[发明专利]宽视野电光调制器以及制造和使用它的方法和系统

说明书

电光调制器(EOM)包含被配置为接收光的第一电光(EO)材料。第一EO材料具有不平行于EOM的光轴的光轴。所述光轴指示通过第一EO材料的方向，沿着该方向穿过第一EO材料的光线不经历双折射。EOM还包括接收从第一EO材料输出的光的偏振旋转器。经旋转的光穿过第二EO材料。第二EO材料位于EOM内，使得其光轴不平行于EOM的光轴。第二EO材料补偿第一材料的双折射和/或更高阶光学效应，由此减少EOM的光学透射误差。EOM可以提供更宽的成像系统的视野。

技术领域

本公开一般涉及电光调制器，更特别地，涉及适于处理具有相对大入射角的到来光的电光调制器。

背景技术

克尔(Kerr)盒和普克尔斯(Pockels)盒是可以调制入射在其上面的光的偏振的特定类型的电光调制器(EOM)。在EOM中，电场被施加在材料上，该材料在电场的影响下改变性能。EOM的性能变化改变透过它的光的相位。普克尔斯盒基于普克尔斯效应，在普克尔斯效应中，材料的折射率随施加的电场线性变化。克尔盒是基于克尔效应，在克尔效应中，材料的折射率随施加的电场呈二次方变化。对于某些材料和施加的电场的某些方向，普克尔斯效应产生材料的折射率的各向异性。这种材料和场可以被用于创建普克尔斯盒，在普克尔斯盒中，引发的各向异性根据施加的电压线性地改变透过其中的光的偏振状态。诸如普克尔斯盒的EOM可以被放置在交叉偏振器之间以调制光的强度。普克尔斯盒的时间响应在一些情况下可能小于1纳秒，从而使其能够用作快速光学快门。

尽管广泛用于激光应用，但普克尔斯盒在常规上被视为具有重大局限性，使得这种设备不适合在其它类型的应用中进行光学处理。普克尔斯盒材料具有双折射(沿晶体结构的不同轴偏振的光的折射率值不同)，这限制了到来光到盒的角度接受。一些已知的普克尔斯盒只可有效地调制从普克尔斯盒的表面法线偏离不到几度的入射光，从而大大限制了它们在这种应用中的使用。例如，论文“Extending the field of view of KD*Pelectrooptic modulators,”作者：Edward West,Applied Optics,Vol.17No.18,第3010-3013页,September 1978(“West论文”)讨论了使用补偿技术以实现普克尔斯盒的更大的接受角度。然而，该论文也描述了当电压被施加到操作中的普克尔斯盒时补偿技术对接受角度的影响如何地小。因此，West论文的补偿技术不完全对宽接受角度应用(诸如入射光可以在较大的入射角范围内到达普克尔斯盒的成像)有用。

发明内容

为了解决上述缺点，本文公开了明显增加入射光的接受角度的改进的电光调制器(EOM)。

第一公开的EOM包括被配置为接收光的第一电光材料。第一电光材料具有与EOM的光轴不平行的光轴。该光轴指示通过第一电光材料的方向，沿着该方向穿过第一电光材料的光线不经历双折射。第一电光材料位于EOM内，使得其光轴不平行于EOM的光轴对准。从第一电光材料输出的光的偏振状态被改变。这是通过用于改变从第一电光材料输出的光的偏振状态的组件实现的。然后，经改变的光通过第二个电光材料。第二电光材料位于EOM中，使得其光轴不平行于EOM的光轴。第二材料的光轴指示通过第二材料的方向，沿着该方向穿过第二材料的光线不经历双折射。在操作中，第二材料补偿第一材料的双折射和/或更高阶光学效应，以减小EOM的光学透射误差并由此增加到来光的接受角度。