JPH0764128A - 音響光学変調素子の製造方法 - Google Patents
音響光学変調素子の製造方法Info
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- JPH0764128A JPH0764128A JP23547193A JP23547193A JPH0764128A JP H0764128 A JPH0764128 A JP H0764128A JP 23547193 A JP23547193 A JP 23547193A JP 23547193 A JP23547193 A JP 23547193A JP H0764128 A JPH0764128 A JP H0764128A
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- Japan
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- acousto
- optic
- optical
- piezoelectric vibrator
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学的不均一性、ビームの変形・位置ずれの
無い、低コスト、高性能音響光学変調素子の製造方法を
提供する。 【構成】 互いに接合する音響光学媒体９と圧電振動子
１０の接合面の、いずれか一方または双方を０.５〜１.
０μｍの粗さに形成し、その音響光学媒体に周波数調整
した圧電振動子を有機接着剤にて接合したのち、所要サ
イズごとに複数個に切断して、これらに電極１１および
１２、リード線１３を付けることにより音響光学変調素
子を作製する。
無い、低コスト、高性能音響光学変調素子の製造方法を
提供する。 【構成】 互いに接合する音響光学媒体９と圧電振動子
１０の接合面の、いずれか一方または双方を０.５〜１.
０μｍの粗さに形成し、その音響光学媒体に周波数調整
した圧電振動子を有機接着剤にて接合したのち、所要サ
イズごとに複数個に切断して、これらに電極１１および
１２、リード線１３を付けることにより音響光学変調素
子を作製する。
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素子の製造方法
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素子の製造方法
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。すなわち、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。すなわち、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）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１参照）。
ラッグ回折角）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１参照）。
【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がオンの状
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】ところで回折効率を左右する作製上の最も
大きな要因として音響光学媒体と圧電振動子の接合状態
があげられ、接着層の厚さを均一とする接着技術が要求
されている。
大きな要因として音響光学媒体と圧電振動子の接合状態
があげられ、接着層の厚さを均一とする接着技術が要求
されている。
【００１２】このため、音響光学媒体と圧電振動子の接
合にはインジウム、錫などの金属接着剤、あるいは有機
接着剤などが用いられている。しかしながら前者の場
合、熱圧着法で接着を行うため音響光学媒体内部に熱に
よる歪を生じビームの変形・位置ずれなどの光学的悪影
響を及ぼす。一方、後者の場合、比較的低い温度（２５
〜８０℃）で圧電振動子の接着が可能なため、接着層の
厚さを適当に選択することにより音響光学媒体内部の歪
を極力抑え、ビームの変形・位置ずれなどの光学的悪影
響を低く抑えることが可能である。このため有機接着剤
による圧電振動子の接着が主流となっている。
合にはインジウム、錫などの金属接着剤、あるいは有機
接着剤などが用いられている。しかしながら前者の場
合、熱圧着法で接着を行うため音響光学媒体内部に熱に
よる歪を生じビームの変形・位置ずれなどの光学的悪影
響を及ぼす。一方、後者の場合、比較的低い温度（２５
