CN100380224C - 紫外光声光器件和使用这种器件的光学成象设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种紫外光声光器件，其包括：射频信号输入部件；将射频信号转换成机械振动的转换器装置；和光学特性随机械振动变化的声光介质。在所述紫外光声光器件中，进入所述声光介质的光是波长为380nm或更短的紫外光，并且所述声光介质是由含有至少硼作为其晶胞组分的氧化物单晶、LiNbO3晶体、或掺杂有MgO的LiNbO3晶体形成的。由此可以获得既不引起激光破坏也不引起光学破坏的声光器件，并且使用该声光器件可以提供不必要水冷的紫外光声光器件和光学成象设备。

Description

紫外光声光器件和使用这种器件的光学成象设备
技术领域
本发明通常涉及声光器件，如声光调制器、声光偏转器、声光过滤器、声光移频器等。具体地说，本发明涉及利用波长为380nm或更短的紫外光的紫外光声光器件，如声光调制器、声光偏转器、声光过滤器、声光移频器等，本发明还涉及使用这些器件的光学成象设备。
背景技术
通常，已将TeO2晶体和PbMoO4晶体用于从氩激光器或氦-氖激光器发出的可见光的声光介质。另一方面，最近已研究将声光器件与各种发出较短波长的光线(即紫外光)的紫外光源相结合，例如发出第三和第四谐波的YAG激光器。此处中，声光器件的实例包括声光调制器、声光偏转器、声光过滤器、声光移频器等。
已将石英玻璃、石英晶体、KH2PO4(KDP)晶体等用作常规声光调制器的介质用于紫外光范围内的光(参见非专利文献1：ProceedingIEEE Ultrasonic Sympo，第1998卷，第1289-1292页(1998)；和非专利文献2：Proceeding of the IEEE，第61卷第8期第1073-1092页(1973))。
另一方面，还报道了使用LiNbO3(此处后面称之为“LN”)晶体的声光器件，但是它利用的是波长为400nm或更长的光线(上面提到的非专利文献2)。
在使用PbMoO4晶体的上述常规声光器件中，由于在PbMoO4晶体中吸收边缘波长是约410nm，因此波长为380nm或更短的光线不能从其中穿过。另一方面，在使用TeO2晶体的常规声光器件中，尽管在TeO2晶体中吸收边缘波长是约330nm，但是不适宜在本发明的实施方式中使用高功率的用途。
而且，使用石英玻璃、石英晶体或KDP晶体的声光器件的声光性能差，需要大的射频电源来驱动这些器件，并且必需经过水冷以控制其中产生的热量。在使用KDP晶体的声光器件中，由于KDP晶体是水溶性晶体，因此难以使其具有防水结构。而且，由于石英晶体是一种硬晶体，因此当将其用作声光介质时加工它需要花费大量时间。
已想到使用LN晶体的声光器件，由于其中引起的光学破坏和激光破坏，因此它不适宜作为操作波长短的光的声光器件。
在这一点上，“光学破坏”是指一种空间电荷被光激发，然后通过该空间电荷产生电场，由此改变晶体的折光率的状态。当光穿过其中已引起光学破坏的介质时，光穿过的区域的折光率会发生局部变化。结果，由于Pockels效应，观察到大量受损的波束形状。
而且，“激光破坏”是指一种由于在晶体表面或内部受到强激光束的影响而引起物理破坏的状态。例如，强激光束造成晶体表面烧蚀，由此形成一凹形部分。
在使用常规紫外光声光器件的光学成象设备中，存在的问题是其声光介质必需提供有防湿性，必需使用水冷却将热量驱散，并且需要大的激励电路。
发明概述
因此，本发明提供了一种声光器件，其中既没有造成激光破坏，也没有造成光学破坏，并且打算提供一种紫外光声光器件和使用它的光学成象设备，其只需低的驱动功率，能够将热量充分驱散，并因此不必水冷。
