JPH0764127A - 音響光学変調器 - Google Patents
音響光学変調器Info
- Publication number
- JPH0764127A JPH0764127A JP23406493A JP23406493A JPH0764127A JP H0764127 A JPH0764127 A JP H0764127A JP 23406493 A JP23406493 A JP 23406493A JP 23406493 A JP23406493 A JP 23406493A JP H0764127 A JPH0764127 A JP H0764127A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acousto
- modulation element
- optical modulation
- optical
- silicone rubber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧電振動子および超音波衝突部からの発熱に
よる音響光学媒体中の屈折率不均一を低減し、回折効率
劣化および光ビームの回折角や強度の揺らぎのない高性
能で低価格な音響光学変調素子を提供する。 【構成】 放熱板８および９への音響光学変調素子固定
接着材として、シリコーンゴム中に窒化アルミニウム粉
末を均一に分散させた窒化アルミニウム入りシリコーン
ゴム１０を用いた。
よる音響光学媒体中の屈折率不均一を低減し、回折効率
劣化および光ビームの回折角や強度の揺らぎのない高性
能で低価格な音響光学変調素子を提供する。 【構成】 放熱板８および９への音響光学変調素子固定
接着材として、シリコーンゴム中に窒化アルミニウム粉
末を均一に分散させた窒化アルミニウム入りシリコーン
ゴム１０を用いた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光偏向、光スイッチン
グ、光変調等に使用される音響光学変調器に関するもの
である。
グ、光変調等に使用される音響光学変調器に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】音響光学変調器は音響光学媒体と圧電振
動子を接合して成る音響光学変調素子とその共振回路か
ら構成される。高周波電圧を音響光学変調素子に印加す
ることにより音響光学媒体中の屈折率が周期的に変化す
る光弾性効果を利用している。この効果を利用すること
により、例えば光の進路変化、光の周波数変調（回折さ
れた光は移動する超音波によって一種のドップラー効果
を受けその周波数が超音波の周波数だけシフトすること
を利用）が可能となる。これらの光変調効果は、ガスレ
ーザを用いたレーザプリンタ、レーザスキャナ、レーザ
ファクシミリに広く用いられており、近年の電子計算機
の高速化に伴う高速化、低ノイズ化および高速スイッチ
ング化に重要な役割を果たしている。
動子を接合して成る音響光学変調素子とその共振回路か
ら構成される。高周波電圧を音響光学変調素子に印加す
ることにより音響光学媒体中の屈折率が周期的に変化す
る光弾性効果を利用している。この効果を利用すること
により、例えば光の進路変化、光の周波数変調（回折さ
れた光は移動する超音波によって一種のドップラー効果
を受けその周波数が超音波の周波数だけシフトすること
を利用）が可能となる。これらの光変調効果は、ガスレ
ーザを用いたレーザプリンタ、レーザスキャナ、レーザ
ファクシミリに広く用いられており、近年の電子計算機
の高速化に伴う高速化、低ノイズ化および高速スイッチ
ング化に重要な役割を果たしている。
【０００３】ところで前記光変調効果には、超音波の波
長と入射光のビーム径の関係により、光の屈折と回折の
二つの現象が存在する。即ち、超音波の波長がビーム径
と比較して十分に長い場合（低周波の超音波）には、光
は緩やかに屈折率が変化する音響光学媒体中を通過する
ことになり、屈折現象が生ずる。一方、波長がビーム径
と比較して十分に短い場合（高周波の超音波）には、音
響光学媒体中の周期的屈折率変化が回折格子として作用
するために光が回折される。一般に、音響光学素子では
後者の回折現象が利用されている。
長と入射光のビーム径の関係により、光の屈折と回折の
二つの現象が存在する。即ち、超音波の波長がビーム径
と比較して十分に長い場合（低周波の超音波）には、光
は緩やかに屈折率が変化する音響光学媒体中を通過する
ことになり、屈折現象が生ずる。一方、波長がビーム径
と比較して十分に短い場合（高周波の超音波）には、音
響光学媒体中の周期的屈折率変化が回折格子として作用
するために光が回折される。一般に、音響光学素子では
後者の回折現象が利用されている。
【０００４】前記光変調効果を利用する音響光学変調素
子による回折現象は、複数の回折光が現れるラマン−ナ
ス回折、一次回折光のみが現れるブラッグ回折、および
その中間領域での回折に分けられるが、高い回折効率が
得られるブラッグ回折が最も広く使われる。
子による回折現象は、複数の回折光が現れるラマン−ナ
ス回折、一次回折光のみが現れるブラッグ回折、および
