KR102446523B1 - 다중 출력 빔을 갖는 음향-광학 편향기 - Google Patents

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Abstract

광학 장치는 음향-광학 매질 및 음향-광학 매질에 연결된 복수의 압전 트랜스듀서의 어레이를 포함한다. 구동 회로는 압전 트랜스듀서에 각자의 구동 신호를 인가하도록 연결되며, 상기 각자의 구동 신호는 상이한 각자의 제1 주파수 및 제2 주파수에서 적어도 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분을 포함하며, 복수의 압전 트랜스듀서 각각에서 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분에 대한 상이한 각자의 위상 오프셋을 가진다.

Description

다중 출력 빔을 갖는 음향-광학 편향기{ACOUSTO-OPTIC DEFLECTOR WITH MULTIPLE OUTPUT BEAMS}
본 발명은 일반적으로 광학 장치 및 시스템과 관련되며 특히 음향-광학 장치(acousto-optic device)와 관련된다.
음향-광학 장치는 음파를 이용해 빛을 회절시킬 수 있다. 이러한 유형의 일반적인 장치에서, 트랜스듀서, 가령, 압전 트랜스듀서가 음향-광학 매질, 일반적으로, 적합한 투명 크리스털 또는 유리에 부착된다. 전자 신호에 의해 트랜스듀서가 구동되어 특정 주파수로 진동할 수 있으며 따라서 음향-광학 매질에서 음파를 생성한다. 음파로 인한 음향-광학 매질의 팽창과 수축이 국소 굴절률을 변조하고 따라서 매질 내에 구동 신호의 주파수에 의해 결정된 주기를 갖는 격자 구조(grating structure)를 만든다. 따라서 이 격자에 입사하는 광 빔이 장치를 통과할 때 회절될 것이다.
다양한 유형의 음향-광학 장치가 종래 기술에서 알려진다. 예를 들어, 음향-광학 편향기(deflector)가 입사 빔의 회절을 이용하여, 출력 빔의 각을 조향할 수 있다. 출력 빔의 편향 각이 음향-광학 물질 내 격자 구조의 주기에 따라 달라지고, 따라서 구동 신호 주파수를 적절하게 변화시킴으로써 조절될 수 있다.
서로 다른 각자의 각으로 입사 빔을 복수의 출력 빔으로 회절시키기 위해 멀티-주파수 구동 신호에 의해 음향-광학 편향기가 구동될 수 있다. 이러한 유형의 멀티-주파수 구동의 추가 세부사항이, 가령, 본 명세서에 참조로서 포함되는 "Multifrequency Acoustooptic Diffraction," IEEE Transactions on Sonics 및 Ultrasonics SU-24, pages 7-18 (1977)에 기재되어 있으며, 이는 본 명세서에 참조로서 포함되고, 본 명세서에 참조로서 포함되는 Antonov외 저, "Efficient Multiple-Beam Bragg Acoustooptic Diffraction with Phase Optimization of a Multifrequency Acoustic Wave," Technical Physics 52:8, pages 1053-1060 (2007)에 기재되어 있다.
복수의 출력 빔이 있는 음향-광학 장치가 또한 특허 문헌에 기재되어 있다. 예를 들어, 미국 특허 5,890,789가 멀티-빔 발산 장치를 기재하며, 서로 다른 주파수를 갖는 복수의 전기 신호에 의해 구동되는 광 도파관형 음향-광학 요소 등을 이용해 광원으로부터 발산된 광 빔을 복수의 빔으로 분할한다. 또 다른 예를 들면, US 특허 출원 공개 번호 2009/0073544가 단색 간섭성 전자기 복사의 광학 분할 및 변조를 위한 장치를 기술하며, 이때, 음향-광학 요소가 빔 소스에 의해 발생된 빔을 복수의 부분 빔으로 분할한다. 음향-광학 요소의 하류에 배치되는 음향-광학 변조기가 분할된 부분 빔을 공급받고 추가 고주파수 전기 신호에 의해 구동된다.
또 다른 예를 들면, 미국 특허 5,255,257가 고 전력 레벨에서 각각의 주파수 간 최소한의 상호변조를 두고 다중 주파수 모드에서 음향-광학 편향기가 사용될 수 있도록 하는 전자 회로를 기재한다. 공통 기준 주파수에 대해 각각의 개별 주파수의 개별 위상의 정밀한 제어에 의해, 복수의 개별 신호 주파수 간 간섭의 감소가 이뤄진다. 복수의 신호 주파수의 전체 평균 전력을 감소시키지 않으면서, 음향-광학 편향기로 제공되는 조합된 신호에 대해 낮은 최대 전력이 획득되도록 각각의 주파수의 상대적 위상이 또한 제어된다.
