JP5851573B2 - 音響光学素子 - Google Patents
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Description
光の周波数や強度、方向を変調する装置として音響光学素子が用いられる。音響光学素子は一般に図1のように、音響光学媒体100、圧電変換素子110、及び高周波回路130を備えて、広く光変調器として用いられる。なお、高周波回路130を含まず、音響光学媒体100及び圧電変換素子110を備えているものを音響光学素子と呼んでもよい。
圧電変換素子110は、音響光学媒体100に接着して取り付けられ、高周波回路130に金属線(例えば銅線120)によって接続する。
まず高周波回路130が高周波信号を圧電変換素子(ピエゾトランスデューザー)110に出力し、圧電変換素子110で高周波信号を超音波に変換する。生成された超音波は音響光学媒体100の中に進行波として入射され粗密パターンを形成する。この粗密パターンは入射光にとっての回折格子として働き、回折光は超音波の周波数や強度に対応して変調される。この回折現象は音響光学効果と呼ばれる。
本実施形態の音響光学素子は、音響光学媒体100、圧電変換素子110、吸音材210を備えている。なお吸音材210は必須ではない。
ここで、圧電変換素子110を設置する面を面C、面Cに対向する面を面D、光が入射または出射する2つの面のうちの面積が小さい面を面E、光が入射または出射する2つの面のうちの面積が大きい面を面F、これら以外の吸音材210を塗布する面を面G、面Gに対向する面を面Hとする。このように面を定義すると、本実施形態では、面Cに対向する面Dの4辺のそれぞれを共有する面E、面F、面G、及び面Hと面Dとの成す4つの角度のそれぞれが非直交であり、面C、面E、面F、面G、及び面Hのうちの共有する辺を介して2つの面が成す8つの角度のうちの少なくとも1つが非直交であるようにする。
(第1実施例)
図1のように、二酸化テルル結晶を材料とする音響光学媒体100に圧電変換素子110を取り付け、高周波回路130を銅線120で圧電変換素子110に取り付ける。この際に音響光学媒体100は図2のような形状でθ=8°、φ=20°、θ’=23°に加工する。また図2のように音響光学媒体100の面Gに銀ペーストを材料とする吸音材210を塗布する。
図1のように、二酸化テルル結晶を材料とする音響光学媒体100に圧電変換素子110を取り付け、高周波回路130を銅線120で圧電変換素子110に取り付ける。この際に音響光学媒体100は図5のような形状でφ=20°、φ’=15°に加工する。また図5のように音響光学媒体100の面Gに銀ペーストを材料とする吸音材210を塗布する。周波数変調用の高周波信号を高周波回路130から銅線120を通して圧電変換素子110に印加する。この音響光学素子に対しブラッグ角で入射光150を入射すると回折光151および透過光152が出射され、このうち回折光151として入射光150の周波数変調光を生成できる。
図1のように、二酸化テルル結晶を材料とする音響光学媒体100に圧電変換素子110を取り付け、高周波回路130を銅線120で圧電変換素子110に取り付ける。この際に音響光学媒体100は図7のような形状でφ=20°、φ’’=35°に加工する。また図7のように音響光学媒体100の面Gに銀ペーストを材料とする吸音材210を塗布する。周波数変調用の高周波信号を高周波回路130から銅線120を通して圧電変換素子110に印加する。この音響光学素子に対しブラッグ角で入射光150を入射すると回折光151および透過光152が出射され、このうち回折光151として入射光150の周波数変調光を生成できる。
図1のように、二酸化テルル結晶を材料とする音響光学媒体100に圧電変換素子110を取り付け、高周波回路130を銅線120で圧電変換素子110に取り付ける。この際に音響光学媒体100は図9のように圧電変換素子110と対向する2つの面が面D’1と面D’2となるように加工する。吸音材を塗布する面G’に対向する面H’と面D’1とが接する辺の長さをL1とし、面H’と面D’2とが接する辺の長さをL2とする。そしてL1とL2とが異なる長さとなり、θ1=20°、θ2=35°になるよう加工する。高周波回路130は周波数変調用の高周波信号を高周波回路130から銅線120を通して圧電変換素子110に印加する。この音響光学素子に対しブラッグ角で入射光150を入射すると回折光151および透過光152が出射され、このうち回折光151として入射光150の周波数変調光を生成できる。この際に変調された回折光151の強度安定性は図2のように圧電変換素子110と対向する面が1面の場合に比べ飛躍的に安定になる。ここでは例として圧電変換素子110と対向する面が2面の場合について説明をしたが、3面以上でも同様の効果が得られる。
Claims (2)
- 7面以上の面を有する多面体の形状を有する音響光学媒体と、
前記音響光学媒体の面C’に設置される1つの圧電変換素子と、を具備し、
前記面C’は4つの辺を有し、各辺をそれぞれ共有する面E’、面F’、面G’及び面H’と、面C’との成す4つの角度は全て直角であり、
面E’及び面F’は光を入射または出射する面であり、前記面C’と辺を共有せずかつ面C’と非平行な面D’ i が2つ以上(iは2以上の自然数)あり、面D’ i が互いに共有する辺が面E’及び面F’と平行であることを特徴とする音響光学素子。 - 前記音響光学媒体が7面体であり、前記面C’と辺を共有しない2つの面を面D’1と面D’2とし、面G’に吸音材を塗布し、面D’ 1 が面G’と共有する辺の長さと、面D’ 2 が面G’と共有する辺の長さとは異なることを特徴とする請求項1に記載の音響光学素子。
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