JPS5932773B2 - 音響光学フイルタ - Google Patents
音響光学フイルタInfo
- Publication number
- JPS5932773B2 JPS5932773B2 JP50006563A JP656375A JPS5932773B2 JP S5932773 B2 JPS5932773 B2 JP S5932773B2 JP 50006563 A JP50006563 A JP 50006563A JP 656375 A JP656375 A JP 656375A JP S5932773 B2 JPS5932773 B2 JP S5932773B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- acousto
- diffraction
- transducer
- optic filter
- 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.)
- Expired
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- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波周波数を適当に変えることによつて入射
光の中から任意の光を選択する音響光学フィルタ（以下
ＡＯフィルタと記す。
光の中から任意の光を選択する音響光学フィルタ（以下
ＡＯフィルタと記す。
）に関するものである。ＡＯフィルタとして二酸化テル
ルの遠隔異方回折現象を利用した素子が回折効率が大き
く、かつ任意の特性の素子が得られることから実用性に
秀れていることが知られている。
ルの遠隔異方回折現象を利用した素子が回折効率が大き
く、かつ任意の特性の素子が得られることから実用性に
秀れていることが知られている。
第１図は、代表的な二酸化テルルの遠隔異方回折を利用
したＡＯフィルタ素子を示している。
したＡＯフィルタ素子を示している。
ここでトランスジューサ３は、一般には一枚であるが、
時には電気インピーダンス整合のため分割されて結合さ
れている。図において、４は吸音体、６は入射光、Ｔは
非回折光、８は回折光を示す。一方、ＡＯ素子は電気的
に透過光波長を制御することができ、高速掃引が可能で
あることが従来の機械的分光と比較した時の利点とされ
ているが、実際なつ染や織物業界におけるカラー原図の
色分離に用いる場合、いくつかの問題が生ずる。その一
つは、素子の高速掃引時における回折効率の低下及び色
分解能の低下である。これは次の様な原因によるもので
ある。今、可視光領域例えば４０００〜７０００λの光
を選択する場合を考えると、光入射角が２０度の素子で
は、掃引周波数帯域幅ｆｓは４４ＭＨ２から９６ＭＨ２
まで掃引しなければならない。
時には電気インピーダンス整合のため分割されて結合さ
れている。図において、４は吸音体、６は入射光、Ｔは
非回折光、８は回折光を示す。一方、ＡＯ素子は電気的
に透過光波長を制御することができ、高速掃引が可能で
あることが従来の機械的分光と比較した時の利点とされ
ているが、実際なつ染や織物業界におけるカラー原図の
色分離に用いる場合、いくつかの問題が生ずる。その一
つは、素子の高速掃引時における回折効率の低下及び色
分解能の低下である。これは次の様な原因によるもので
ある。今、可視光領域例えば４０００〜７０００λの光
を選択する場合を考えると、光入射角が２０度の素子で
は、掃引周波数帯域幅ｆｓは４４ＭＨ２から９６ＭＨ２
まで掃引しなければならない。
ここで掃引周波数の時間変化を一定である様に掃引する
ものとする。この時回折光の光帯域幅Δλは、中心光波
長λ、音波と光との有効回折長υ、光と音波波面のなす
角すなわち入射角θｉ、結晶の音速ν、そして音波の中
心周波数ｆｏによつて、第（１）式で示される。Δλ＝
０．９ν・λ／（ｆｏ−Ｌ’ ・ ｔａｎθｉ） （１
）一方、回折条件の関係から、Δλは第（２）式でも示
すことができる。
ものとする。この時回折光の光帯域幅Δλは、中心光波
長λ、音波と光との有効回折長υ、光と音波波面のなす
角すなわち入射角θｉ、結晶の音速ν、そして音波の中
心周波数ｆｏによつて、第（１）式で示される。Δλ＝
０．９ν・λ／（ｆｏ−Ｌ’ ・ ｔａｎθｉ） （１
）一方、回折条件の関係から、Δλは第（２）式でも示
すことができる。
Δλ一Δｆｂ・λ／ｆｏ（２）
ここでΔｆｂは、入射光を波長λの単色光としたとき、
回折光の生じる超音波帯域幅である。