本发明的紫外光声光器件包括：射频信号输入部件；将射频信号转换成机械振动的转换器装置；和光学特性随机械振动变化的声光介质。所述紫外光声光器件的特征在于进入声光介质的光是波长为380nm或更短的紫外光，并且所述声光介质是由含有至少硼作为其晶胞组分的氧化物单晶、LiNbO3晶体、或掺杂有MgO的LiNbO3晶体形成的。
本发明的光学成象设备至少包括：发出波长为380nm的光的光源；用于衍射从光源发出的光的紫外光声光器件；激励电路；通过紫外光声光器件衍射的光在其上形成一图象的像平面。所述光学成象设备的特征在于所述紫外光声光器件包括由含有至少硼作为其晶胞组分的氧化物单晶、LiNbO3晶体、或掺杂有MgO的LiNbO3晶体形成的声光介质。
附图简介
图1是显示本发明的一个实施方式的紫外光声光器件的结构的部分横截面图。
图2是描述本发明的实施例4的光学成象设备的结构的图。
图3是描述本发明的实施例5的光学成象设备的结构的图。
发明详述
本发明提供了一种紫外光声光器件，其包括：射频信号输入部件；将射频信号转换成机械振动的转换器装置；和光学特性随机械振动变化的声光介质。在所述紫外光声光器件中，进入声光介质的光是波长为380nm或更短的紫外光，并且所述声光介质是由含有至少硼作为其晶胞组分的氧化物单晶、LiNbO3晶体、或掺杂有MgO的LiNbO3晶体形成的。
优选所述氧化物单晶含有至少碱金属或碱土金属作为其晶胞组分。
还优选所述含有硼作为其晶胞组分的氧化物单晶是至少一种选自以下的单晶：Li2B4O7、CsLiB6O10、LaCa4O(BO3)3、LiB3O5、α-BaB2O4和β-BaB2O4。
还优选所述氧化物单晶可以是Li2B4O7或CsLiB6O10单晶。
所述氧化物单晶还可以含有稀土元素作为其晶胞组分。所述含有稀土元素作为其晶胞组分的氧化物单晶是(GdY)1Ca4O(BO3)3、YCa4O(BO3)3、GdCa4O(BO3)3等。
MgO的掺杂量优选是7mol.％或更低，更优选是0.5mol.％-7mol.％。
所述声光介质的至少一部分还可以覆盖有高导热薄片。例如，可以使用石墨薄片作为高导热薄片。
优选，进入声光介质的光具有160nm-380nm的波长。
优选本发明的光学成象设备还包括一个可移动的镜子，该镜子借助经紫外光声光器件衍射的光在所述像平面上形成一图象，所述可移动的镜子放置在紫外光声光器件和像平面之间。
而且，本发明的光学成象设备还包括一个用于遮蔽穿过紫外光声光器件的光的光束制止器，所述光束制止器放置在穿过紫外光声光器件的透射光的光路上。此外，所述像平面可以是光感受器。
本发明利用前述结构，并由此可以提供以下效果。
(1)将特别是含有硼作为其晶胞组分的氧化物晶体用于波长为380 nm或更短的紫外光的声光介质，可以获得既不引起激光破坏也不引起光学破坏的声光器件。
(2)当特别是含有稀土元素和硼作为其晶胞组分的氧化物晶体用于声光介质时，由于其中含有稀土元素的效果，其获得增加的折光率。因此，考虑到声光介质中短的吸收边缘波长，可以预料获得高的声光性能。而且，与使用仅含硼和碱金属或碱土金属作为其晶胞组分的材料的情形相比，含有稀土元素作为其晶胞组分能够使材料的防湿性和机械强度进一步提高。
(3)ALN晶体或者含有硼作为其晶胞组分的氧化物晶体没有传统材料的缺陷，例如KDP晶体的高的水溶性，以及相当硬的石英晶体的差的可加工性。因此，所述氧化物晶体是实际上可以容易使用的介质。因此，可以获得一种廉价的紫外光声光器件。
