光纤声光光开关技术研究-电子与通信工程专业论文.docxVIP

I I 摘 要 光纤声光器件是对空间声光器件的输入输出光通过光纤传输的一类声光器 件，在光纤放大、光纤传感、光纤激光调 Q 等领域均有重要的应用意义。在本项 工作前，国内没有此类产品的报道。本文就光纤声光器件的插损、消光比、光脉 冲上升时间等进行了深入研究并设计制作出性能良好的光纤声光光开关。 本文首先对各种类型的光开关进行比较，分析了光纤声光光开关的现状及国 内外发展状况，从系统应用角度分析了系统对光纤声光光开关的指标要求，说明 了插损、消光比、光脉冲上升时间对系统应用的意义，随后从声光互作用的基础 理论出发，分析了适合制作光纤声光光开关的工作方式——布拉格衍射，对光脉 冲上升时间、插损、消光比分别进行深入细致的分析，得出了满足各项指标所需 的驱动源参数，对声光材料、压电换能器材料的选择以及工艺对声光调制器衍射 效率的影响，镀光学增透膜对插入损耗的影响等作了深入的研究。选择合适的声 光器件互作用介质材料，不仅有较高的声光互作用性能，而且具有良好的光学性 能和声学性能。换能器的电声转换效率直接决定了器件衍射效率的高低，而提高 电声转换效率首先是换能器材料选择，然后是设计和工艺制作。给出了设计值。 电极层采用高纯度金，厚度为 2.52μm；换能器厚度 35μm；键合层采用高纯度锡， 厚度为 4.93μm。做好换能器、键合层、声光互作用介质相互之间的声阻抗匹配。 结构设计方面，指出了光纤耦合系统设计需要考虑的几个方面，如对光纤做准直 处理；为达到足够高的消光比，耦合距离需满足完全分离条件等；考虑到器件工 作状态下的发热因素，需要对晶体进行良好的散热，给出了散热结构设计，为了 满足项目对各项指标的要求，对驱动电源提出了输出功率 1W，包络脉冲的上升时 间≤30ns，幅度开关比≥22dB 的要求，并给出了驱动的原理及实现。 根据理论设计，研制出光纤声光光开关的器件及驱动电源，并对整套系统进 行了实验，测试了光脉冲上升时间、插入损耗、消光比等关键指标，得到了脉冲 上升时间 60ns、插损 2.5—2.8dB、消光比 48dB 的开关信号。结果表明，光纤声光 光开关的各项指标完全满足预期的研制目标。 关键词：声光，光开关，上升时间，插入损耗，消光比 II II ABSTRACT Fiber acoustic-optical devices is a kind of devices which can transmit input and output light in space acoustic-optical devices by the optical fiber. In the areas of fiber amplification, optical fiber sensing and Q-switch fiber laser, the devices have important applications. Before this task, there are no domestic reports of such products. This paper has make an intensive study of fiber acoustic-optical devices for insertion loss, extinction ratio and pulse rise time, design and product fiber acoustic-optical switches which have good performance. This paper firstly compares various types of optical switchs; analyze the present situation and the development of fiber acoustic-optical switches; based on system application, analyze the index of fiber acoustic-optical switcher for system; illuminate the significance of insertion loss, extinction ratio, pulse rise time, and then based on the acoustic-optical interaction theory, analyzed a work style-Bragg diffraction for make fiber acoustic-optical switches, after in-depth analysis of the