〜８０℃）で圧電振動子の接着が可能なため、接着層の
厚さを適当に選択することにより音響光学媒体内部の歪
を極力抑え、ビームの変形・位置ずれなどの光学的悪影
響を低く抑えることが可能である。このため有機接着剤
による圧電振動子の接着が主流となっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機接
着剤で圧電振動子を音響光学媒体に接着する場合、接着
層の厚さを均一にするため、実際の音響光学変調素子の
サイズの音響光学媒体に、一つ一つ圧電振動子を接着し
ているのが現実である。このため、作業性が悪く、コス
トの面でも問題が生じていた。本発明の目的は、光学的
不均一性、ビームの変形・位置ずれの無い、低コスト、
高性能音響光学変調素子の製造方法を提供することにあ
る。
着剤で圧電振動子を音響光学媒体に接着する場合、接着
層の厚さを均一にするため、実際の音響光学変調素子の
サイズの音響光学媒体に、一つ一つ圧電振動子を接着し
ているのが現実である。このため、作業性が悪く、コス
トの面でも問題が生じていた。本発明の目的は、光学的
不均一性、ビームの変形・位置ずれの無い、低コスト、
高性能音響光学変調素子の製造方法を提供することにあ
る。
【００１４】
【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、互いに相対する音響光学媒体と圧電振動子
の接合面の、いずれか一方または双方を０.５〜１.０μ
ｍの粗さに形成し、その音響光学媒体に、所定の共振周
波数となる厚さに予め調整した圧電振動子を有機接着剤
にて接着したのち、所要サイズごとに複数個に切断し
て、これらに電極を形成し、リード線を付けることによ
り音響光学変調素子を作製する。
決するため、互いに相対する音響光学媒体と圧電振動子
の接合面の、いずれか一方または双方を０.５〜１.０μ
ｍの粗さに形成し、その音響光学媒体に、所定の共振周
波数となる厚さに予め調整した圧電振動子を有機接着剤
にて接着したのち、所要サイズごとに複数個に切断し
て、これらに電極を形成し、リード線を付けることによ
り音響光学変調素子を作製する。
【００１５】
【作用】一般に、音響光学媒体と圧電振動子の接合部は
駆動周波数の広帯域化のため、薄くする（≦１μｍ）こ
とが望まれている。しかしながら、大型の音響光学媒体
に周波数調整した薄い圧電振動子を有機接着剤にて接合
すると、表面張力のために接着層の厚さを均一にするこ
とが困難である。
駆動周波数の広帯域化のため、薄くする（≦１μｍ）こ
とが望まれている。しかしながら、大型の音響光学媒体
に周波数調整した薄い圧電振動子を有機接着剤にて接合
すると、表面張力のために接着層の厚さを均一にするこ
とが困難である。
【００１６】本発明者はこれらの事実をふまえ、音響光
学媒体の圧電振動子接合面に所要接着層の厚さと同等な
いしそれ以下の凹凸、つまり粗さを形成することにより
接着剤のぬれ性が向上し、接着層の薄化・均一化が出来
ることを実験的に見いだした。これによって光学的不均
一性、ビームの変形・位置ずれの無い低コスト高性能音
響光学変調素子を作製することが可能となる。
学媒体の圧電振動子接合面に所要接着層の厚さと同等な
いしそれ以下の凹凸、つまり粗さを形成することにより
接着剤のぬれ性が向上し、接着層の薄化・均一化が出来
ることを実験的に見いだした。これによって光学的不均
一性、ビームの変形・位置ずれの無い低コスト高性能音
響光学変調素子を作製することが可能となる。
【００１７】
【実施例１】図２に示すように、音響光学媒体にモリブ
デン酸鉛単結晶９（以下、ＰｂＭｏＯ4）（２５×１８.
５×９ｍｍ）、圧電振動子にニオブ酸リチウム単結晶１
０（以下、ＬｉＮｂＯ3）（２０×１７×０.０２４ｍ
ｍ）を用い、ＰｂＭｏＯ4の接合面の粗さを０.５μｍに
形成し、その面に下地電極として真空蒸着法によって金
（Ａｕ）膜を厚さ約０.４μｍ形成した。ＬｉＮｂＯ3の
接合面を鏡面に形成した上で、両者をエポキシ樹脂接着
剤で接合した。これを５個に切断してサイズ３×１８.
５×９ｍｍとし、それぞれに上部電極１２を形成し、リ
ード線を付けて音響光学変調素子１１を作製した。
デン酸鉛単結晶９（以下、ＰｂＭｏＯ4）（２５×１８.
５×９ｍｍ）、圧電振動子にニオブ酸リチウム単結晶１
０（以下、ＬｉＮｂＯ3）（２０×１７×０.０２４ｍ
ｍ）を用い、ＰｂＭｏＯ4の接合面の粗さを０.５μｍに
形成し、その面に下地電極として真空蒸着法によって金
（Ａｕ）膜を厚さ約０.４μｍ形成した。ＬｉＮｂＯ3の
接合面を鏡面に形成した上で、両者をエポキシ樹脂接着
剤で接合した。これを５個に切断してサイズ３×１８.