(4)当使用Li2B4O7晶体、(GdY)1Ca4O(BO3)3晶体或CsLiB6O10晶体作为特别是含有硼作为其晶胞组分的氧化物晶体时，可以利用尺寸为约3-4英寸或者10cm×10cm的大晶体。这可以保证介质的低成本。
(5)通过用导热薄片，特别是用石墨薄片覆盖声光介质，整个晶体的温度可以保持均匀，并且热量可以快速地扩散到声光器件的外壳中。结果，可以获得具有温度稳定性的紫外光声光器件，其中不需要使用水冷，或者只需一个更容易的冷却装置。
(6)对于具有声光器件的光学成象设备(其中使用上述含有硼作为其晶胞组分的氧化物晶体，或者使用LN-基的氧化物晶体)，通过降低激励电路的大小和提高防湿性以及提高对由紫外光引起的激光破坏的耐性，可以获得一种廉价且结构简单的紫外光光学成象设备。
如上所述，根据本发明，可以低成本获得一种紫外光声光器件，其中可以使用紫外光，既没有引起激光破坏，也没有引起光学破坏，并且效率相当高。
下面参照附图描述本发明的实施方式。然而，本发明并不限于以下实施方式。
图1显示了本发明的一个实施例的紫外光声光器件的部分横截面图。在图1中，数字1代表将射频信号从外面输入的射频信号输入部件，数字2代表将从射频信号输入部件输出的射频信号转换成机械振动的转换器装置2，数字3代表与转换器装置2相连的声光介质，数字4代表机壳(外壳)，数字5代表入射光7的入口，数字6代表输出光8和衍射光9的出口，数字10代表作为覆盖声光介质用的导热薄片的一个实例的石墨薄片。除了入射光7的入口5和输出光8和衍射光9的出口6之外，导热薄片10覆盖声光介质3的整个侧面。由上述组件构成一紫外光声光器件。
入射光7具有在紫外光波长范围内的波长，特别是380nm或更短的波长。当所述入射光7进入声光介质3并穿过它而没有经受任何转变时，获得输出光8。另一方面，当入射光7进入声光介质3并透过其发生衍射时，获得衍射光9。衍射光9的衍射角随施加到射频信号输入部件1的射频信号的频率而变化，而衍射光9的衍射效率随施加到射频信号输入部件1的射频信号的强度而变化。
通常，就声光介质3而言已使用PbMoO4晶体，其常用于使用氦氖激光器(波长为633nm)和氩激光器(波长为515nm和488nm)的情形。然而，由于PbMoO4晶体内的吸收边缘波长是约410nm，因此波长为380nm或更短的紫外光不能透过它，故难以将PbMoO4晶体用于本实施方式中。在使用TeO2晶体的情况下，尽管TeO2晶体的吸收边缘波长是约330nm，然而当高强度紫外光进入声光介质3时，在一些情况下由于其中引起激光破坏，因此声光介质3可能变得不稳定。因此，TeO2晶体也难以用于本实施方式。
另一方面，将LN晶体用于声光介质3的声光器件还被用作利用波长为至少400nm的可见光的声光器件。上述非专利文献2指出没有使用将LN晶体用于声光介质的声光器件作为利用波长为380nm或更短的紫外光的声光器件的常规研究实例。根据本发明，第一次发现，即使在使用LN晶体的情况下，当CW功率低时未产生光学破坏的问题，并且对于峰值功率高时引起的激光破坏，所述LN晶体遭到的激光破坏比已常规使用的TeO2晶体要小。而且，还第一次发现，当考虑入射紫外光的功率时，掺杂有MgO的LN晶体使得能够获得紫外光声光器件，同时消除了光学破坏和激光破坏的影响。
在含有大量硼的氧化物单晶中，即在含有硼作为其晶胞组分的氧化物单晶中，吸收边缘波长在250nm-160nm的范围内，因此它很好地透射短波长的紫外光。使用含有硼的氧化物单晶作为光学材料导致大的电子极化(因氧化硼的不定域电子引起)。因此，考虑到氧化物单晶中短的吸收边缘波长，因此可以获得高的折光率。因此，将含有硼的氧化物单晶用于声光介质3是理想的。
