CN102236178A - 高密度多通道声光调制装置 - Google Patents

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李向军
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Abstract

本发明公开了一种高密度多通道声光调制装置。它是在主光轴上顺次设有激光条、快轴准直柱面镜、慢轴准直柱面镜、聚焦透镜、场镜、声光调制晶体和挡光板，通过声光调制晶体，在主光轴的20～30度夹角处形成副光轴，在副光轴上顺次设有快门、成像透镜组、成像介质，声光调制晶体一端设有插错型超声换能器和叉指电极，声光调制晶体另一端设有超声吸收端。所述的快门的通光区域为长方形，在快门开关信号触发时快门打开，否则关闭。本发明使得输出激光具高密度多通道，可容易实现256路以上的激光调制，光束一致性好，光路平行易于进一步准直聚焦，使该调制阵列很好应用于CTP、激光照排及激光光绘系统中。

Description

高密度多通道声光调制装置
技术领域
本发明涉及激光介质成像技术领域，尤其涉及一种高密度多通道声光调制装置。
背景技术
在现有的激光多路扫描技术中常用的有光纤合成技术、声光频分调制（AOFM）技术和声光并行调制（AOPM）。光纤合成技术是用多路光纤并排在一起并用成像物镜成像，每根光纤和激光二级管的耦合效率都各不相同，需要独立调节以避免各个光点的不一致，且为了减小发散角，激光较低要求功率。在很多路光纤并排时，整个系统庞大而复杂，很难实现64路以上扫描。声光频分调制（AOFM）技术利用不同的超声产生不同偏转角衍射光的原理，通过声光调制器将一束入射光调制成几束衍射光以实现多路扫描的目的。输出光的路数受到超声换能器的频带宽度限制不能太多，一般仅能达到32路。声光时分调制（AOPM）也可实现多路扫描，即先将激光聚焦成一束平行的扁光，通过的声光晶体一侧有列平行的超声换能器，每个换能器发出的超声波在晶体内形成光栅，实现多条平行光路输出。由于相邻电极之间存在电串扰和声串扰，所以这样的平行调制的路数不能太多很难达到32路以上。
在本发明中先将激光聚焦成一束平行的扁光，再对超声波进行分时的调制。由于超声波在声光晶体中传播时需要一定时间, 因此可以用持续时间很短的方波开关信号把晶体中的声波变成沿传播方向时有时无的串行波包序列。当包含多路调制信号的一帧串行超声波从侧面正好通过平行扁光的时候，波包对应的光束被衍射，光路上的一个快门打开一瞬间在成像介质上曝光一次，得到需要的成像点阵，可以容易达到同时扫描得到多于256路的激光束。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高密度多通道声光调制装置。
用于激光介质成像的高密度多通道声光调制装置是：在主光轴上顺次设有激光条、快轴准直柱面镜、慢轴准直柱面镜、聚焦透镜、场镜、声光调制晶体和挡光板，通过声光调制晶体，在主光轴的20～30度夹角处形成副光轴，在副光轴上顺次设有快门、成像透镜组、成像介质，声光调制晶体一端设有插错型超声换能器和叉指电极，声光调制晶体另一端设有超声吸收端。
所述的快门的通光区域为长方形，在快门开关信号触发时快门打开，否则关闭。
本发明工作在Bragg衍射模式下, 适合在激光照排、和光绘中银盐版和CTP中紫激光曝光等需要低输出功率的激光介质成像场合。本发明可提供高密度多通道，光束一致性好，光路平行易于进一步准直聚焦，使该调制阵列很好应用于CTP、激光照排及激光光绘系统中。
附图说明
图1是高密度多通道声光调制装置结构示意图；
图2是本发明工作时光路示意图；
图3是本发明工作时主要非光信号的波形示意图；
图中：激光条1、快轴准直柱面镜2、慢轴准直柱面镜3、聚焦透镜4、场镜5、声光调制晶体6、超声换能器7、叉指电极8、快门9、挡光板10、成像透镜组11、成像介质12、超声吸收端13。
具体实施方式
如图1所示，用于激光介质成像的高密度多通道声光调制装置是：在主光轴上顺次设有激光条1、快轴准直柱面镜2、慢轴准直柱面镜3、聚焦透镜4、场镜5、声光调制晶体6和挡光板10，通过声光调制晶体6，在主光轴的20～30度夹角处形成副光轴，在副光轴上顺次设有快门9、成像透镜组11、成像介质12，声光调制晶体6一端设有插错型超声换能器7和叉指电极8，声光调制晶体6另一端设有超声吸收端13。
所述的快门9的通光区域为长方形，在快门开关信号触发时快门9打开，否则关闭。
本发明的工作过程如下：
激光条1多个发光点发出的激光,通过快轴准直柱面镜2，和慢轴准直柱面镜3形成平行光，聚焦透镜4把平行光形成数值孔径为0.03NA的聚焦扁光，通过场镜5后束腰落在过声光调制晶体(PbMoO4)6的中心，这样可以减少渡越时间。入射光光轴在xy平面与声光调制晶体存在20～30度角，使之工作在Bragg衍射模式下，使用的1级衍射光作为介质成像光束。特点是能量损失小，消光比大，约为1000：1，消光比可达到1000：1，应用在激光照排和光绘中银盐版等需要低输出功率的激光介质成像场合。
声光调制晶体的一侧端面放置带有叉指电极8的超声换能器(LiNbO3晶体)7，另一侧断面放置超声吸收端8，被调制的超声串行波包可将扁平光平行调制成256路以上的输出光束沿副光轴输出，未被调制的光束被主光轴上的挡光板阻挡，如图2所示。
具体调制过程是激发超声的载波电信号首先被携带多路光束是否被衍射信息的串行方波信号所调制，然后通过带有叉指电极超声换能器变为超声信号进入声光调制晶体内。由于超声波在声光晶体中传播时需要一定时间, 方波开关信号持续时间很短，因此把晶体中的声波可形成沿传播方向时有时无的串行波包序列。当被调制的一帧超声信号完全进入声光调制晶体时(信号波形如图3所示，以调制输出8路光束为例)，同时有一个快门开启脉冲到达快门，这时被衍射的多路光束到达成像介质，完成成像过程。
PbMoO4的声光调制中心频率可达300MHz以上，声速为3630m/s。如果本装置中采用电极驱动信号为300MHz，串行调制信号为10MHz的方波，则调制256路激光的声光调制晶体的长度约为10毫米。也就是扁平光束的宽度只要10毫米足有就可以了，这在光路设计中很容易实现。
本发明利用高功率半导体激光条提供的优质平行光，并设计了合理的晶体尺寸和快门触发控制电路，使声光串行调制扫描的激光路数达到了256路的多路激光。

Claims (2)

1.一种用于激光介质成像的高密度多通道声光调制装置，其特征在于在主光轴上顺次设有激光条(1)、快轴准直柱面镜(2)、慢轴准直柱面镜(3)、聚焦透镜(4)、场镜(5)、声光调制晶体(6)和挡光板(10)，通过声光调制晶体(6)，在主光轴的20～30度夹角处形成副光轴，在副光轴上顺次设有快门(9)、成像透镜组(11)、成像介质(12)，声光调制晶体(6)一端设有插错型超声换能器(7)和叉指电极(8)，声光调制晶体(6)另一端设有超声吸收端(13)。
2.根据权利要求1一种用于激光介质成像的高密度多通道声光调制装置，其特征在于所述的快门(9)的通光区域为长方形，在快门开关信号触发时快门(9)打开，否则关闭。
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