[发明专利]大孔径声光可调滤光器

说明书

本发明公开了一种大孔径声光可调滤光器，包括声光介质、换能器和焊接层，换能器通过焊接层与声光介质键合连接，焊接层为五层，从声光介质到换能器依次为打底层Ⅰ、过渡层Ⅰ、键合层、过渡层Ⅱ和打底层Ⅱ；在换能器上镀制表电极；所述打底层Ⅰ和打底层Ⅱ均为钛薄膜层；所述过渡层Ⅰ和过渡层Ⅱ均为铜薄膜层；所述键合层为锡银铟合金层。制作时，在换能器和声光介质的两侧分别设有一个蒸发源，同时对换能器和声光介质蒸发键合层材料，以获得大面积的厚度均匀的键合层薄膜，键合层薄膜同时覆盖在换能器和声光介质的铜薄膜层之上。本发明解决了声光可调滤光器存在的光孔径难以做大，以及焊接质量不够好不能承受较大驱动电功率等问题。

技术领域

本发明涉及声光器件，尤其涉及一种光孔径较大的声光可调滤光器。

背景技术

基于声光可调滤光器的超光谱成像技术是目前国际军事侦察最有效的技术手段之一,它将成像技术和光谱测量技术有机结合在一起，通过分辨目标与背景的反射光谱特性的细微差异，能快速发现常规手段无法识别的目标，在反隐身/伪装、战场详查、目标搜寻与精确识别等方面具有重要的意义，可以广泛应用于高光谱、超光谱成像告警侦察系统如飞机导弹预警、战场侦察、地雷探测、近海探测、反潜侦察和弹药毁伤效果评估等整机中。

声光可调滤光器是声光超光谱成像系统中的关键部件，其光孔径越大，超光谱成像系统集光能力越强，光谱成像告警侦察系统的灵敏度越高、侦察距离越远，但目前声光可调滤光器的光孔径都不太大，成熟产品的光孔径只有10mm，文献报道最大的光孔径是15mm，这离整机系统的需求(光孔径大于20mm)还有较大差距。

光孔径难以做大的原因是随着光孔径的增加，衍射效率（声光可调滤光器主要技术指标之一）的均匀性就开始降低，进而影响了成像质量。衍射效率均匀性降低的主要原因是：在制作声光可调滤光器的过程中，仅在换能器和声光介质的单侧设有蒸发源，这样靠近蒸发源的换能器和声光介质上的键合层薄膜较厚、远离蒸发源的换能器和声光介质上的键合层薄膜较薄，薄膜厚度不均匀导致衍射效率不均匀。

另一方面，随着声光可调滤光器光孔径的增加，要保持衍射效率不降低，就必须同步增大驱动电功率，进而要求提高铌酸锂换能器承受更高电功率的能力。换能器是声光可调滤光器内将驱动电信号转化为超声波的关键部件，它是通过焊接层焊接在声光介质氧化碲上的。焊接层目前主要有两种结构：（1）从声光介质到换能器依次为铬薄膜（打底层）、锡或铟或含锡银铟的合金（键合层）和铬薄膜（打底层）；（2）从声光介质到换能器依次为铬薄膜（打底层）、金薄膜（过渡层）、锡或铟或含锡银铟的合金（键合层）、金薄膜（过渡层）和铬薄膜（打底层）。这两种结构都采用的是铬薄膜打底，铬薄膜与基底材料氧化碲存在附着力不够牢固的问题：用刀片铲换能器时换能器会大面积脱落，氧化碲焊接面上几乎没有残存的焊接层材料，即铬薄膜会随着其他焊接材料一起从氧化碲上脱落。随着驱动电功率的增加，换能器转化为超声波的振动越强，焊接层在长时间工作后会出现越来越多、越来越大的脱焊区域，进而导致器件性能降低甚至烧坏，因此还必须对焊接层进行改进，提高换能器的焊接质量、进而提高换能器承受更高电功率的能力，以适应大孔径声光可调滤光器的要求。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提出一种大孔径声光可调滤光器，以解决声光可调滤光器存在的光孔径难以做大，以及焊接质量不够好不能承受较大驱动电功率等问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

大孔径声光可调滤光器，包括声光介质、换能器和焊接层，换能器通过焊接层与声光介质键合连接，焊接层为五层，从声光介质到换能器依次为打底层Ⅰ、过渡层Ⅰ、键合层、过渡层Ⅱ和打底层Ⅱ；在换能器上镀制表电极；所述打底层Ⅰ和打底层Ⅱ均为钛薄膜层；所述过渡层Ⅰ和过渡层Ⅱ均为铜薄膜层；所述键合层为锡银铟合金层。

所述构成打底层Ⅰ和打底层Ⅱ的两钛薄膜层的厚度为10nm—15nm，所述构成过渡层Ⅰ和过渡层Ⅱ的两铜薄膜层的厚度为200nm—250nm，键合层的厚度为1000nm—1500nm。