在这一点上，声光介质的性能常数M2如下表示：
M2＝n6p2/ρv3，
其中n代表介质的折光率，p代表光弹性常数，ρ代表介质的密度，v代表介质内的声速。因此，对短波长具有高折光率的介质可用作紫外光声光介质。
当与硼一起使用时，碱金属或碱土金属形成稳定的晶体材料。而且，与晶胞中含有硼的氧化物晶体相似，在其晶胞中含有碱金属或碱土金属的氧化物晶体中，吸收边缘波长是160nm-200nm，因此其对紫外光的声光介质来说是有用的。
当将Li2B4O7用于声光介质时，可以利用尺寸为约3-4英寸的大晶体，并且其加工相对容易。因此，可以降低介质的成本。而且，由于介质的吸收边缘波长是约160nm，因此例如还可以将其用作YAG激光器或准分子激光器的第五谐波的声光介质。
以与上述情形相同的方式，当将CsLiB6O10用于声光介质时，可以利用尺寸为约10cm×10cm的大晶体，并且介质的吸收边缘波长是约190nm。因此，可以将其用作波长短至约YAG激光器的第四谐波的光的声光介质。
当将YCa4O(BO3)3或(GdY)1Ca4O(BO3)3用于声光介质时，由于它含有稀土元素作为其晶胞组分，因此该介质可以具有比仅含硼的介质的折光率高的折光率。结果，声光性能M2可以提高。而且，当仅有Y元素位于稀土元素位置时，可以透射波长高达约220 nm的光。因此，可以将其用作例如使用YAG激光器的第四谐波(波长为266nm)的声光器件的介质。
而且，由于含有稀土元素的声光介质能够获得高的防湿性，因此当将其用作一元件时不需要特别地考虑其防湿性。此外，当它仅仅含有硼、碱金属和碱土金属作为其主要组分时，与其它声光介质相比，其硬度和导热性增加。
此外，用于声光介质的这些材料通常比石英晶体软，因此可以相对容易地进行诸如切割、抛光等的加工。
当声光介质的至少一部分被导热薄片覆盖时，因晶体略微吸收光线或者吸收超声波而产生的热量可以有效地传送到外壳。特别是，由于石墨的柔韧性和导热性大约是铜的两倍，因此其能够有效地将热量驱散到外壳中，并且能够使整个声光介质中的热量很少不匀。
通常，已研究将声光介质粘附到由具有高导热性的金属制得的块上。然而，在这种情况下，在声光介质和金属之间引起的超声波的反射在某些情况下成为一个问题。
而且，当使用上述紫外光声光器件(其中使用硼酸盐基材料、LN、掺杂有MgO的LN，等等)时，可以获得一种光学成象设备，它可以处理紫外光，包括简单的激励电路，并且没有潮解。
本发明的声光器件甚至可以利用波长为160nm-380nm的光，具有至少90％的透光率，既不引起激光破坏，也不引起光学破坏，并且不必要水冷。
接下来，描述本发明的一种形成晶体的方法的实例。可以使用常规公知的Czochralski法来生长LN或者掺杂有MgO的LN。将用于制备原料的Li2CO3、Nb2O5、MgO等以所需比例混合在一起，然后通过在1050℃下煅烧使得彼此反应。而且，将用作原料的反应物放入Ir坩埚并在比其熔点(约1150℃)高50℃-200℃的温度下，例如在1250℃下，加热约10小时，由此将原料充分熔融。接下来，将原料的温度降低至接近其熔点的温度，然后放入晶种。之后，以与普通Czochralski法相同的方式生长直径为约2英寸且长度为约80mm的晶体。
通常，通过Czochralski法或熔化生长(fluxgrowth)法来生长硼酸盐基晶体。例如，通常通过Czochralski法生长Li2B4O7。除了生长环境、生长温度和坩埚材料之外，用于生长Li2B4O7的Czochralski方法和用于生长LN的Czochralski方法基本上相同。在这种情况下，一般在大气环境下使用铂坩埚生长Li2B4O7。这是由于Li2B4O7的熔点比LN的熔点低。