回折光の生じる超音波帯域幅である。
第（１）、筆２）式よりΔｆｂ■０．９ν／（Ｌ’ ・
ｔａｎｅｉ） （３）となる。
ｔａｎｅｉ） （３）となる。
掃引時間をＴｓとすると、ΔＦｂに対する相当時間Δｔ
は次の様に示される。
は次の様に示される。
これらより、音波と光との有効回折長Ｌ″、光帯域幅Δ
λ、及び超音波帯埃福ΔＦｂは次式の様になる。
λ、及び超音波帯埃福ΔＦｂは次式の様になる。
ここで一例として、入射角を２０度とし、掃引時間Ｔａ
−３０μＳｅｃｌλ−５５００λとすると、掃引周波数
帯域Ｆｓは５２ＭＨｚであり、Ｌ″＝１．２２ｍ１１Δ
λ−１１６λ、Δｆ−１．２５ＭＨｚとなる。
−３０μＳｅｃｌλ−５５００λとすると、掃引周波数
帯域Ｆｓは５２ＭＨｚであり、Ｌ″＝１．２２ｍ１１Δ
λ−１１６λ、Δｆ−１．２５ＭＨｚとなる。
これらの関係を第２図に示す。このことかられかる様に
、トランスデユーサ３をいくら長くしても、高速掃引を
行なうと、有効回折長Ｌ″は短かくなる。したがつて、
回折光のスペクトル幅は広くなり色分解能が低下する。
一方回折光の光強度は、入射光１０とフイルタされた回
折光１ｄを同一光波長について比較すると、となり、有
効回折長Ｌ′の減少により、１００％回折に要する音波
入力Ｐａは非常に大きくなる。
、トランスデユーサ３をいくら長くしても、高速掃引を
行なうと、有効回折長Ｌ″は短かくなる。したがつて、
回折光のスペクトル幅は広くなり色分解能が低下する。
一方回折光の光強度は、入射光１０とフイルタされた回
折光１ｄを同一光波長について比較すると、となり、有
効回折長Ｌ′の減少により、１００％回折に要する音波
入力Ｐａは非常に大きくなる。
以上のように、ＡＯフイルタにおいて、高速掃引を行な
うと光帯域幅や回折効率の点で悪影響が生じる。本発明
は、かかる悪影響をなくし、高速掃引時における光回折
効率の低下を防ぎ、光帯域幅の増大を防止することを特
徴とするＡＯフイルタを提供することを目的とする。
うと光帯域幅や回折効率の点で悪影響が生じる。本発明
は、かかる悪影響をなくし、高速掃引時における光回折
効率の低下を防ぎ、光帯域幅の増大を防止することを特
徴とするＡＯフイルタを提供することを目的とする。
第３図に本発明の第１の実施例を示す。
この場合、ＡＯフイルタ媒体として特に効果の大きい二
酸化テルル結晶を例に取るが、本発明は、水晶、ＬｉＮ
ｂＯ３等の他の複屈折を有する結晶を媒体としてもかま
わない。今、入射角を２０度とし、可視光領域４０００
〜７０００λを３０μＳｅｃの掃引時間で選択し、５５
００λの波長の光で５０λの光帯域幅が必要である場合
について説明する。第３図に示す如く、本実施例は二酸
化テルル結晶１に一定高さの段差を設け、各段差面上に
一定幅のトランスデユーサ３を設けたものである。この
場合、各トランスデユーサの長さは前記第（５）式から
計算される扁−１．２２ｍｍに等しいかそれとも少し大
きくし、段差はＬ′ＴａｎＯｌ：：′４４４μｍ程度か
またはそれ以下にする。上記トランスデユーサ３を直列
または並列に結合して、同一の高周波掃引発振器５で駆
動する。この時、トランスデユーサ３から出射される音
波の波面９は、第４図に示すように各トランスデューサ
３接着面の段差に等しく階段状になるため、音波が光ビ
ーム６を横ぎるのに要する時間は０・７２μＳｅｃとな
る。
酸化テルル結晶を例に取るが、本発明は、水晶、ＬｉＮ
ｂＯ３等の他の複屈折を有する結晶を媒体としてもかま
わない。今、入射角を２０度とし、可視光領域４０００
〜７０００λを３０μＳｅｃの掃引時間で選択し、５５
００λの波長の光で５０λの光帯域幅が必要である場合
について説明する。第３図に示す如く、本実施例は二酸
化テルル結晶１に一定高さの段差を設け、各段差面上に
一定幅のトランスデユーサ３を設けたものである。この
場合、各トランスデユーサの長さは前記第（５）式から
計算される扁−１．２２ｍｍに等しいかそれとも少し大
きくし、段差はＬ′ＴａｎＯｌ：：′４４４μｍ程度か
またはそれ以下にする。上記トランスデユーサ３を直列
または並列に結合して、同一の高周波掃引発振器５で駆
動する。この時、トランスデユーサ３から出射される音
波の波面９は、第４図に示すように各トランスデューサ
３接着面の段差に等しく階段状になるため、音波が光ビ
ーム６を横ぎるのに要する時間は０・７２μＳｅｃとな
る。
一方、全トランスデユーサ長は、３Ｃ−３．６６關であ
るから、５５００λの光に対して光帯域幅Δλは第（リ
式のＣＶＣＣ−３．６６ｗ！ｍ代入して、Δλ一３９λ
となる。
るから、５５００λの光に対して光帯域幅Δλは第（リ