본 발명의 실시예는 광 편향을 위한 개선된 장치 및 방법을 제공한다.
따라서 본 발명의 실시예에 따라, 음향-광학 매질 및 상기 음향-광학 매질에 연결된 복수의 압전 트랜스듀서의 어레이를 포함하는 광학 장치가 제공된다. 구동 회로가 압전 트랜스듀서에 각자의 구동 신호를 인가하도록 연결되고, 상기 각자의 구동 신호는 복수의 압전 트랜스듀서 각각에서 상이한 제1 주파수 및 제2 주파수에서 상이한 각자의 위상 오프셋을 갖는 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분을 포함한다.
일반적으로, 제1 주파수 및 제2 주파수에서의 각각의 위상 오프셋이, 제1 주파수 및 제2 주파수에서의 음향 파가 상이한 각자의 제1 파면 각 및 제2 파면 각을 갖고, 음향-광학 매질을 통해 전파하도록 선택된다.
개시된 실시예에서, 음향-광학 매질은 복사의 입력 빔을 수신하고 입력 빔을, 제1 주파수 및 제2 주파수에 의해 결정된 각자의 제1 빔 각 및 제2 빔 각의 적어도 제1 출력 빔과 제2 출력 빔으로 분할하도록 구성되고, 제1 빔 각 및 제2 빔 각에서 각자의 브랙 조건(Bragg condition)을 만족하도록 제1 파면 각(wavefront angle)과 제2 파면 각이 선택된다.
일부 실시예에서, 구동 회로에 의해 인가되는 구동 신호가 적어도 제3 주파수에서 상기 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분과 상이한 위상 오프셋을 갖는 제3 주파수 성분을 더 포함한다. 적어도 제1 주파수, 제2 주파수, 및 제3 주파수가 골롬 룰러(Golomb ruler)를 형성하는, 광학 장치.
일부 실시예에서, 상기 구동 회로에 의해 인가되는 구동 신호는 상기 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분 중 적어도 하나의 주파수 성분 때문에 상기 음향-광학 매질에서 제1 주파수 및 제2 주파수 중 적어도 하나의 주파수의 복수 배에서 생성되는 고조파를 상쇄하도록 선택된 각자의 진폭 및 위상을 갖는 하나 이상의 고조파 주파수 성분을 더 포함한다.
일부 실시예에서, 복사의 입력 빔을 음향-광학 매질 상에 입사되도록 지향시키도록 구성된 복사원(radiation source)을 포함하며, 음향-광학 매질은 입력 빔을 적어도 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분의 각자의 주파수에 의해 결정되는 각자의 빔 각을 갖는 복수의 출력 빔으로 분할하도록 구성된다.
구동 신호의 적어도 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분은, 복수의 출력 빔이 동일한 각자의 강도를 갖도록 선택된 서로 다른 각자의 진폭을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 광학 장치가 또한 제공되며, 상기 광학 장치는 복사의 입력 빔을 수신하도록 구성된 음향-광학 매질, 음향-광학 매질에 연결된 적어도 하나의 압전 트랜스듀서, 및 적어도 하나의 압전 트랜스듀서에 구동 신호를 인가하도록 연결된 구동 회로를 포함하며, 상기 구동 신호는 골롬 룰러(Golomb ruler)를 정의하고, 음향-광학 매질이 입력 빔을 각자의 주파수에 의해 결정된 각자의 빔 각을 갖는 복수의 출력 빔으로 분할할 수 있게 하도록 선택된 각자의 주파수를 갖는 적어도 3개의 주파수 성분을 포함한다. 구동 회로에 의해 인가되는 구동 신호는 음향-광학 매질에서 적어도 3개의 주파수 성분의 각자의 주파수들 중 적어도 하나의 주파수의 복수 배에서 생성된 고조파를 상쇄하도록 선택된 각자의 진폭 및 위상을 갖는 하나 이상의 고조파 주파수 성분을 더 포함한다.
추가로 또는 대안으로 구동 신호의 적어도 3개의 주파수 성분이 복수의 출력 빔이 동일한 각자의 강도를 갖도록 선택된 상이한 각자의 진폭을 가진다.