５×９ｍｍとし、それぞれに上部電極１２を形成し、リ
ード線を付けて音響光学変調素子１１を作製した。
【００１８】このように作製した５個の音響光学素子を
それぞれ共振回路に組み込み、図３に示す評価系で光源
１４に波長１.３１μｍの半導体レーザ、駆動周波数１
４０ＭＨｚ（１.５Ｗ）の高周波電源１７を用い、回折
効率を測定した。その結果、ロット間のバラツキは小さ
く、全ての音響光学変調素子について回折効率７０％を
満足した。接着層厚さを測定したところ約１μｍであっ
た。
それぞれ共振回路に組み込み、図３に示す評価系で光源
１４に波長１.３１μｍの半導体レーザ、駆動周波数１
４０ＭＨｚ（１.５Ｗ）の高周波電源１７を用い、回折
効率を測定した。その結果、ロット間のバラツキは小さ
く、全ての音響光学変調素子について回折効率７０％を
満足した。接着層厚さを測定したところ約１μｍであっ
た。
【００１９】
【実施例２】前記実施例１と同じサイズのＰｂＭｏＯ4
とＬｉＮｂＯ3を用い、ＰｂＭｏＯ4の接合面の粗さを
１.０μｍに形成し、その面に下地電極として真空蒸着
法によってＡｕ膜を厚さ約０.４μｍ形成した。ＬｉＮ
ｂＯ3の接合面を鏡面に形成した上で、前記実施例１と
同様に音響光学素子を作製した。
とＬｉＮｂＯ3を用い、ＰｂＭｏＯ4の接合面の粗さを
１.０μｍに形成し、その面に下地電極として真空蒸着
法によってＡｕ膜を厚さ約０.４μｍ形成した。ＬｉＮ
ｂＯ3の接合面を鏡面に形成した上で、前記実施例１と
同様に音響光学素子を作製した。
【００２０】このように作製した５個の音響光学素子を
それぞれ前記実施例１と同様の測定を行った。その結
果、ロット間のバラツキは小さく、全ての音響光学変調
素子について回折効率７０％を満足した。接着層厚さは
約１.５μｍであった。
それぞれ前記実施例１と同様の測定を行った。その結
果、ロット間のバラツキは小さく、全ての音響光学変調
素子について回折効率７０％を満足した。接着層厚さは
約１.５μｍであった。
【００２１】
【実施例３】前記実施例１と同じサイズのＰｂＭｏＯ4
とＬｉＮｂＯ3を用い、ＰｂＭｏＯ4の接合面を鏡面に形
成し、その面に下地電極として真空蒸着法によってＡｕ
膜を厚さ約０.４μｍ形成した。ＬｉＮｂＯ3の接合面の
粗さを０.５μｍに形成した上で、前記実施例１と同様
に音響光学素子を作製した。
とＬｉＮｂＯ3を用い、ＰｂＭｏＯ4の接合面を鏡面に形
成し、その面に下地電極として真空蒸着法によってＡｕ
膜を厚さ約０.４μｍ形成した。ＬｉＮｂＯ3の接合面の
粗さを０.５μｍに形成した上で、前記実施例１と同様
に音響光学素子を作製した。
【００２２】このように作製した５個の音響光学素子を
それぞれ前記実施例１と同様の測定を行った。その結
果、ロット間のバラツキは小さく、全ての音響光学変調
素子について回折効率７０％を満足した。接着層厚さは
約１μｍであった。
それぞれ前記実施例１と同様の測定を行った。その結
果、ロット間のバラツキは小さく、全ての音響光学変調
素子について回折効率７０％を満足した。接着層厚さは
約１μｍであった。
【００２３】
【実施例４】前記実施例１と同じサイズのＰｂＭｏＯ4
とＬｉＮｂＯ3を用い、ＰｂＭｏＯ4の接合面の粗さを
１.０μｍに形成し、その面に下地電極として真空蒸着
法によってＡｕ膜を厚さ約０.４μｍ形成した。ＬｉＮ
ｂＯ3の接合面の粗さを０.５μｍに形成した上で、前記
実施例１と同様に音響光学素子を作製した。
とＬｉＮｂＯ3を用い、ＰｂＭｏＯ4の接合面の粗さを
１.０μｍに形成し、その面に下地電極として真空蒸着
法によってＡｕ膜を厚さ約０.４μｍ形成した。ＬｉＮ
ｂＯ3の接合面の粗さを０.５μｍに形成した上で、前記
実施例１と同様に音響光学素子を作製した。
【００２４】このように作製した５個の音響光学素子を
それぞれ前記実施例１と同様の測定を行った。その結
果、ロット間のバラツキは小さく、全ての音響光学変調
素子について回折効率７０％を満足した。接着層厚さは
約１.５μｍであった。
それぞれ前記実施例１と同様の測定を行った。その結
果、ロット間のバラツキは小さく、全ての音響光学変調
素子について回折効率７０％を満足した。接着層厚さは
約１.５μｍであった。
【００２５】
【比較例１】前記実施例１と同じサイズのＰｂＭｏＯ4
とＬｉＮｂＯ3を用い、ＰｂＭｏＯ4とＬｉＮｂＯ3の双
方の接合面を鏡面に形成し、ＰｂＭｏＯ4の面に下地電
極として真空蒸着法よってＡｕ膜を厚さ約０.４μｍ形
成した。その上で、前記実施例１と同様に音響光学素子
を作製した。
とＬｉＮｂＯ3を用い、ＰｂＭｏＯ4とＬｉＮｂＯ3の双
方の接合面を鏡面に形成し、ＰｂＭｏＯ4の面に下地電
極として真空蒸着法よってＡｕ膜を厚さ約０.４μｍ形
成した。その上で、前記実施例１と同様に音響光学素子
を作製した。
【００２６】このように作製した５個の音響光学素子を
それぞれ前記実施例１と同様の測定を行った。その結
果、回折効率のロット間のバラツキは極めて大きく４０
〜６５％であった。また、接着層厚さは１.５〜４μｍ
であった。
それぞれ前記実施例１と同様の測定を行った。その結
果、回折効率のロット間のバラツキは極めて大きく４０
〜６５％であった。また、接着層厚さは１.５〜４μｍ
であった。
【００２７】
【比較例２】前記実施例１と同じサイズのＰｂＭｏＯ4
とＬｉＮｂＯ3を用い、ＰｂＭｏＯ4の接合面の粗さを