その中間領域での回折に分けられるが、高い回折効率が
得られるブラッグ回折が最も広く使われる。
【０００５】ブラッグ回折は数１で与えられる角度（ブ
ラッグ回折角）θで入射した光を、波面と同じ角度をな
す方向にだけ回折し、回折角を２θ偏向する現象である
（図６参照）。
ラッグ回折角）θで入射した光を、波面と同じ角度をな
す方向にだけ回折し、回折角を２θ偏向する現象である
（図６参照）。
【０００６】（数１） θ＝ｓｉｎ-1（λｆa／２ｖ）
【０００７】θ：ブラッグ回折角（ｄｅｇ）、λ：光の
波長（ｍ）、ｖ：音響光学媒体中の超音波の音速（ｍ／
ｓ）、ｆa：超音波の周波数（Ｈｚ）
波長（ｍ）、ｖ：音響光学媒体中の超音波の音速（ｍ／
ｓ）、ｆa：超音波の周波数（Ｈｚ）
【０００８】つまり、一次回折光は電気入力をオンの状
態で発生し、オフ状態では回折しない。従って、スリッ
トやピンホールなどで一次回折光のみを取り出せば、極
めて消光比の高いレーザビームのスイッチングが出来
る。ここで消光比の高低は、数２に示す回折効率として
あらわされる。
態で発生し、オフ状態では回折しない。従って、スリッ
トやピンホールなどで一次回折光のみを取り出せば、極
めて消光比の高いレーザビームのスイッチングが出来
る。ここで消光比の高低は、数２に示す回折効率として
あらわされる。
【０００９】（数２） 回折効率（％）＝［（一次回折光強度）／（透過光強
度）］×１００
度）］×１００
【００１０】実用上、消光比の高いレーザビームスイッ
チング実現のためには回折効率が７０％以上あることが
望まれている。
チング実現のためには回折効率が７０％以上あることが
望まれている。
【００１１】一般に超音波入力パワーを高くすることに
より回折効率もそれに伴い上昇する。しかしながら、超
音波入力パワーを増加させると圧電振動子、および超音
波衝突部からの発熱により音響光学媒体中に屈折率の不
均一性を生じ、光ビームの回折角や強度の揺らぎが生じ
ていた。更には音響光学媒体の温度上昇のために回折効
率の低下をも引き起こしていた。このため従来は、アル
ミなどの耐熱性の高い金属ブロックを音響光学変調素子
に接着し、放熱効果を上げることにより音響光学媒体中
の屈折率の不均一を防止していたが、必ずしも充分では
なかった。また、ペルチエ素子による温度制御も試みら
れているがコストの面で問題が残されている。
より回折効率もそれに伴い上昇する。しかしながら、超
音波入力パワーを増加させると圧電振動子、および超音
波衝突部からの発熱により音響光学媒体中に屈折率の不
均一性を生じ、光ビームの回折角や強度の揺らぎが生じ
ていた。更には音響光学媒体の温度上昇のために回折効
率の低下をも引き起こしていた。このため従来は、アル
ミなどの耐熱性の高い金属ブロックを音響光学変調素子
に接着し、放熱効果を上げることにより音響光学媒体中
の屈折率の不均一を防止していたが、必ずしも充分では
なかった。また、ペルチエ素子による温度制御も試みら
れているがコストの面で問題が残されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、圧電
振動子および超音波衝突部からの発熱による音響光学媒
体中の屈折率の不均一を低減し、回折効率の劣化および
光ビームの回折角や強度の揺らぎのない高性能かつ低価
格の音響光学変調器を提供することにある。
振動子および超音波衝突部からの発熱による音響光学媒
体中の屈折率の不均一を低減し、回折効率の劣化および
光ビームの回折角や強度の揺らぎのない高性能かつ低価
格の音響光学変調器を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、放熱板への音響光学変調素子固定のための
接着材として、シリコーンゴム中に窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）粉末を均一に分散させたものを用いる。
決するため、放熱板への音響光学変調素子固定のための
接着材として、シリコーンゴム中に窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）粉末を均一に分散させたものを用いる。
【００１４】
【作用】一般に回折効率は超音波入力に依存することが
知られている。即ち、超音波入力を高くすることにより
回折効率を高くすることが可能となる。しかしながら、
超音波入力を増大させると音響光学媒体内部の温度が上
昇し、それに伴い光ビームの回折角、強度の揺らぎが生
じる。また、更には回折効率低下が起こる。この状況を
図７に示している。特にこれらの現象は、屈折率の温度
依存性が大きいものについて顕著である。
知られている。即ち、超音波入力を高くすることにより
回折効率を高くすることが可能となる。しかしながら、
超音波入力を増大させると音響光学媒体内部の温度が上
昇し、それに伴い光ビームの回折角、強度の揺らぎが生
じる。また、更には回折効率低下が起こる。この状況を
図７に示している。特にこれらの現象は、屈折率の温度
依存性が大きいものについて顕著である。
【００１５】これらの事実をふまえ本発明者は、放熱板
への音響光学変調素子固定のための接着材として、シリ