而对于CsLiB6O10，例如可以使用一种使用具有化学计量比的材料作为起始材料的方法和使用Cs2CO3和Li2CO3或B2O3作为助熔剂的自身助熔剂(self-flux)法。在自身助熔剂法中，生长速度略有降低，但是可以获得高质量的晶体。因此，使用自身助熔剂法在获得大量晶体时是有益的。特别是，将Cs2CO3、Li2CO3和B2O3以约1∶1∶5.4的比例混合在一起。接下来，将所述混合材料在约890℃下充分混合，然后在845℃(CsLiB6O10的熔点)下放入晶种。之后，和在普通熔化生长法中一样，以约0.1-1.0℃/天的速度将其温度降低。由此可以获得长度为6cm，宽度为5cm且高度为4cm的晶体。在这种情况下，由于生长温度大大低于铂的熔点，因此可以使用铂坩埚在大气环境下生长晶体。
实施例
通过以下实施例更详细地描述本发明。
实施例1
为了检测因紫外光引起的激光破坏和光学破坏，使用具有YAG激光器的第三谐波的光源的激光器对各种单晶材料的耐光性进行评价。结果示于表1。此处评价的晶体材料是常用的TeO2晶体、以及用于本发明的声光器件的LN、MgO:LN、Li2B4O7、(GdY)1Ca4O(BO3)3和CsLiB6O10。
表1
材料 激光破坏阈值的绝对值(kW/mm<sup>2</sup>) 激光破坏阈值的相对值 有或者没有光学破坏
TeO<sub>2</sub> 29 1 没有
LN 87 3 有
MgO:LN 57-87 2-3 没有
Li<sub>2</sub>B<sub>4</sub>O<sub>7</sub> 至少120 至少4 没有
(GdY)<sub>1</sub>Ca<sub>4</sub>O(BO<sub>3</sub>)<sub>3</sub> 至少120 至少4 没有
CsLiB<sub>6</sub>O<sub>10</sub> 至少120 至少4 没有
从该结果了解到，在这些材料中，TeO2晶体具有最低的激光破坏阈值的相对值，因此它对激光破坏最敏感。在此，“激光破坏”指晶体表面受到激光束破坏并在其表面上形成凹陷部分的状态。具体地说，在使用TeO2的情况下，当使用X-射线微量分析仪分析凹陷部分及其周围部分时观察到金属Te。可以想到这是由于吸收了强的紫外光和热量使得化学键断裂。因此，TeO2晶体不适宜用于使用高功率的地方。LN和MgO:LN显示的激光破坏阈值为TeO2的约两倍到三倍高。就MgO:LN而言，此处MgO的使用量优选在0.5-7mol.％的范围内，并且由含有大于7mol.％的作为掺杂物的MgO的MgO:LN制成的声光介质对激光破坏相当敏感。在Li2B4O7晶体、(GdY)1Ca4O(BO3)3晶体和CsLiB6O10晶体中，激光破坏阈值是TeO2晶体的至少四倍，并且在本评价中没有测定到破坏。
上述结果显示LN、MgO:LN和含有硼作为主要组分的氧化物单晶的破坏阈值高于常用的TeO2的破坏阈值。
接下来，对由上述材料制成的声光介质的光学破坏进行评价。该评价是在使用氩气激光器作为光源，并且样品处的激光密度是1.8kW/mm2的条件下进行的。正如常规已知的，在由没有掺杂MgO的LN晶体制得的声光介质中发现光学破坏(光束图案变形)。然而，在相同条件下在由TeO2晶体、MgO:LN晶体、Li2B4O7晶体、(GdY)1Ca4O(BO3)3晶体和CsLiB6O10晶体制得的声光介质中没有发现光学破坏。光学破坏的结果是激光束图案相当程度地变形为椭圆形并且不均匀。
