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  • 用于AO应用的TeO2晶体
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用于AO应用的TeO2晶体

  • 高品质因数 (M2=793 x 10^-18S^3/g) 
  • 高折射率 (no=2.274, ne=2.430@633nm) 
  • 大尺寸能力
  • 宽光学传输范围:350-5000nm
  • 应用:AOM(声光调制器)、AODF(声光偏转器)、AOTF(声光可调滤波器)、FCAOM 等。
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模块或类型:

杭州沙洛姆光电提供以下规格的TeO2晶体:

  1. 2英寸、3英寸和4英寸TeO2晶体晶锭或锭块(带检验抛光)
  2. TeO2晶体毛坯
  3. 激光级抛光和镀膜TeO2晶体

 

基本属性:

化学式 TeO2 晶体结构 四方晶系,副碲矿结构,422点群
晶格参数 a=0.4810nm
c=0.7631nm
莫氏硬度 4.5
密度 5.99 g/cm3 熔点 730°C
升华点 450°C 热膨胀系数 α11=21x10^-6/°C
α22=α11
α33=5.5x10^-6/°C
热导率 30 +/- 10% uW/cm/°C
折射率 632.8nm no=2.26
ne=1.41
589nm no=2.274
ne=2.430
透射范围 350-5000nm 介电常数(20°C 时) Ε11/Ε0=22.9+/-1.0
Ε11/Ε0=24.7+/-1.5
弹性常数(20°C 时) C11 5.57+/-0.13x10^11 达因/平方厘米
C12 5.12+/-0.24x10^11 达因/平方厘米
C13 2.18+/-0.20x10^11 达因/平方厘米
C33 10.58+/-0.24x10^11 达因/平方厘米
C44 2.65+/-0.06x10^11达因/平方厘米
C66 6.59+/-0.15x10^11 达因/平方厘米
S11 11.5x10^-12 平方厘米/达因
S12 -10.48x10^-12 平方厘米/达因
S13 -0.21x10^-12 平方厘米/达因
S33 1.03x10^-12 平方厘米/达因
S44 3.77x10^-12 平方厘米/达因
S66 1.52x10^-12 平方厘米/达因
温度弹性常数系数 (/°C) Γ11= -3.0x10^-4
Γ33= -3.0x10^-4
Γ44= -1.3x10^-4
Γ66= --3.3x10^-4
光弹系数(0.6323μm处) P11 ~0.0074
P12 =+0.187
P31 =+0.095
P13 =+0.340
P30 =+0.240
P44 ~-0.17
P66 =-0.0463

TeO2(二氧化碲)晶体是用于制造声光调制元件(也称为布拉格盒,例如声光调制器、声光可调滤波器、声光偏转器)的最常用声光 (AO) 介质之一。

声光晶体的工作原理是,这些光学各向异性的晶体具有相当大的光弹系数,其折射率会发生变化,因此这些晶体可以被视为正弦光栅,使入射光在其由原子形成的内部结构平面上发生衍射。在声光调制系统中,声光晶体配备一个射频驱动器、一个将输入电流转换为机械振荡的声换能器(换能器可以使用压电晶体(例如LiNbO3,Shalom EO也提供这种晶体))以及一个位于声光晶体介质末端的声波吸收器,通过防止驻波的形成来确保光的畅通传播(或使用谐振装置实现利用驻波的工作模式)。

晶体工作在两种衍射区:拉曼-纳特区(Raman-Nath-Regime),其中一束入射光束被衍射成多个级次;以及布拉格区(Bragg-Regime),其中一束光束被折射成一个级次。在声光调制器(AOM)的应用中,布拉格区比拉曼-纳特区更为常见,因为布拉格区的调制带宽更宽,衍射效率也更高。

只有当光以特定角度(称为布拉格角)入射到声波前时,布拉格区域才会发生。此时的机械波长比拉曼-纳特区域的情况更短。在这种情况下,光波的振幅和相位都会受到调制,多个衍射级数的光会相互干涉,最终只剩下0级衍射和1级或-1级衍射。布拉格角可以表示为:

θ=λfa/Va=2θb

二氧化碲晶体是一种无色透明的晶体,在声光和压电领域具有广泛的应用。TeO2 晶体家族可分为三种结构类型,目前为止,只有副碲矿结构的γ-TeO2 晶体能够通过人工方法生长。生长的 TeO2 晶体表现出优异的光学、声学和压电特性。TeO2 晶体优异的品质因数使其具有从可见光谱到近红外光谱的宽光学带宽,并优化了衍射效率,从而获得最大的消光比。在孔径相同的情况下,由 TeO2 晶体制成的声光调制器的分辨率可达其他声光材料 AOM 的数倍。TeO2 的其他优点包括上升时间快、沿<110>方向的剪切波传播速度慢以及驱动功率要求适中。