２.０μｍに形成し、その面に下地電極として真空蒸着
法よってＡｕ膜を厚さ約０.４μｍ形成した。ＬｉＮｂ
Ｏ3の接合面を鏡面に形成した上で、前記実施例１と同
様に音響光学素子を作製した。
とＬｉＮｂＯ3を用い、ＰｂＭｏＯ4の接合面の粗さを
２.０μｍに形成し、その面に下地電極として真空蒸着
法よってＡｕ膜を厚さ約０.４μｍ形成した。ＬｉＮｂ
Ｏ3の接合面を鏡面に形成した上で、前記実施例１と同
様に音響光学素子を作製した。
【００２８】このように作製した５個の音響光学素子を
それぞれ前記実施例１と同様の測定を行った。その結
果、回折効率のロット間のバラツキは大きく５０〜７０
％であった。
それぞれ前記実施例１と同様の測定を行った。その結
果、回折効率のロット間のバラツキは大きく５０〜７０
％であった。
【００２９】そこで圧電振動子を光学顕微鏡により観察
したところ多数のクラックが生じていた。また、接着層
厚さを測定したところ約２.５μｍであった。
したところ多数のクラックが生じていた。また、接着層
厚さを測定したところ約２.５μｍであった。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
学的不均一性、ビームの変形、位置ずれのない低コスト
で高性能な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。
学的不均一性、ビームの変形、位置ずれのない低コスト
で高性能な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】音響光学変調素子の動作原理を示す説明図。
【図２】音響光学変調素子の製作工程を示す説明図。
【図３】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。
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 高周波電源 ８ 光学面 ９ モリブデン酸鉛単結晶（音響光学媒体） １０ ニオブ酸リチウム単結晶（圧電振動子） １１ （下地）電極 １２ （上部）電極 １３ リード線 １４ 光源（波長１.３１μｍ） １５ 音響光学変調器 １６ 同軸ケーブル １７ 高周波電源（１４０ＭＨｚ） １８ 光路を示す矢印 １９ 光パワーメータ θ ブラッグ回折角
Claims (2)
- 【請求項１】音響光学媒体と圧電振動子を接合して構成
する音響光学変調素子の製造方法であって、前記音響光
学媒体および圧電振動子を予め接着して一体化してから
分割切断し複数の音響光学変調素子にすることを特徴と
する音響光学変調素子の製造方法。 - 【請求項２】前記音響光学媒体と圧電振動子の接合面
の、少なくともいずれか一方が０.５〜１.０μｍの粗さ
に形成されていることを特徴とする前記請求項１記載の
音響光学変調素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23547193A JPH0764128A (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 音響光学変調素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23547193A JPH0764128A (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 音響光学変調素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0764128A true JPH0764128A (ja) | 1995-03-10 |
Family
ID=16986576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23547193A Pending JPH0764128A (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 音響光学変調素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0764128A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11104877A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-20 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | レーザビームの高速ウィービング方法 |
-
1993
- 1993-08-26 JP JP23547193A patent/JPH0764128A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11104877A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-20 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | レーザビームの高速ウィービング方法 |
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