본 발명의 하나의 실시예에 따라, 광학 장치가 제공되며, 상기 광학 장치는 복사의 입력 빔을 수신하도록 구성된 음향-광학 매질, 음향-광학 매질에 연결된 적어도 하나의 압전 트랜스듀서, 및 적어도 하나의 압전 트랜스듀서에 복수의 주파수 성분을 포함하는 구동 신호를 인가하도록 연결된 구동 회로를 포함하며, 상기 복수의 주파수 성분은 적어도 음향-광학 매질이 입력 빔을 제1 기본 주파수 및 제2 기본 주파수에 의해 결정된 각자의 빔 각을 갖는 제1 출력 빔 및 제2 출력 빔으로 분할할 수 있게 하도록 선택된 각자의 제1 기본 주파수 및 제2 기본 주파수에서 제1 기본 성분 및 제2 기본 성분, 및 음향-광학 매질에서 기본 주파수의 각자의 복수 배에서 고조파를 상쇄하도록 선택된 각자의 진폭 및 위상을 갖는 하나 이상의 고조파 주파수 성분을 포함한다. 복사 입력 빔을, 복수의 압전 트랜스듀서의 어레이가 연결되는 음향-광학 매질에 입사되도록 지향시키는 단계, 및 압전 트랜스듀서에 적어도 제1 주파수 및 제2 주파수 성분을 포함하는 각자의 구동 신호를 인가하는 단계를 포함하며, 복수의 압전 트랜스듀서 각각에서 상기 제1 주파수 및 제2 주파수 성분은 상이한 각자의 제1 주파수 및 제2 주파수에서 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분에 대한 상이한 각자의 위상 오프셋을 포함하여, 음향-광학 매질이 입력 빔을 각자의 제1 주파수 및 제2 주파수에 의해 결정되는 각자의 빔 각을 갖는 적어도 제1 출력 빔 및 제2 출력 빔으로 분할할 수 있게 한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 광학 방법이 개시되며, 상기 광학 방법은 복사 입력 빔을, 적어도 하나의 압전 트랜스듀서가 연결되는 음향-광학 매질에 입사되도록 지향시키는 단계, 및 적어도 하나의 압전 트랜스듀서에 적어도 3개의 주파수 성분을 포함하는 구동 신호를 인가하는 단계를 포함하며, 상기 적어도 3개의 주파수 성분은 골롬 룰러(Golomb ruler)를 정의하고 음향-광학 매질이 입력 빔이 각자의 주파수에 의해 결정되는 각자의 빔 각을 갖는 복수의 출력 빔으로 분할되게 할 수 있도록 선택되는 각자의 주파수를 가진다.
본 발명의 일부 실시예에서, 광학 방법이 제공되며, 상기 방법은 복사 입력 빔을, 적어도 하나의 압전 트랜스듀서가 연결되는 음향-광학 매질에 입사되도록 지향시키는 단계, 및 적어도 하나의 압전 트랜스듀서에 복수의 주파수 성분을 포함하는 구동 신호를 인가하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 주파수 성분은 적어도: 음향-광학 매질이 입력 빔을 제1 기본 주파수 및 제2 기본 주파수에 의해 결정되는 각자의 빔 각을 갖는 제1 출력 빔 및 제2 출력 빔으로 분할할 수 있게 하도록 선택된 각자의 제1 기본 주파수 및 제2 기본 주파수를 갖는 제1 기본 성분 및 제2 기본 성분, 및 음향-광학 매질에서 기본 주파수의 복수 배에서의 고조파를 상쇄하도록 선택된 각자의 진폭 및 위상을 갖는 하나 이상의 고조파 주파수 성분을 포함한다.
본 발명은 도면을 함께 참조하여 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 다중-빔 편향 시스템의 개략적 도시이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 복수의 출력 빔을 생성할 때 사용되는 음향-광학 편향기의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 트랜스듀서의 위상 어레이에 의해 구동되는 음향-광학 편향기의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 음향-광학 편향기에 대한 다중-주파수 구동 회로를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 5a-5e는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 다중-빔 음향-광학 편향기의 출력 빔의 강도 변동을 개략적으로 도시하는 플롯이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따르는 트랜스듀서의 어레이에 적용되는 위상 딜레이를 개략적으로 도시하는 플롯이다.
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 구동되는 음향-광학 편향기의 주파수 스펙트럼을 개략적으로 도시하는 플롯이다.
도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 음향-광학 편향기로부터의 복수의 출력 빔의 강도의 등화를 위한 방법을 개략적으로 도시하는 흐름도이다.
고속 및 각 범위 때문에, 음향-광학 장치가 단일 입력 복사 소스를 이용해 광학 복사의 복수의 빔을 생성 및 편향시키기 위한 매력적인 수단이다. 그러나 대부분 변조기의 음향-광학 응답에서의 저 회절 효율 및 비선형성의 문제 때문에 이러한 장치는 널리 채용되지 않는다. 이들 비선형성은 구동 주파수의 고조파에서 그리고 합 및 차 주파수에서, 음향-광학 변조기에서 파를 생성함으로써, 바람직하지 않은 회절 차수까지 빔 전력의 소실 및 서로 다른 출력 빔의 전력 레벨에 대한 형편없는 제어를 야기할 수 있다.
