聲光偏轉器及其應用(三)

福晶科技與聲光偏轉器

在《聲光偏轉器及其應用連載二：聲光偏轉器的優勢和應用》一文中，我們了解到聲光偏轉器廣泛應用于頻譜分析、光束控制、圖像掃描和顯微成像等諸多領域。在面對不同的應用和需求時，我們需要不同類型和性能參數的聲光偏轉器來實現其功能。

聲光偏轉器類型

1正常聲光偏轉器與反常聲光偏轉器

按入射光與衍射光的偏振特性對布拉格衍射進行區分，可分為正常布拉格衍射與反常布拉格衍射兩類，所以偏轉器也可以分為正常聲光偏轉器與反常聲光偏轉器兩類。

正常聲光偏轉器衍射光與入射光偏振狀態相同，因而折射率也相同，入射光是o光，則衍射光也是o光，正常聲光效應一般由超聲縱波引起;反常聲光偏轉器中衍射光偏振方向與入射光不同，折射率也不同，入射光是o光，則衍射光為e光，反常聲光效應一般由切邊波引起，而利用TeO2晶體中的慢切變波實現反常聲光衍射是目前性能最好的聲光偏轉器之一[1]。

沿TeO2[110]方向傳播的慢切變波聲速只有616m/s，是一般晶體中聲速的1/5到1/10，這樣小的聲速也給反常聲光偏轉器的性能帶來了很多優勢：

第一，聲光器件特征長度與聲波長平方成正比，同聲波頻率下即與聲速成正比，特征長度將會伴隨聲速的變化而減小至原來的數十倍，器件尺寸可以做的極小，卻很容易進入布拉格衍射區;

第二，聲光優值與聲速三次方成反比，聲速縮小5-10倍，聲光優值M2將擴大數百倍，反常聲光器件可以使用極小的驅動功率獲得很大的衍射效率;

第三，掃描角和掃描速率與聲速成反比，也會增大5-10倍，這對于大面積掃描來說有極大的優勢。

2單片結構聲光偏轉器與超聲跟蹤聲光偏轉器

聲光偏轉器按換能器片數的多少可以分為單片結構與多片結構兩大類，單片結構中換能片產生的超聲波傳播方向固定不變，稱為非超聲跟蹤偏轉器;多片結構中各換能片產生的超聲波進行干涉疊加，使得合成的超聲波傳播方向能隨聲頻率而變化，稱為超聲跟蹤偏轉器[2]。

如圖3.1(a)所示，在單片結構的聲光偏轉器中，換能器激發的超聲主方向a是固定的，并且沿換能器晶面法線方向，這說明此時的工作頻帶范圍，并不能保證a與滿足動量匹配條件的聲波矢量方向b始終保持一致，只能在某一特定頻率處聲方向一致，超聲利用率比較低，也會造成在換能器尺寸選擇上進入布拉格衍射區與布拉帶寬相矛盾。

為了克服單片式的缺點，使得超聲主方向a能隨頻率變化，自動跟蹤起作用的超聲b方向，將換能器分為多片，使a由多個換能片激發超聲波相干疊加，就像衍射光柵中主極大譜線的方向隨光波長而變，超聲主方向也隨聲波長，即聲頻率而變化;可用一個驅動電源，通過不同的連接方式實現相鄰兩換能片間不同的位相差。如圖3.1(b)所示，這樣設計不僅能保證倍頻程帶寬條件，還可以大大調高換能器長度[3-4]。

圖3.1 (a)單片式聲光偏轉器

圖3.1(b)多片式超聲跟蹤偏轉器

福晶科技與聲光偏轉器

聲光偏轉器的研制涉及電、聲、光等多學科內容，是一類復雜的光學功能元器件。福晶科技通過多年的研究及積累，已建立起涵蓋聲光偏轉器設計開發、性能仿真、晶體生長，精密加工、器件封裝以及質量控制的完善體系。

1福晶科技的聲光偏轉器使用自主生長的TeO2和LiNbO3晶體分別作為聲光介質和壓電換能器。通過先進的晶體生長和拋光加工工藝保證了聲光介質和換能器的高光學、電學品質，使其偏轉器具有低插入損耗、高損傷閾值，以及高的全掃描角范圍內衍射效率和功率一致性的優勢。

2福晶科技基于三十多年深厚的光學加工積累，在高損傷鍍膜和高質量壓焊等重點工藝上形成了獨特的優勢，保障了聲光偏轉器的優越性能;通過不斷打磨高效的生產流程、精確的品質控制，確保了在批量生產過程中，產品優異的一致性，所制作的一維、二維及雙射頻聲光偏轉器產品性能優異、可靠性高。

3通過豐富的研究及技術迭代，福晶科技不僅能夠提供多品類常規聲光偏轉器件，同時也具備特殊聲光偏轉器件的設計和加工能力。福晶科技的器件研發團隊在大帶寬實現、反常器件設計和超聲跟蹤問題上有豐富的經驗，在推進高衍射效率、大偏轉角以及大孔徑聲光偏轉器件的研發上，不斷取得突破，同時建立了該系列產品更加完善的應用模型。

聲光器件具有體積小、重量輕、調制深度大、長期穩定性好等諸多特點。隨著激光技術的不斷發展，應用創新的持續開發，聲光器件在光場調控方面的能力將進一步被挖掘。

未來，福晶仍將致力于向市場推出性能更好的聲光器件，與客戶分享更多聲光技術的研發成果，共同推進激光應用技術的迭代，讓激光實現更多可能。

審核編輯：湯梓紅