,介绍了几种基于KTN电光偏转的元器件及应用实例,总结了目前需要解决的问题及未来的发展趋势。
材料 偏转器 钽铌酸钾 电光效应 空间电荷 激光与光电子学进展
2020, 57(7): 071609
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光通信与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
在自由空间相干光通信的精跟踪系统中, 利用光纤章动或快反镜章动探测角度误差具有降低损耗、简化系统结构等优势, 但这两种方法都需要引入机械运动部件。为此, 提出了利用声光偏转器实现无机械扫描的信号光角度误差的提取方法, 建立了提取角度误差的理论模型, 分析了可能的误差来源, 搭建了一套验证探测角度误差的系统, 测量精度优于1/10信号光发散角, 不会影响后续的相干解调。
光通信 相干 精跟踪 章动 角度误差 声光偏转器 中国激光
2018, 45(10): 1006001
1 河南理工大学机械与动力工程学院, 河南 焦作 454000
2 中国科学院光电技术研究所自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
提出了一种应变反馈式压电驱动光学偏转器。首先介绍压电光学偏转器的机械结构及内部组成原理, 光学偏转器内部集成两个应变反馈式压电驱动器, 来实现对镜面的驱动及其角位移测量。然后自准直仪用于校准偏转器, 获得的偏转精度为0.05′, 并进行一系列开闭环实验以验证定位和跟踪性能。实验结果表明：在开环模式下, 30 min的定位时间内出现12.60%的蠕变, 对变幅值三角波的偏转跟踪误差占偏转量程的13.70%；在闭环模式下, 蠕变基本得到消除, 对变幅值三角波的偏转跟踪误差占偏转量程的4.31%。因此所设计的压电光学偏转器结构合理, 性能稳定, 具有较好的工程应用价值。
光学器件 应变反馈 压电光学偏转器 迟滞 蠕变 激光与光电子学进展
2017, 54(8): 082301
1 深圳大学教育部/广东省光电子器件与系统重点实验室, 广东 深圳 518060
2 深圳大学信息工程学院, 广东 深圳 518060
为了满足飞秒变像管扫描相机对偏转器的特殊要求，设计了一种应用于高速扫描相机的行波偏转器。根据Finch的行波偏转器设计理论，简化设计流程并利用HFSS软件建立偏转器模型，模拟并求解了行波偏转器的高频信号传播特性和通频带宽，通过电磁波相速度与电子束飞行速度的匹配确定了行波偏转器基本结构参数，并优化设计了一种适合应用于具有10 kV电子能量高速扫描相机的行波偏转器。所设计行波偏转器长度为44 mm，板间距为4 mm，通频带宽为4 GHz，偏转灵敏度为119.8 mm/kV。结合现有的高速扫描相机对此行波偏转器进行了测试实验，测试结果表明，设计结果准确可靠，设计方法得当。该研究为变像管扫描相机的行波偏转器设计提供了有效途径，缩短了高时间分辨扫描相机的研发周期。
超快光学 电子光学器件 行波偏转器 条纹相机 变像管 激光与光电子学进展
2017, 54(4): 043201