본 명세서에 기재된 본 발명의 실시예가 이들 문제를 해결하고 따라서 음향-광학 장치가 고효율로 복수의 출력 빔을 생성할 수 있으며 출력 빔에 분포되는 전력을 정밀하게 제어할 수 있다. 개시된 실시예에서, 이러한 장치는 복사의 입력 빔을 수신하는 음향-광학 매질 및 음향-광학 매질에 부착된 적어도 하나의 압전 트랜스듀서를 포함한다. 구동 회로가 압전 트랜스듀서(들)에 신규한 바람직한 속성을 갖는 복수의 주파수 성분을 포함하는 구동 신호를 인가한다. 개시된 실시예에서, 구동 신호는 각자의 기본 주파수를 갖는 복수의 기본 성분을 포함하며, 이들은 음향-광학 매질이 입력 빔을 대응하는 기본 주파수에 의해 결정되는 각자의 빔 각을 갖는 복수의 출력 빔으로 분할하도록 선택된다. 구동 신호의 이들 주파수는 출력 빔을 조향하도록 변조될 수 있다.
일부 실시예에서, 비선형성에서 발생하는 문제를 제거하기 위해, 앞서 설명된 바와 같이, 구동 신호는 음향-광학 매질에서 기본 주파수의 복수 배를 갖는 고조파를 상쇄하도록 선택된 각자의 진폭 및 위상을 갖는 고조파 주파수 성분을 포함한다. 따라서, 다른 경우라면, 이러한 고조파로 인한 바람직하지 않은 각을 갖는 기생 빔(parasitic beam)으로 소실될 입력 빔으로부터의 에너지가 바람직한 출력 빔으로 채널링된다.
추가로 또는 대안으로, 이러한 유형의 신호 상쇄 기법이 적용되어, 기본 주파수의 합 및 차에 대응하는 각을 갖는 기생 회절을 억제할 수 있다. 기본 주파수가 일정하게 이격되어 있을 때, 그러나 랜덤 간격으로 이격되어 있을 때에도, 특정 합 및 차 주파수가 기본 주파수들 중 하나 이상과 일치하여, 제어하기 어려운 출력 빔들 간 진폭의 변동을 초래할 수 있다. 합 및 차 주파수가 기본 주파수로부터 잘 분리되어 있음을 보장하기 위해, 본 발명의 일부 실시예에서 기본 주파수가 골롬 룰러(Golomb ruler)를 정의하도록 선택되며, 여기서 어떠한 두 쌍의 주파수도 동일한 거리만큼 이격되어 있지 않다.
일부 실시예에서, 복수의 압전 트랜스듀서의 어레이가 음향-광학 매질에 부착되고 위상 어레이(phased array)로서 구동된다. 이를 위해, 앞서 기재된 바와 같이, 구동 회로는 다양한 주파수의 성분을 포함하는 구동 신호를 인가하며, 이때 복수의 트랜스듀서 각각에서 서로 다른 주파수 성분에 대해 서로 다른 각자의 위상 오프셋을 가진다. 일반적으로 이들 위상 오프셋은 서로 다른 주파수의 음향 파가 서로 다른 각자의 파면 각(wavefront angle)을 갖고 음향-광학 매질을 통해 전파되도록 선택되는 것이 일반적이다. 상기 파면 각은 복수의 출력 빔이, 서로 다른 각자의 빔 각을 갖고, 이들 빔 각에서 각자의 브랙 조건(Bragg condition)을 만족시키도록 (위상 오프셋의 적절한 선택에 의해) 선택될 수 있다.
시스템 설명
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따르는 멀티-빔 편향 시스템(20)의 개략적인 도시이다. 복사원, 가령, 레이저(22)가 가시 복사, 자외선 또는 적외선 복사를 포함할 수 있는 펄스화되거나 연속인 광 복사의 단일 입력 빔(23)을 발산한다. 입력 빔(23)이 음향-광학 편향기(24)로 입사되며, 평향기는 입력 빔을 복수의 출력 빔(30)으로 분할한다. 구동 회로(28)(또한 단순히 "구동기"라고도 지칭됨)가 다중-주파수 구동 신호를 하나 이상의 압전 트랜스듀서(26)로 인가하며, 압전 트랜스듀서가 편향기(24)를 구동시켜, 음향-광학 매질에서 입력 빔을 복수의 출력 빔(30)으로 분할하는 음향 파를 생성할 수 있다. 편향기(24)는 종래 기술에 알려진 임의의 적합한 음향-광학 매질, 가령, 결정질 물질, 가령, 석영, 텔루륨 디옥사이드(TeO2), 게르마늄, 또는 유리 물질, 가령, 융용 실리카 또는 칼코게나이드 유리를 포함할 수 있다. 결정 매질이 특정 선호되는 결정 방향을 따라 절단되어, 가령, 음속 및 복굴절과 관련된 원하는 음향-광학 속성을 획득할 수 있다. 트랜스듀서(26)가 금속 본딩 층을 통해 음향-광학 매질에 일반적으로 부착되는 임의의 적합한 압전 물질, 가령, 리튬 니오베이트를 포함할 수 있다. 구동 회로(28) 및 구동 회로가 생성하는 구동 신호의 동작의 상세사항이 도면과 이하의 기재에서 제공된다.