コーンゴム中に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末を均一
に分散させたものを用いることにより、音響光学変調素
子内部の温度上昇ならび温度勾配を低減できることを見
いだした。即ち、音響光学媒体中の屈折率の不均一を低
減し、光ビームの回折角や強度の揺らぎ、回折効率低下
を抑えることが可能となった。
への音響光学変調素子固定のための接着材として、シリ
コーンゴム中に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末を均一
に分散させたものを用いることにより、音響光学変調素
子内部の温度上昇ならび温度勾配を低減できることを見
いだした。即ち、音響光学媒体中の屈折率の不均一を低
減し、光ビームの回折角や強度の揺らぎ、回折効率低下
を抑えることが可能となった。
【００１６】
【実施例】図１に本実施例で作製した音響光学変調素子
の概略構成を示す。音響光学媒体６にモリブデン酸鉛
（ＰｂＭｏＯ4）単結晶、圧電振動子１２にニオブ酸リ
チウム（ＬｉＮｂＯ3）単結晶を用い、両者をエポキシ
樹脂接着剤にて接合し、これに電極１３および１４を形
成し、更にリード線１１を付けて音響光学変調素子を形
成した。次にシリコーンゴム中にＡｌＮ粉末を５０ｖｏ
ｌ％含有しこれを均一に分散させたものを用い、放熱板
８および９への音響光学変調素子固定を行った。
の概略構成を示す。音響光学媒体６にモリブデン酸鉛
（ＰｂＭｏＯ4）単結晶、圧電振動子１２にニオブ酸リ
チウム（ＬｉＮｂＯ3）単結晶を用い、両者をエポキシ
樹脂接着剤にて接合し、これに電極１３および１４を形
成し、更にリード線１１を付けて音響光学変調素子を形
成した。次にシリコーンゴム中にＡｌＮ粉末を５０ｖｏ
ｌ％含有しこれを均一に分散させたものを用い、放熱板
８および９への音響光学変調素子固定を行った。
【００１７】このように作製した音響光学素子を共振回
路に組み込み、図２に示す測定系で光源１５に波長１.
３１μｍの半導体レーザ、駆動周波数１４０ＭＨｚの高
周波電源１８を用い、駆動電力（０〜２.０Ｗ）に対す
る回折効率を測定した。結果を図４に示す。図４に示す
ように、回折効率７０％を得るために必要な駆動電力は
１.５Ｗであった。次に回折効率７０％を得る駆動電力
１.５Ｗで１００時間連続通電し、回折効率、ビーム変
形・移動を観察した。ビームの変形・移動観測については
図３に示す測定系を用いて行った。その結果、回折効率
変化、ビーム変形・移動は観察されなかった。この時の
音響光学変調素子の内部温度をサーモビュア（日本アビ
オニクス社製ＴＶＳ−２００）２６により観測した結
果、約２５℃であることを確認した。
路に組み込み、図２に示す測定系で光源１５に波長１.
３１μｍの半導体レーザ、駆動周波数１４０ＭＨｚの高
周波電源１８を用い、駆動電力（０〜２.０Ｗ）に対す
る回折効率を測定した。結果を図４に示す。図４に示す
ように、回折効率７０％を得るために必要な駆動電力は
１.５Ｗであった。次に回折効率７０％を得る駆動電力
１.５Ｗで１００時間連続通電し、回折効率、ビーム変
形・移動を観察した。ビームの変形・移動観測については
図３に示す測定系を用いて行った。その結果、回折効率
変化、ビーム変形・移動は観察されなかった。この時の
音響光学変調素子の内部温度をサーモビュア（日本アビ
オニクス社製ＴＶＳ−２００）２６により観測した結
果、約２５℃であることを確認した。
【００１８】
【比較例】前記実施例で使用したシリコーンゴム（Ａｌ
Ｎ粉末無し）で前記実施例で用いたものと同サイズ、特
性の音響光学変調素子に放熱板を固定した。
Ｎ粉末無し）で前記実施例で用いたものと同サイズ、特
性の音響光学変調素子に放熱板を固定した。
【００１９】前記作製した音響光学素子を共振回路に組
み込み、光源に波長１.３１μｍの半導体レーザ、駆動
周波数１４０ＭＨｚの発振器を用い図２に示す評価系で
駆動電力（０〜２.０Ｗ）に対する回折効率を測定し
た。その結果、前記実施例と同様、回折効率７０％を得
るために必要な駆動電力は１.５Ｗであった。次に回折
効率７０％を得る駆動電力１.５Ｗで１００時間連続通
電し、回折効率、ビーム変形・移動を観察した。ビーム
の変形・移動観測については図３に示す測定系を用いて
行った。その結果、回折効率については図５に示す如く
約１０％の低下がみられ、ビーム変形・移動についても
観察された。この時の音響光学変調素子の内部温度をサ
ーモビュア（日本アビオニクス社製ＴＶＳ−２００）２
６により観測した結果、連続通電試験開始から温度は上
昇し終了時には６５℃に達していた。
み込み、光源に波長１.３１μｍの半導体レーザ、駆動
周波数１４０ＭＨｚの発振器を用い図２に示す評価系で
駆動電力（０〜２.０Ｗ）に対する回折効率を測定し
た。その結果、前記実施例と同様、回折効率７０％を得
るために必要な駆動電力は１.５Ｗであった。次に回折
効率７０％を得る駆動電力１.５Ｗで１００時間連続通
電し、回折効率、ビーム変形・移動を観察した。ビーム
の変形・移動観測については図３に示す測定系を用いて
行った。その結果、回折効率については図５に示す如く
