JPH01149015A - 音響光学素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、音響光学媒体によりレーザ光などの光を変調
する音響光学素子に関するものである。

従来の技術 音響光学素子は、音響光学媒体に圧電素子を装着した基
本病成であり、圧電素子に電気信号を入力すると、超音
波信号となって音響光学媒体中を伝搬し、ここを通る一
定角度で入射した光を回折するものである。音響光学媒
体には、ガラスや単結晶材料が用いられ、先入出射の面
は光学研磨されるが、そのままでは、空気との屈折率の
違いによりかなりの光が反射されるため、反射防止膜が
施されている。反射防止膜としては、フッ化物や酸化物
を単１−または多層または多ｍｖ＆として蒸着法などに
より、一定の膜厚に付着させられたものが用いられてい
る。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成では、反射防止膜の材質を音響光
学媒体の材質に応じ選定して施す必要があり、また耐久
性のある膜を形成するためには加熱も必要となり、極め
てコストが高くなるとともに生産性が悪という問題があ
った。さらξと、入射光の強度が高（なると、反射防止
膜に耐久性が無いため寿命が短かく信頼性に欠けるなど
の問題があった。

本発明はこのような問題点を解決するもので、反射防止
膜を必要とせず、低コストで信頼性の高い音響光学素子
を提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明の音響光学素子は、
第１の面と、この第１の面と垂直でしかも互いにほぼ平
行な光入出射のための第２および第３の面とを有する音
響光学媒体の上記第１の面に圧電素子を装着するととも
に、この圧電素子に設けられた電極の中心線と上記第２
または第３の面との交差角度がθ５１＝９Ｑ’−５ｉｎ
　’（ｃｏｓ（ｔａｎ−１〔ｃｏｓ｛ｔａｎ−１（ｎ）
）　３（ｎは音響光学媒体の屈折率）近傍となるように
なし、かつ光を光入射面の法線に対してθ１＝　ｔａｎ
７”（ｎ）近傍の角度でもって傾斜させて入射させるよ
うにしたものである。

作用 この構成により、光の反射防止膜を用いることなく、極
めて反射の少ない光入射が実現でき、その状態で十分な
音響光学媒体が超音波信号により得られて、回折された
光も入射同様極めて反射の少ない状態となる。したがっ
て、反射防止膜は不要となる。また、出射光の方位は入
射光軸の近傍となる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

本発明に係る音響光学素子の要旨は、音響光学媒体への
先入出射をブリュースター角の近傍にて、゛　　　　　
　　−τ　カ） つ光入出射面を互いにほぼ平行にするとともに、音響光
学媒体内を進行する超音波が入射した光を媒体的に回折
できるように圧電素子に設けた電極の１つの中心線を光
の進行方向にほぼ一致するよう形成したものである。

すなわち、第１図および第２図において、１は音響光学
媒体で、その第１の面１ａには高周波電気信号源２に接
続された圧電素子３が有機接着剤または金属により装着
されている。

この第１の面１ａの両端部から光入出射面である第２お
よび第３の面Ｉｔ）　、　１（が垂直にしかも互いに平
行に設けられている。そして、入射光は、音響光学媒体
１の光入射面である第２の面ｌｂの法線ａより０１の角
度で入射するが、このとき、音響光学媒体ｌの屈折率を
ｎとすると θ重　＝ｔａｎ−１〔ｃｏｓ｛ｔａｎ−１（ｎ）　　　
　　　　　　　　・・・・・・　　　　（１）の条件を
満たす角度の近傍である。例えば、音響光学媒体に二酸
化テルル結晶を用い、入射光にヘリウムネオンレーザ光
（波長ｓａｚａｎｍ）を用いると、ｎ＝１２６　、θ、
　＝６６．１°　となる。この近傍での光反射率は第３
図に示したようになる。

ところで、入射する光の屈折角θ、はスネルの法則と（
１）式により次式となる。

θｇ＝＝ｓｉｎ　’（（ｓｉｎθ１）／ｎ）　＝ｓｉｎ
−’（ｃｏｓθ１）　　・・・・・・（２）この角度θ
、に超音波の波面を一致させるために、圧電素子３に設
けた電極３ａの１つの中心線と第２または第３の面１ｂ
　、　１（となす角度θａはθａ＝９０’−６２近傍と
されている。すなわち、 ＃ａ＝９０°−５ｉｎ　’（ｃｏｓθ、）　＝９０°−
５ｔｎ−’　（ｃｏｓ（ｔａｎ　１〔ｃｏｓ｛ｔａｎ−
１（ｎ）））・・・・・・（３ン近傍となる。