도시된 실시예에서, 스캐닝 거울(32)이 스캔 렌즈(34)를 통해 출력 빔(30)으로 타깃 표면(36)을 스캔한다. 이러한 유형의 배열이 다양한 적용예, 가령, 멀티-빔 레이저 드릴링 및 프린팅에서 사용될 수 있다. 하나의 거울(32)만 이 도면에서 도시되어 있지만, 대안적 실시예(도면에 도시되어 있지 않음)가 함께 또는 독립적으로 스캔될 수 있는 이중축 거울(dual-axis mirror), 및/또는 종래 기술에서 알려진 그 밖의 다른 임의의 적합한 유형의 빔 스캐너를 이용할 수 있다. 대안적 실시예에서, 2개의 음향-광학 편향기가 직렬로 배치될 수 있으며, 이들 중 한 편향기가 입력 빔(23)을 제1 방향을 따라 이격된 복수의 출력 빔으로 분할하고, 다른 편향기가 직교 방향으로 빔을 스캔한다. 이러한 모든 실시예가 본 명세서에 기재된 다중-주파수 구동 방식을 이용할 수 있고, 본 발명의 범위 내에 있다고 여겨질 수 있다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따르는 음향-광학 편향기(24)의 개략도이다. 이 도면은 구동 회로(28) 및 압전 트랜스듀서(26)에 의해 제공되는 다중-주파수 구동의 효과 및 동작을 도시한다. 구동 회로(28)로부터의 다중-주파수 구동 신호에 의해 압전 트랜스듀서(26)가 복수의 구동 주파수에서 음향 파를 생성할 수 있고, 이 음향 파는 편향기(24)에서 음향-광학 매질을 통해 전파된다. 서로 다른 구동 주파수 각각이 대응하는 공간 주파수에서 결정 내에 음향-광학 회절 격자를 확립한다, 즉, 결정이 서로 다른 공간 주파수의 복수의 중첩된 격자를 포함한다.
입력 빔(23)이 편향기(24)에 들어갈 때, 편향기의 격자 각각이 격자 주파수에 따라, 서로 다른 각으로 입력 빔을 회절시킨다. 따라서 편향기(24)는 입력 빔(23)을 서로 다른 주파수 f1, f2, ...에 대응하는 서로 다른 각 θ1, θ2, ...의 복수의 출력 빔(30)으로 분할한다. 광소자(34)는 출력 빔을 포커싱하여, 타깃 표면(36) 상에 스팟 1, 2, ...의 대응하는 어레이를 형성할 수 있다. 입력 빔(23)의 펄스와 적절하게 동기화하여, 대응하는 주파수의 신호의 진폭을 변조함으로써, 구동 회로(26)가 입력 빔의 각각의 펄스에 의해 생성되는 대응하는 출력 빔(30)의 강도를 제어할 수 있다. 더 구체적으로, 구동 회로(28)는 대응하는 주파수 성분을 켜고(on) 끔으로써(off), 각각의 펄스에서 생성될 출력 빔(30)의 조합을 선택할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 구동 회로(26)가 성분 주파수 f1, f2, ...를 변조하여 대응하는 각 θ1, θ2, ...을 변조할 수 있고, 따라서 표면(36) 상의 스팟의 위치를 변경시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라, 편향기의 음향-광학 매질에 부착된 트랜스듀서(40)의 위상 어레이를 갖는 음향-광학 편향기(24)의 개략도이다. 트랜스듀서(26)는 이전 도면에서 통합된 블록으로 도시되지만, 실제로 본 발명의 모든 실시예는 이러한 방식으로 트랜스듀서(40)의 어레이를 이용해 구현될 수 있다.
구동 회로(28)는 신호가 서로 다른 각자의 위상 오프셋을 갖고 트랜스듀서로 공급될 수 있도록 각자의 위상 편이기(phase shifter)(44)를 통해 트랜스듀서(40)를 구동하는 주파수 생성기(42)를 포함하는 것으로 도시된다. 따라서 편향기(24)의 음향 매질을 통해 전파되는 음향 파(46)의 파면이 트랜스듀서(40)가 연결되는 매질의 면과 평행이 아니다. 일반적으로 파면 각이, 위상 편이기(44)를 적절하게 설정함으로써, 선택되어, 입력 빔(23)과 파면 사이의 각 θ이 특정 구동 주파수에 대한 브랙 조건(Bragg condition), 즉 sinθ=nλ/2d을 만족시킬 수 있으며, 이때, λ는 입력 빔의 파장이고, n은 회절 차수이며(일반적으로 n=1), d는 특정 주파수에서의 음향 파의 파장이다. 이러한 파면 각 선택이 특히, f0에서 먼 주파수(인접 채널 간 위상 차이가 0인 주파수)에서 편향기(24)에 의한 회절의 효율을 개선하고, 이때, 수동 딜레이 라인이 위상 차이와 잘 매칭될 수 없다. 인접한 트랜스듀서 간 위상 오프셋을 설정하기 위한 기준이 이하에서 도 6을 참조하여 더 기재된다.