正如上面所述的，在LN晶体，特别是掺杂有MgO的LN晶体中经受较小的光学破坏。因此，可以想到，经受较小光学破坏以及经受较小激光破坏的掺杂有0.5-7mol.％MgO的LN晶体适用于所述声光介质。由于在Li2B4O7晶体、(GdY)1Ca4O(BO3)3晶体和CsLiB6O10晶体中没有发现光学破坏，因此认为它们既可以适用于峰值功率高的情形，也可以适用于使用连续光的情形。
接下来，使用各种声光介质生产如图1所示的紫外光声光器件，并检测各种声光介质的声光效果。在此，由于转换器装置2和声光介质3的声阻抗以及射频信号发生器和转换器装置2的电阻抗不是最佳化的，因此声光性能并不总是真实的反映。然而，当使用波长为355nm的脉冲NdYAG激光器的第三谐波作为光源时，且输入的射频信号的功率是2-3W，衍射效率是约5％-20％，如表2所示。而且，在这种情况下，声光器件不需要水冷等。
特别是，通过用导热薄片覆盖声光介质，可以获得其中既没有散焦发生也没有激光束偏移发生的紫外光声光器件。在这一点上，由于石墨薄片的导热性是铜的两倍，因此尤其可以将石墨薄片用作所述导热薄片。
表2
材料 衍射效率(％)
LN 20
MgO:LN 20
Li<sub>2</sub>B<sub>4</sub>O<sub>7</sub> 5
(GdY)<sub>1</sub>Ca<sub>4</sub>O(BO<sub>3</sub>)<sub>3</sub> 6
CsLiB<sub>6</sub>O<sub>10</sub> 5
应理解的是，可以在射频信号发生器和转换器装置2之间提供一阻抗匹配电路，尽管这里没有使用它。
实施例2
制备如图1所示的声光器件，并如实施例1使用发出波长在360nm-380nm的范围内的光的GaN-基LED来评价其声光性能。此处所用的LED具有约2mW的最大输出功率。
在这种情况下，衍射效率是约4％-15％，如表3所示，同时RF信号的输入功率是2W。与实施例1相比，衍射效率降低的原因可以想到是入射光的波长略长并且光源的单色性差。当使用功率在所述范围内的入射光时，即使在使用常规LN单晶的情况下也没有发现光学破坏。
表3
材料 衍射效率(％)
LN 15
MgO:LN 15
Li<sub>2</sub>B<sub>4</sub>O<sub>7</sub> 4
(GdY)<sub>1</sub>Ca<sub>4</sub>O(BO<sub>3</sub>)<sub>3</sub> 5
CsLiB<sub>6</sub>O<sub>10</sub> 4
实施例3
制备如图1所示的声光器件，并使用波长为266nm的YAG激光器的第四谐波评价其声光性能。在这种情况下，由于LN和MgO:LN不能透过波长为266 nm的紫外光，因此不能将它们用于声光器件。如表4所示，使用Li2B4O7晶体、(GdY)1Ca4O(BO3)3晶体和CsLiB6O10晶体制得的声光器件的衍射效率是6％-8％。此外，即使用波长为266nm的紫外光连续照射这些声光器件10小时之后，也没有发现透光率的降低和光束图案的变形。
表4
材料 衍射效率(％)
LN -
MgO:LN -
Li<sub>2</sub>B<sub>4</sub>O<sub>7</sub> 6
(GdY)<sub>1</sub>Ca<sub>4</sub>O(BO<sub>3</sub>)<sub>3</sub> 8
CsLiB<sub>6</sub>O<sub>10</sub> 7
对于(GdY)1Ca4O(BO3)3晶体，在使用波长为266nm的光的情况下，当使用Gd的光吸收减少或者几乎不含Gd的复合物YCa4O(BO3)3时，获得较高的透光率。
