JPH01164920A - 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、音響光学素子に係り、特に複数のトランスデ
ユーサから発生する超音波を同位相として互いに干渉さ
せ、光の回折効率を向上させたｎ　Ｑ光学素子に関する
ものである。

［従来の技術］ レーザ光等を変調、偏向させるデバイスの１つに音響光
学素子かある。その動作原理は音響光学媒体中を伝播す
る超音波のブラッグ回折に基づく。従来の音響光学素子
の基本構成を第２図と第３図に示す。Ｐ　ｂＭｏＬ　＋
石英ガラス等の材料よりなる音響光学媒体ｌの１端面に
は、電気超音波変換用のトランスデユーサ４か接着層３
によって取り付けられており、音響光学媒体ｌの光入出
射面には反射防止＋１！；！　２か人出射光の透過率を
向上させる目的て設けられる。トランスデユーサ４によ
り発生した超音波５は、所定の入射角で入射した入射光
８をブラッグ回折した回折光ＩＯとして出射する。通常
、トランスデユーサの駆動時の回折光１０と未駆動時の
透過光９の比は７：１０程度であり、これを回折効率（
７０％）あるいは変調度と呼んでいる。トランスデユー
サ４はＲＦ駆動回路７により、整合回路６を通して駆動
される。整合回路６はＲＦＷＪＡ動回路７とトランスデ
ユーサ４とのインピーダンスの整合のため設けられる。

音響光学素子の回折効率は最も重要な特性の１つである
。従来の音響光学素子は、第２図に示すように音響光学
媒体中を伝播する超音波が１束もしくは、第３図に示す
ようにトランスデユーサのインピーダンスを上げるため
に２つのトランスデユーサを設けかつ直列にＲＦ駆動電
力を入力して２束の超音波を位相をそろえることなく発
生させていたが、いずれの場合もＲＦ駆動電力に対する
回折効率は、論理から予想される値よりも低い。そのた
め、高い回折効率を得るためにはかなりのＲＦ駆動電力
を必要とすることや、大きなＲＦ駆動電力による熱的影
響、たとえば回折効率の低下、トランスデユーサの圧電
体の割れ等の問題点を生じていた。

［発明の解決しようとする問題点］ 本発明の目的は従来技術が有していた前述の欠点を解消
しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものてあ
り、音響光学媒体の少なくとも１面に、複数の電気超音
波変換用のトランスデユーサを、トランスデユーサによ
り発生する超音波か同位相となるよう設けたことを特徴
とする音響光学素子を提供するものである。

［作用］ 本発明において、２束あるいは３束以上の超音波を互い
に同位相となるようにトランスデユーサを設けた音響光
学素子は、第２図に示すような１束の超音波や第３図に
示すような位相がそろわず干渉しない２束の超音波を発
生する音響光学素子に比べて、低いＲＦ駆動電力で高い
回折効率が得られる。これは、２束あるいは３束以Ｈの
超音波が互いに干渉して超音波強度を強め合っているこ
とにより生ずるものと考えられる。

［実施例］ 第１図に本発明の１実施例を示す。石英ガラスよりなる
音響光学媒体ｌの１面には、電気超音波変換用のトラン
スデユーサ４が接着層を介して取り付けられている。ト
ランスデユーサ４の圧電体（Ｌ　１Ｎｂ０３結晶）は、
左右でその分極方向が超音波５の伝播方向に平行に逆向
きになるよう設けである。又、２つのトランスデユーサ
４はＲＦ駆動回路７に対して直列に接続されており、２
つのトランスデユーサ４に対してそれぞれ逆位相の高周
波電圧を入力する。従って、２つのトランスデユーサ４
から発生する超音波５は、音響光学媒体１内で同位相と
なり干渉して強度を強め合う、一方、２つのトランスデ
ユーサ４の圧電体の分極方向を同じ向きにして、ＲＦ駆
動回路７に対して並列に接続しそれぞれ同位相の高周波
電圧を入力することもでき、その場合トランスデユーサ
の容量（キャパシタンス）を並列接続することになり直
列ｔａ続する場合に比べてインピーダンスの低下を招き
、ＲＦ駆動回路とのインピーダンスの整合に不都合であ
る。

故に、ＲＦＷＡ動電力に対する超音波の変換効率が低下
するという欠点かあり、本発明の」二足構成の方か好ま
しい。ＲＦ駆動回路の電源に５０ＭＩＩｚの高周波電圧
を用い、入射光８として連続発振しているＹＡＧレーザ
の直線偏光のレーザ光を用いた。トランスデユーサ未駆
動時の透過晃９の強度を１゜、トランスデユーサ駆動時
の回折光ｌＯの強度を１１とした時、回折効率ｍ　＝　
（Ｉｔ／ｉｏ）　Ｘ１００とすると、本実施例の音響光
学素子は第４図のグラフに示すように従来のトランスデ
ユーサを直列接続して圧電体の分極方向を同じにしたも
のに比較して、約４０Ｗ低い６０Ｗて９０％程度の回折
効率が得られた。ＲＦ駆動回路の電源に２４Ｍ１ｌｚの
高周波電圧を用い他の条件は上記と同じとした場合、４
０ＷのＲＦ駆動電力で９０％程度の回折効率か得られた
。

上記実施例においては、トランスデユーサを２個設けて
いるが、３個以上設けて、発生する超音波を同位相とし
て干渉させることもできる。又、トランスデユーサの圧
電体の分極方向は、超音波の伝播方向に平行として縦波
が発生するよう設けているか、ａ　Ｍ波の伝播方向に対
して垂直として横波か発生するようにしても良い。しか
し、超音波の干渉のしやすさの点において、横波より縦
波の方か適しており、縦波が発生するようトランスデユ
ーサを設けることが好ましい。

［発明の効果］ 本発明は、音響光学媒体内を伝搬する複数の超音波ビー
ムを、お互いに同位相にしかつ干渉させることにより従
来にない低いＲＦ！％動電力で高い回折効率を得られる
という効果を有する。

又、トランスデユーサを直列に接続することにより、イ
ンピータンスな増加させＲＦｗＵ動回路とのインピーダ
ンスの整合調整を容易にすることかできるという効果も
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図と第４図は本発明の実施例を示す図てあり、第１
図は本発明による音響光学素子の基本構成の側面図であ
り、第４図はＲＦＷＩＡｇｈ電力に対する回折効率の特
性を表すグラフであり、第２図と第３図は従来例を示し
、第２図はトランスデユーサか１つ設けられた′ｒｆ響
光学素子の基本構成の側面［Ａてあり、第３図はトラン
スデユーサか２つ設けられた音響光学素子の基本構成の
側面図である。 ｌ・・１１光学媒体　４・・・トランスデユーサ５・・
・超音波　　　　７・−ＲＦＷＡ動回路８・・・入射光
　　　　９・・・透過光ＩＯ・・・回折光 第　１　回 第２回　　　　　　第３回 ＬＦ、ｒ４区更力電力（Ｗ） 岬 届　４　回

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）音響光学媒体の少なくとも１面に、複数の電気超
   音波変換用のトランスデューサを、トランスデューサに
   より発生する超音波が同位相となるよう設けたことを特
   徴とする音響光学素子。
2. （２）音響光学媒体の１面に２つのトランスデューサを
   、各々の圧電体の分極方向が超音波の伝播方向に平行に
   逆向きになるよう設けて、ＲＦ駆動電力を直列に入力す
   る特許請求の範囲第１項記載の音響光学素子。