본원에 개시된 실시예에서, 구동 회로(28)가 복수의 서로 다른 주파수의 주파수 성분을 갖는 각자의 구동 다중-주파수 신호를 압전 트랜스듀서(40)로 인가한다. 이들 주파수 각각에 대해, 브랙 조건이 서로 다른 회절 각을 도출한다. 따라서 모든 주파수에서의 편향기(24)의 최적의 성능을 위해, 위상 편이기(44)가 각각의 트랜스듀서(40)에서 각각의 주파수에 대해 서로 다른 위상 오프셋을 적용한다. 결과적으로, 주파수에서 음향 파(46)가, 대응하는 주파수 f1, f2, ... 및 대응하는 출력 빔(30)의 편향 각 θ1, θ2, ...에 대한 각자의 브랙 조건을 만족시키도록 선택된 서로 다른 각자의 파면 각을 갖고 음향-광학 매질을 통해 전파된다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 음향-광학 편향기(24)에 대한 구동 회로(28)의 기능 구성요소를 개략적으로 도시하는 블록도이다. 일반적으로 구동 회로(28)의 디지털 구성요소가 하드웨어로 내장되거나 프로그램 가능한 로직, 가령, 프로그램 가능한 게이트 어레이로 구현될 수 있다. 도 4의 블록이 간결성을 위해 개별 구성요소로서 도시되었지만, 실제로 이들 구성요소의 기능은 단일 로직 장치로 조합될 수 있다. 대안으로, 회로(28)의 디지털 구성요소의 적어도 일부가 컴퓨터 또는 전용 마이크로프로세서 상에서 실행되는 소프트웨어로 구현될 수 있다.
주파수 선택 블록(50)이 편향기(24)를 구동하는 데 적용될 복수의 기본 주파수 f1, f2, ...를 선택하여, 대응하는 편향 각 θ1, θ2, ...을 갖는 출력 빔(30)을 생성할 수 있다. 출력 빔 각이 횡방향으로(transversely) 스캔될 경우(도 1에 도시된 시스템(20)에서처럼), 블록(50)은 시간에 따라 최대 ±Δf의 크기만큼 이들 주파수 각각을 변조하여, 최대 ±Δθ 만큼의 각각의 빔의 각 스캐닝을 도출하도록 프로그램된다. 따라서 일반적으로 블록(50)은 주파수 벡터의 시퀀스를 생성하고, 각각의 벡터는 특정 시점에서 편향기(24)로 적용될 m개의 기본 주파수 값 {fi + δfi}을 포함하여, 대응하는 각 {θi + δθi}를 갖는 m개의 출력 빔(30)을 생성할 수 있으며, 이때, δfi 및 δθi는 각각 범위 ±Δf 및 ±Δθ 내의 주파수 및 각 변형이다. 실제로, 시스템(20)의 전체 주파수 범위 ΔF에서 Nmax개의 출력 빔이 존재할 수 있으며, 이때, Nmax = ΔF*D/VS이다(이때, D는 광학 구경이며, VS는 음향-매질에서의 음속이다). 주파수 편이값 ±Δf는 2개의 인접 주파수 간 범위이다(ΔF = 2Δf*Nmax). 일반적으로 m개의 서브-빔이 Nmax개의 가능한 빔의 어레이 내에서 선택된다.
도 5a-5e는 본 발명의 실시예에 따라 생성되는 음향-광학 편향기(24)의 출력 빔(30)들의 강도 변동을 개략적으로 도시하는 플롯이다. 이들 플롯은 출력 빔의 각자의 강도에 미치는 편향기(24)의 주파수 비선형성의 영향을 도시하며, 이때 영향은 도면에서 수직 축 상에서 출력 빔의 평균 강도에 대한 출력 빔 강도의 분산(표준 편차 - STD)의 비 측면에서 정량화된다. 수평 축이 다양한 주파수 선택 방식에서 주파수 선택 블록(50)에 의해 생성된 기본 주파수를 보여주며, 이들 모두는 10개의 기본 주파수를 포함한다. 대안으로, 더 많거나 더 적은 수의 기본 주파수가 사용될 수 있다. 선택된 주파수의 세트에 대해 빔 강도를 여러 번 시험함으로써 플롯에서 분산이 획득되었고, 이때, 랜덤하게 선택된 위상이 세트의 각각의 주파수와 연관된다.