实施例4
参照图2描述本实施例的光学成象设备。从光源13发出的光进入紫外光声光器件11。数字14代表入射光。紫外光声光器件的基本结构与图1中所示的相同。根据从激励电路12送出的信号调制的透射光15和衍射光16从紫外光声光器件11中射出。通常，使用提供高消光系数(即，光为ON的状态和光为OFF的状态之间的差异大)的衍射光16。然而，根据其用途，可以仅使用透射光15，或者可以将透射光15和衍射光16都使用。衍射光到达像平面17，从而相应于从激励电路12发送的信号形成一图象或线。
使用GaN-基半导体激光器(波长为380 nm，输出功率是10mW)作为光源13。使用掺杂有MgO的LN晶体或(GdY)1Ca4O(BO3)3晶体作为声光器件11的介质。在这种情况下，由于光学功率低，因此可以将其用作例如激光显微镜的光源或者激光打印机的光源。当使用它作为激光显微镜的光源时，与使用可见光的常规情形相比，可以形成较小的焦点并且可以获得提高的分辨率。而且，通过观察像平面(在这种情况下是样品平面)上的荧光可以鉴定材料的种类。
而且，当将其用于激光打印机时，可以获得较高分辨率的激光打印机。
实施例5
参照图3描述本实施例的光学成象设备。从光源13发出的光进入紫外光声光器件11。数字14代表入射光。根据从激励电路12发出的信号调制的透射光15和衍射光16从紫外光声光器件11中射出。在此，由于使用衍射光16，因此使用光束制止器20遮蔽属于器件中的杂散光的透射光15。衍射光16被可移动的镜子18反射，从而在像平面19上形成一图象。
在本实施例中，使用YAG激光器的第三谐波用作所述光源，并且其平均输出功率是0.5W。使用光学多面体作为可移动的镜子18。将CsLiB6O10用于声光介质。在此，光源13的平均输出功率高，并且光可以较大角度被可移动的镜子18反射。因此，可以直接将其用于例如在印刷板上直接绘画或者用作激光显示器的光源。当将其用作在印刷板上直接绘画的设备时，所述设备的特征在于提高的分辨率和作为光感受器的光致抗蚀剂的成本降低。
而且，在使用它作为激光显示器的光源的情况下，当将作为相应于红、绿和蓝的光感受器的磷光体施加于像平面19上时，可以获得其中磷光体被紫外光激励的激光显示器。由于除了在像平面19上激励的磷光体的红、绿和蓝光可以见到之外，看不到直接投射到显示器上的激光束，因此不产生散斑干扰(是激光显示器的一个缺陷)。
如上所述，根据本实施例，可以获得使用波长为380nm或更短的声光器件。此外，可以获得既没有引起光学破坏也没有引起激光破坏的紫外光声光器件。
上述实施方式是使用Li2B4O7晶体、(GdY)1Ca4O(BO3)3晶体和CsLiB6O10晶体作为含有硼的不同氧化物晶体描述的。然而，应理解的是也可以使用其它晶体，包括LaCa4O(BO3)3、LiB3O5、α-BaB2O4和β-BaB2O4晶体。
而且，在上面，作为声光器件的一个实例描述了声光调制器。然而，可以将所述声光器件用作使用波长为380nm或更短的光的声光器件，例如声光光偏转器、声光过滤器、声光移频器等。
而且，在像平面上形成特定图象或线对光学成象设备来说并非总是必要的。可以将其用作例如激光显微镜(照射整个像平面)的设备。
在不背离本发明的精神或主要特征的情况下，可以其它方式实施本发明。本申请公开的这些实施方式无论如何应认为是解释性的，而非限制性的。本发明的范围是由附加的权利要求书描述的，而不是通过前面的说明书描述的，并且在这些权利要求的等价意义和范围内的所有变化都应包括在其中。

Claims (18)

1.一种紫外光声光器件，其包括：