式のＣＶＣＣ−３．６６ｗ！ｍ代入して、Δλ一３９λ
となる。
以上のように、従来例では、本実施例と同じ条件のもと
で有効回折長Ｌ″−１．２２ｍ１Ｌ．光帯域幅Δλ−１
１６λであつたのが、本実施例においては、Ｃ−３．６
６ｍ１ＬｓΔλ＝３９λとなり、トランスデユーサ３面
に段差を設けることによつて有効トランスデユーサ長を
長くし、光帯域幅を小さくすることができる。
で有効回折長Ｌ″−１．２２ｍ１Ｌ．光帯域幅Δλ−１
１６λであつたのが、本実施例においては、Ｃ−３．６
６ｍ１ＬｓΔλ＝３９λとなり、トランスデユーサ３面
に段差を設けることによつて有効トランスデユーサ長を
長くし、光帯域幅を小さくすることができる。
なお、この実施例は従来の光偏向器において、音波ビー
ムステアリング方法として知られているトランスデユー
サ接着面に段差を設ける方法とは異なるものである。
ムステアリング方法として知られているトランスデユー
サ接着面に段差を設ける方法とは異なるものである。
すなわち、音波ビームステアリング方法では、この段差
は光偏向器の中心周波数ＦＯにおける偏向媒体内の超音
波波長Ａ（ｖ／ＦＯ）に等しくしているので、二酸化テ
ルル結晶の最も遅い横波を用いた場合には、段差は１０
μｍ程度となる。さらにこの場合の目的としては、広い
周波数帯域で光との回折現象を生じさせようとするもの
である。一方、本発明においては、段差は前述の通り数
百μｍであり、その目的も回折現象を狭い周波数幅で生
じさせることを目指しており、明らかに光偏向器におい
て段差を設けた素子と異なることを付け加えておく。第
２の実施例として哄第４図に示す如く相対向する平行な
面を有する二酸化テルル基板結晶１の一平面上に、各段
差がＬ″ＴａｎＯｌと同じかもしくはそれ以下となるよ
うに階段状の二酸化テルル結晶をスペーサ１０として設
け、かかるスペーサ１０上にトランスデユーサ３を形成
したものである。
は光偏向器の中心周波数ＦＯにおける偏向媒体内の超音
波波長Ａ（ｖ／ＦＯ）に等しくしているので、二酸化テ
ルル結晶の最も遅い横波を用いた場合には、段差は１０
μｍ程度となる。さらにこの場合の目的としては、広い
周波数帯域で光との回折現象を生じさせようとするもの
である。一方、本発明においては、段差は前述の通り数
百μｍであり、その目的も回折現象を狭い周波数幅で生
じさせることを目指しており、明らかに光偏向器におい
て段差を設けた素子と異なることを付け加えておく。第
２の実施例として哄第４図に示す如く相対向する平行な
面を有する二酸化テルル基板結晶１の一平面上に、各段
差がＬ″ＴａｎＯｌと同じかもしくはそれ以下となるよ
うに階段状の二酸化テルル結晶をスペーサ１０として設
け、かかるスペーサ１０上にトランスデユーサ３を形成
したものである。
この場合も、第１の実施例とまつたく同様の効果が得ら
れる。第３の実施例は、第２の実施例に示したスペーサ
１０に、二酸化テルル以外の媒体を用い、Ｌ′ＴａｎＯ
ｌ／を二酸化テルルの値と同じにしたものである。
れる。第３の実施例は、第２の実施例に示したスペーサ
１０に、二酸化テルル以外の媒体を用い、Ｌ′ＴａｎＯ
ｌ／を二酸化テルルの値と同じにしたものである。
この場合も第１の実施例と同様に階段状の音波波面９が
得られて、結果として光帯域幅を小さくすることができ
る。第４の実施例は、第５図に示すように二酸化テルル
結晶１の一平面状にＣに等しいかそれよりも長いトラン
スデユーサ３を接着し、各々のトランスデユーサ３の間
に時間Δｔ＝Ｌ′Ｔａｎθ／ｖに等しいかそれ以下であ
る遅延時間を有する遅延素子２を用いて、出射音波の波
面を前実施例の如く階段状にしたものである。
得られて、結果として光帯域幅を小さくすることができ
る。第４の実施例は、第５図に示すように二酸化テルル
結晶１の一平面状にＣに等しいかそれよりも長いトラン
スデユーサ３を接着し、各々のトランスデユーサ３の間
に時間Δｔ＝Ｌ′Ｔａｎθ／ｖに等しいかそれ以下であ
る遅延時間を有する遅延素子２を用いて、出射音波の波
面を前実施例の如く階段状にしたものである。
以上のごとく、本発明は音響光学フイルタ媒体内を進行
する音波束を階段状に進行させ、光と該超音波との実質
の相互作用長を長くせしめた音響光学フイルタを提供す
るもので、高速掃引において回折効率を高め、１駆動電
力が少なく、かつ光帯域帯を狭くすることができる利点
を有する。
する音波束を階段状に進行させ、光と該超音波との実質
の相互作用長を長くせしめた音響光学フイルタを提供す
るもので、高速掃引において回折効率を高め、１駆動電