도 5a의 바(62)가 일정하게 이격된 기본 주파수의 세트가 사용될 때 강도 분산을 보여주며, 이때 인접한 주파수 사이에 간격이 비교적 작다(대략 2MHz). 서로 다른 주파수 간 합 및 차 효과가 일부 주파수의 개선을 타 주파수를 희생하여 도출함으로써, 출력 빔(30)의 상대적 강도가, 100%만큼 광범위하게 변한다. 이러한 유형의 제어되지 않는 강도 변형이 많은 다중-빔 산업 적용예에서 적합하지 않을 수 있다. 도 5b에서 나타나는 바와 같이 약 6MHz의 간격으로 바(64)로 나타나는 바와 같이, 주파수들을 서로 더 멀어지도록 확산시킴으로써 문제의 심각성이 감소될 수 있지만, 빔들 간 상당한 강도 변동이 여전히 존재한다.
도 5c 및 5d에서 바(66 및 68)가 또 다른 접근법을 도시하며, 여기서 기본 주파수가 랜덤 간격을 두고 가용 범위(이 예시의 경우 60-120MHz )에 걸쳐 확산된다. 이 방식은 출력 빔(30)의 강도 분산을 약 20% 미만으로 감소시키지만, 이러한 변동 레벨은 정밀 적용예에 대해선 여전히 너무 높다.
도 5e의 바(70)에 의해 도시된 방식에서, 기본 주파수가 골롬 룰러를 정의하도록 선택되며, 이는 어떠한 2개의 주파수 쌍도 동일한 거리만큼 이격되어 있지 않음을 의미한다. 룰러는 ΔF/(Nmax-1)만큼 이격되어 있는 시스템(20)의 Nmax개의 이용 가능한 분해능 포인트에 걸쳐 정의된다. 주파수의 이러한 분포 때문에, 기본 주파수의 임의의 특정 쌍의 합과 차가 기본 주파수의 임의의 다른 쌍의 각자의 합 또는 차와 일치하지 않을 것이고, 형태 2*f1 - f2 또는 f1 + f2 - f3의 기본 주파수의 조합이 그 밖의 다른 임의의 기본 주파수와 일치하지 않을 것이고, 오히려 바(70) 사이의 간격 내에 속할 것이다. 따라서 도 5e에 도시된 바와 같이, 출력 빔(30) 간 강도 변동이 약 2% 미만이다. 이는 Nmax개의 이용 가능한 출력 빔 중에서 선택된 10-빔 룰러의 하나의 예시에 불과하며, 이들 기준을 충족하며 룰러 주파수의 여러 다른 분포를 갖는 그 밖의 다른 m-빔 룰러가 정의될 수 있다. 덧붙여, 룰러 주파수의 합 및 차 주파수에서의 음향-광학 편향기(24)의 기생 파가 이하에서 기재되는 고조파 상쇄 기법과 유사한 방식으로, 이들 주파수에서 기생 파를 상쇄하도록 선택된 각자의 진폭 및 위상을 갖는 합 및 차 주파수의 주파수 성분들의 합에 의해, 상쇄될 수 있다.
도 4를 다시 참조하면, 블록(50)에 의해 선택된 주파수의 세트가 고조파 상쇄 블록(52)에 의해 보충된다. 앞서 설명된 바와 같이, 편향기(24)의 음향-광학 매질의 비선형성이 기본 주파수의 복수 배에서 고조파를 야기하고, 기본 주파수의 합 및 차에 의해 주어지는 중간 주파수에서도 고조파를 야기할 수 있다. 이들 비선형 성분이 입력 빔(23)의 에너지의 일부분이 바람직하지 않은 각에서 회절되게 하는 편향기에서의 격자 성분을 만들기 때문에, 편향기(24)의 성능에 미치는 기생 효과를 가진다.
블록(52)이 수정 고조파 주파수 성분을 블록(50)에 의해 생성되는 주파수 벡터에 더함으로써 이 문제를 해결한다. 이들 수정 성분의 각자의 진폭 및 위상이 음향-광학 매질에서 기생(고조파 및 합/차) 파를 상쇄하도록 선택된다. 구체적으로, 블록(52)은 기생 파의 예상 진폭 및 위상을 계산하고, 기생 주파수에서의 동일한 진폭을 가지나 반대 위상을 갖는 수정 성분을 더한다. 수정 성분의 진폭 및 위상이 편향기(24)의 거동의 수학적 모델을 기초로 사전에 계산되거나, 실험에 의해 설정될 수 있다. 어느 경우라도, 최종 결과가 기생 주파수에서 음향-광학 매질의 격자 성분의 진폭의 상당한 감소를 야기할 것이며, 따라서 입력 빔 에너지의 더 큰 부분을 바람직한 각도 방향으로 출력 빔(30)으로 전환할 것이다.