射频信号输入部件；
将从所述射频信号输入部件输出的射频信号转换成机械振动的转换器装置；和
光学特性随所述机械振动发生变化的声光介质，
其中，所述声光介质是使光的波长为160nm～380nm的范围、而且比介质的吸收边缘波长更长的紫外光从一个面射入并从另一个面射出的声光介质；
并且所述声光介质是由含有至少硼作为其晶胞组分的氧化物单晶、LiNbO3晶体、或掺杂有MgO的LiNbO3晶体形成的。
2.如权利要求1的紫外光声光器件，其中所述氧化物单晶含有至少碱金属或碱土金属作为其晶胞组分。
3.如权利要求1的紫外光声光器件，其中所述含有至少硼作为其晶胞组分的氧化物单晶是至少一种选自以下的单晶：Li2B4O7、CsLiB6O10、LaCa4O(BO3)3、LiB3O5、α-BaB2O4和β-BaB2O4。
4.如权利要求3的紫外光声光器件，其中所述氧化物单晶是Li2B4O7或CsLiB6O10单晶。
5.如权利要求1的紫外光声光器件，其中所述氧化物单晶还含有稀土元素作为其晶胞组分。
6.如权利要求5的紫外光声光器件，其中所述含有稀土元素作为其晶胞组分的氧化物单晶是至少一种选自(GdY)1Ca4O(BO3)3和YCa4O(BO3)3的单晶。
7.如权利要求1的紫外光声光器件，其中，在所述声光介质是由掺杂有MgO的LiNbO3晶体形成的情况下，MgO的掺杂量是7mol.％或更低。
8.如权利要求7的紫外光声光器件，其中，在所述声光介质是由掺杂有MgO的LiNbO3晶体形成的情况下，所述掺杂量是0.5mol.％-7mol.％。
9.如权利要求1的紫外光声光器件，其中所述声光介质的至少一部分还覆盖有高导热薄片。
10.如权利要求9的紫外光声光器件，其中所述高导热薄片是石墨薄片。
11.一种光学成象设备，其包括：
用于发出波长为160nm～380nm范围的光的光源；
用于发出调制信号的激励电路；
紫外光声光器件，其用于衍射从所述光源发出的光，并射出根据从所述激励电路发出的所述调制信号调制的衍射光；
像平面，来自所述紫外光声光器件的衍射光在其上形成一图象，
其中，所述紫外光声光器件的声光介质是使光的波长为160nm～380nm的范围、而且比介质的吸收端波长更长的紫外光从一个面射入并从另一个面射出的声光介质；
所述声光介质是由含有至少硼作为其晶胞组分的氧化物单晶、LiNbO3晶体、或掺杂有MgO的LiNbO3晶体形成的声光介质。
12.如权利要求11的光学成象设备，其中所述氧化物单晶含有至少碱金属或碱土金属作为其晶胞组分。
13.如权利要求11的光学成象设备，其中所述含有至少硼作为其晶胞组分的氧化物单晶是至少一种选自以下的单晶：Li2B4O7、(GdY)1Ca4O(BO3)3、CsLiB6O10、YCa4O(BO3)3、LaCa4O(BO3)3、LiB3O5、α-BaB2O4和β-BaB2O4。
14.如权利要求11的光学成象设备，其还包括一个可移动的镜子，该镜子借助经紫外光声光器件衍射的光在所述像平面上形成一图象，所述可移动的镜子放置在紫外光声光器件和像平面之间。
15.如权利要求11的光学成象设备，其中所述声光介质的至少一部分还覆盖有高导热薄片。
16.如权利要求11的光学成象设备，其中所述高导热薄片是石墨薄片。
17.如权利要求11的光学成象设备，其还包括一个用于遮蔽穿过紫外光声光器件的光的光束制止器，所述光束制止器放置在穿过紫外光声光器件的透射光的光路上。
18.如权利要求11的光学成象设备，其中所述像平面是光感受器。
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