一方、音響光学媒体による光の回折は、真空中の光の波
長λい超音波の周波数ｆ、音響光学媒体中の超音波の伝
搬速度Ｖとすると、光入射条件満たす角度（ブラッグ角
）θｂは θｂ　＝　５ｉｎ７’　（λｏ　−ｆ／２ｎ、ｖ　）　
　　　　　−＝　（４）となる。上述の例でλ。＝　６
３Ｌ８ｎｍ　、　Ｊ”−４０ｏＭＨｚ　、　ｎ＝２２６
　、　ｖ　＝　４２６０ｒｒ）／ｓ　とすると、θｂ＝
０．１９°となる。

光の回折は、超音波の波面に対し、入射光と対称に回折
光が発生し、入射光との分離角は２θｂとなる。

したがって、ブラッグ角の設定のために角度を動かせた
場合でも、十分光反射率の少ない状態を保つことが可能
となる。音響光学媒体１の光出射面である第３の面ＩＣ
における回折光の出射条件も同様であり、また第２．第
３の面１ｂ　、　Ｉｃが平行であるため、封体性により
音響光学媒体による回折光の出射方位に対する影響を相
殺することができる。第２．第３の光入出射面を逆にし
ても全く同様である。

ところで、音響光学媒体１として二酸化テルル（ＴｅＯ
２）結晶を用いた場合、第１の面１ａを（ｏｏｌ）面と
し、第２．第３の面１ｂ、ＩＣをその法線が（（ＩＯＩ
Ｊ面上に存在する面とし、入射させる光の電界振動面が
（１１０）面または（１１０）面に垂直な直線偏向とさ
れる。また、音響光学媒体ｌとしてモリブデン酸鉛（Ｐ
ｂＭｏ０４）結晶を用いた場合、第１の面１ａを（００
１）面とし、第２．第３の面Ｉｔ）　、　ＩＣをその法
線が〔００１〕面上に存在する面とし、入射させる光の
電界振部面が（ｉｏｏ）面または（０１０）面に垂直な
直線偏光とされる。

発明の媒体 上記本発明の構成によれば、互いにほぼ平行な光入出射
面と圧電素子の電極の中心線とを９０°−５ｉｎ７’（
ｃｏｓ（ｊａｎ　１〔ｃｏｓ｛ｔａｎ−１（ｎ））　）
近傍の角度でもッテ交差させるとともに、光を光入射面
の法線に対してｔａｎ　”（■近傍の角度でもって傾斜
させて入射させるようにしたので、反射防止膜を必要と
しない低コストで信頼性の高い音響光学素子が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における音響光学素子の動作
を説明する概略構成図、第２図は第１図の１−１矢視図
、第３図は光入射角と光反射率の関係を示す特性図であ
る。 ｌ・・・音響光学媒体、ｌト・・第１の面、１ｂ・・・
第２の面、Ｉ　Ｃ−・・第３の面、３・・・圧電素子、
３ａ−ＳｉＣ極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の面と、この第１の面と垂直でしかも互いにほ
   ぼ平行な光入出射のための第２および第３の面とを有す
   る音響光学媒体の上記第１の面に圧電素子を装着すると
   ともに、この圧電素子に設けられた電極の中心線と上記
   第２または第３の面との交差角度がθａ＝９０゜−ｓｉ
   ｎ＾−＾１〔ｃｏｓ｛ｔａｎ＾−＾１（ｎ）｝〕（ｎは
   音響光学媒体の屈折率）近傍となるようになし、かつ光
   を光入射面の法線に対してθ＿１＝ｔａｎ＾−＾１（ｎ
   ）近傍の角度でもつて傾斜させて入射させるようにした
   音響光学素子。 ２、音響光学媒体に二酸化テルル（ＴｅＯ＿２）結晶を
   用い、第１の面を〔００１〕面とし、第２、第３の面を
   その法線が〔００１〕面上に存在する面とし、入射させ
   る光の電界振動面が〔１１０〕面または〔１＠１＠０〕
   面に垂直な直線偏光とした特許請求の範囲第１項に記載
   の音響光学素子。 ３、音響光学媒体にモリブデン酸鉛（ＰｂＭｏＯ＿４）
   結晶を用い、第１の面を〔００１〕面とし、第２０第３
   の面をその法線が〔０００面上に存在する面とし、入射
   させる光の電界振動面が〔１００〕面または〔０１０〕
   面に垂直な直線偏光とした特許請求の範囲第１項に記載
   の音響光学素子。