力が少なく、かつ光帯域帯を狭くすることができる利点
を有する。
第１図は、従来の音響光学フイルタの構造を示す断面図
、第２図は音響光学フイルタにおける有効回折長を説明
する図、第３図、第４図および第５図頃本発明の一実施
例における音響光学フイルタの実施例を示す構造図であ
る。 １・・・・・・音響光学媒体結晶、２・・・・・・遅延
素子、３・・・・・・トランスデユーサ、４・・・・・
・吸音体、５・・・・・・高周波掃引発振器、６・・・
・・・入射光、７・・・・・・非回折光、８・・・・・
・回折光、９・・・・・・超音波波面、１０・・・・・
・スペーサ。
、第２図は音響光学フイルタにおける有効回折長を説明
する図、第３図、第４図および第５図頃本発明の一実施
例における音響光学フイルタの実施例を示す構造図であ
る。 １・・・・・・音響光学媒体結晶、２・・・・・・遅延
素子、３・・・・・・トランスデユーサ、４・・・・・
・吸音体、５・・・・・・高周波掃引発振器、６・・・
・・・入射光、７・・・・・・非回折光、８・・・・・
・回折光、９・・・・・・超音波波面、１０・・・・・
・スペーサ。
Claims (1)
- １ 遠隔異方ブラッグ回折を示す音響光学媒体内に階段
状の波面を有する超音波を生じさせる手段を具備し、前
記超音波の階段状の波面の勾配が入射光の進行方向とほ
ぼ同一であることを特徴とする音響光学フィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50006563A JPS5932773B2 (ja) | 1975-01-14 | 1975-01-14 | 音響光学フイルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50006563A JPS5932773B2 (ja) | 1975-01-14 | 1975-01-14 | 音響光学フイルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5194972A JPS5194972A (ja) | 1976-08-20 |
| JPS5932773B2 true JPS5932773B2 (ja) | 1984-08-10 |
Family
ID=11641788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50006563A Expired JPS5932773B2 (ja) | 1975-01-14 | 1975-01-14 | 音響光学フイルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5932773B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59197016A (ja) * | 1984-03-30 | 1984-11-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 音響光学素子 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3502879A (en) * | 1966-03-31 | 1970-03-24 | Itt | Light scanning device |
| JPS4973146A (ja) * | 1972-11-13 | 1974-07-15 | ||
| JPS4988533A (ja) * | 1972-12-23 | 1974-08-23 |
-
1975
- 1975-01-14 JP JP50006563A patent/JPS5932773B2/ja not_active Expired
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3502879A (en) * | 1966-03-31 | 1970-03-24 | Itt | Light scanning device |
| JPS4973146A (ja) * | 1972-11-13 | 1974-07-15 | ||
| JPS4988533A (ja) * | 1972-12-23 | 1974-08-23 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5194972A (ja) | 1976-08-20 |
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