約１０％の低下がみられ、ビーム変形・移動についても
観察された。この時の音響光学変調素子の内部温度をサ
ーモビュア（日本アビオニクス社製ＴＶＳ−２００）２
６により観測した結果、連続通電試験開始から温度は上
昇し終了時には６５℃に達していた。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、発
熱による音響光学媒体中の屈折率不均一を低減し、光ビ
ームの回折角や揺らぎ、回折効率低下を抑えることが出
来、高性能低価格音響光学変調素子を提供できる。本発
明はモリブデン酸鉛単結晶のみならず様々な音響光学媒
体にも適用できることは明かである。
熱による音響光学媒体中の屈折率不均一を低減し、光ビ
ームの回折角や揺らぎ、回折効率低下を抑えることが出
来、高性能低価格音響光学変調素子を提供できる。本発
明はモリブデン酸鉛単結晶のみならず様々な音響光学媒
体にも適用できることは明かである。
【図１】実施例により作製した音響光学変調素子の概略
の構成を示す断面図。
の構成を示す断面図。
【図２】実施例および比較例で用いた回折効率測定系を
示す説明図。
示す説明図。
【図３】実施例および比較例で用いたビームの変形・移
動の測定系を示す説明図。
動の測定系を示す説明図。
【図４】実施例により作製した音響光学変調素子の駆動
電力に対する回折効率の変化を示す特性図。
電力に対する回折効率の変化を示す特性図。
【図５】比較例により作製した音響光学変調素子の通電
時間に対する回折効率の変化を示す特性図。
時間に対する回折効率の変化を示す特性図。
【図６】音響光学変調素子の動作原理を示す説明図。
【図７】従来の音響光学変調素子の温度に対する回折効
率の変化を示す特性図。
率の変化を示す特性図。
１ 入射光 ２ 一次回折光 ３ 非回折光 ４ 超音波進行波 ５ 圧電振動子 ６ 音響光学媒体 ７ 高周波電圧 ８ 放熱板（１） ９ 放熱板（２） １０ （窒化アルミニウム入り）シリコーンゴム １１ リード線 １２ 圧電振動子（ＬｉＮｂＯ3） １３ （下地）電極 １４ （上部）電極 １５ 光源（波長１.３１μｍ） １６ 音響光学変調器 １７ 同軸ケーブル １８ 高周波電源（１４０ＭＨｚ） １９ 光路 ２０ 光パワーメータ ２６ サーモビュア ２７ ディスプレイ θ ブラッグ回折角
Claims (1)
- 【請求項１】音響光学媒体と圧電振動子からなる音響光
学変調素子の放熱板への固定に使用される接着材が、窒
化アルミニウム粉末を１０〜５０ｖｏｌ％含有したシリ
コーンゴムであることを特徴とする音響光学変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23406493A JPH0764127A (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 音響光学変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23406493A JPH0764127A (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 音響光学変調器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0764127A true JPH0764127A (ja) | 1995-03-10 |
Family
ID=16965028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23406493A Pending JPH0764127A (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 音響光学変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0764127A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100314090B1 (ko) * | 1996-10-16 | 2001-12-12 | 윤종용 | 음향광 변조 장치 및 그 제조 방법 |
| CN104241800A (zh) * | 2013-06-24 | 2014-12-24 | 深圳光启创新技术有限公司 | 滤波器谐振子制作方法、滤波器谐振子、滤波器件及电磁设备 |
-
1993
- 1993-08-25 JP JP23406493A patent/JPH0764127A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100314090B1 (ko) * | 1996-10-16 | 2001-12-12 | 윤종용 | 음향광 변조 장치 및 그 제조 방법 |
| CN104241800A (zh) * | 2013-06-24 | 2014-12-24 | 深圳光启创新技术有限公司 | 滤波器谐振子制作方法、滤波器谐振子、滤波器件及电磁设备 |
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