Shalom EO 提供各种形式的 TeO2 晶体,包括经过检验抛光的 TeO2 晶体晶锭或晶锭(2 英寸、3 英寸和 4 英寸)、TeO2 晶体毛坯、激光级抛光和涂层 TeO2 晶体。也可根据要求提供定制 TeO2 晶体。

TeO2 晶体的工作模式:

基于 TeO2 晶体开发的声光调制器有三种工作模式:第一种是沿 [110] 方向传播并在 [110] 方向发生位移的慢剪切模式,该模式的优势在于声衰减低,并且相对于该方向具有极高的品质因数 (M2=n^6P^2/ρv^3=793x10^-18 S^3/g)。第二种是[001]方向的纵波,就调制带宽而言,品质因数相对较高(M1=n^7P^2/ρv=142x10^-7cm^2·S/g)。第三种是剪切波,在[001]平面内传播,与x轴成35.9°角,沿[001]方向发生位移,该模式的特点是零温度敏感性和较高的品质因数(M=200x10^-18 S^3/g)。另外值得注意的是,沿[110]方向传播的声波的声衰减比沿[001]方向传播的声波要大。更详细的数据见下表。


TeO2晶体在不同工作模式下的声速(20℃测量​​):

工作模式

方向

对应的弹性刚度常数 (Cij)

声速

(10^5cm/s)

传播

位移

纵向

[100]

-

C11

3.051+/-0.012

剪切

[100]

[010]

C66

3.317+/-0.009

纵向

[001]

-

C33

4.202+/-0.01

剪切

[001]

随机

C44

2.104+/-0.006

剪切

[110]

(C11-C12)/2

0.616+/-0.003

剪切

[101]

[101]

C

2.101+/-0.006

注意:C={(C11+C33+C44)-[(C11-C33)^2+4(C13+C44)^2]^1/2}/4


声波的传播与声衰减的关系:

工作模式

传播方向

速度

(10^5cm/s)

温度系数

(10^-6/℃)

声衰减

(dB/cm)

S

[110]

0.62

211

6(100MHz)

L

[001]

4.20

-117

2.5(500MHz)

S

与 x 轴成 35.9°

0.93

0

~5


应用:

声光调制器 (AOM)

声光调制器 (AOM) 可实现激光束遮断和各种光调制,包括 Nd; YAG 激光器的调Q、Ar 激光器的腔倾,或模式锁定器、脉冲选择器、激光多普勒测速仪、激光雷达等。

声光偏转器 (AODF)

声光偏转器是一种用于精确控制输出光空间,或在特定角度内进行连续/随机光扫描的组件。AOM 和 AOD 本质上是相同的。如果仅改变射频驱动器的功率输出,同时保持机械波的波长不变,使得衍射光束的位置保持不变但其强度受到调制,则这种情况下,该组件称为声光调制器 (AOM)。相反,如果仅改变机械波的波长,使输出光的强度不受影响,但导致衍射光的方向改变,则该器件称为声光偏转器 (AOD)。

声光偏转器的主要考虑因素包括分辨率(静态和动态)、访问时间等。折射率大且机械波传播速度慢的材料通常更具优势。TeO2 晶体是声光偏转器最常用的材料,具有相当不错的大尺寸性能和优异的品质因数,有助于实现高分辨率。

AOTF(声光可调滤波器)和 PCAOM(多色声光调制器) 用于灯光秀系统的 AOTF 和 PCAOM

由于布拉格角随波长变化而变化,因此可以利用声光调制器 (AOM) 从特定光谱的光源中选择特定波长的光。这种器件称为 AOTF 或 PCAOM。剪切模式下工作的TeO2是制造AOTF的优良晶体材料。二氧化碲的高品质因数降低了射频驱动器的强制供电,并设计了补偿棱镜以减小分离角。

光纤耦合声光调制器(FCAOM)用于电信

适用于光电应用的 DKDP 晶体

适用于光电应用的 DKDP 晶体

  • 高氘化率(>98.0%)DKDP 晶体
  • 宽波长范围:0.3~1.1μm
  • 最大孔径:50mm
  • 高透射率:>98%
  • Cr-Au 电极
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