위상 조절 블록(54)이 블록(50 및 54)에 의해 제공되는 주파수 성분에 대응하는 시간-영역 샘플의 복수의 스트림을 생성한다. 각각의 스트림이 각각의 트랜스듀서(40)로 지향되고, 서로 다른 각자의 위상 오프셋을 갖는 동일한 주파수 성분을 포함한다. 이들 위상 오프셋은 각각의 주파수에서 편향기(24)에서 음향 파(46)의 원하는 파면 각에 따라 선택된다. 일반적으로 샘플 스트림 간 상대적 위상 오프셋이 전체 주파수 범위에 걸쳐 균일하지 않고, 오히려 주파수에 따라 증가하여, 파면 각이 주파수에 따라 증가하여, 앞서 설명된 바와 같이, 각각의 주파수에서 브랙 조건을 만족시킬 수 있다.
구체적으로, 블록(54)이 다음의 공식에 따라 서로 다른 주파수에서 위상 오프셋을 설정할 수 있다:
Figure 112017034205859-pct00001
이 수학식에서:
Figure 112017034205859-pct00002
는 주파수 f에서 블록(54)의 2개의 인접한 출력 채널 간 위상 차이이며,
S는 인접한 트랜스듀서(40)들의 중앙들 간 거리이며,
λ는 광 빔 파장이고,
VS는 음향-광학 매질의 음향 속도이며,
f0는 인접한 채널들 간 0 위상 차이를 제공하고 광 출력 빔에 대한 브랙 조건을 만족하는 인가된 주파수이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라, 본 발명의 실시예에 따라, 블록(54)에 의해 트랜스듀서(40)로 적용되는 위상 딜레이를 개략적으로 도시하는 플롯이다. 도면의 곡선(72)이 실제 측정된 위상 딜레이를, f0=200MHz일 때 주파수의 함수로서 나타낸다. 비교를 위해, 라인(74)이 고정된 1미터 딜레이 라인에 대한 주파수의 함수로서 위상 딜레이를 보여준다. 블록(54)에 의해 제공되는 주파수-종속적 위상 조절의 이익이 특히 고주파수에서 자명하다.
도 4를 다시 참조하면, 일반적으로 앞서 설명된 바와 같이 블록(50, 52 및 54)이 디지털 로직 및/또는 소프트웨어로 구현된다. 블록(54)으로부터의 디지털 샘플 스트림이 대응하는 출력 신호를 생성하여 트랜스듀서(40)를 구동할 수 있는 다중-채널 디지털/아날로그 변환기(56)의 각자의 채널로 입력된다. 주파수 성분 및 위상 오프셋의 적절한 선택을 가정할 때, 트랜스듀서는 편향기(24)에서 서로 다른 기본 주파수에서 서로 다른 파면 각을 갖는 음향 파의 중첩을 생성할 것이며, 음향-광학 매질에서 비선형 프로세스에 의해 생성되는 기생 파가 억제될 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 구동될 때 음향-광학 편향기(24)의 주파수 스펙트럼을 개략적으로 보여주는 플롯이다. 특히, 플롯은 편향기의 구동 주파수의 함수로서, 편향기의 회절의 효율(즉, 원하는 각도에서 회절되는 입력 빔(23)으로부터의 이용 가능한 에너지의 퍼센티지)을 보여준다.
제1 곡선(80)은 고조파 상쇄가 없고 고정 딜레이 라인(fixed delay line)에 의해 설정되는 트랜스듀서(40) 간 위상 딜레이가 있을 때(즉, 블록(52 및 54)이 비활성화된 채) 편향기(24)가 구동될 때의 기준 회절 효율을 보여준다. 제2 곡선(82)이 위상 조절(블록(54))에 의한 파면 각 조절의 효과를 보여주며, 이는 고 주파수에서 회절 효과를 배타적으로는 아니지만 주로 향상시킨다. 제3 곡선(84)은 블록(52)에 의한 능동 고조파 상쇄 때문에, 주로 저 주파수에서의 효율의 향상을 보여준다. 최종 결과가 약 50%만큼 편향기의 유효 대역폭의 향상이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라, 음향-광학 편향기(24)로부터의 출력 빔(30)들의 강도의 등화를 위한 방법을 개략적으로 도시하는 흐름도이다. 시스템(20)의 많은 경우, 가령, 레이저 인쇄 및 기계 가공에서, 출력 빔(30)이 (지정 공차 내에서) 동일한 각각의 강도를 갖는 것이 중요하다. 도 8의 방법이 구동 신호의 주파수 성분의 상대적 진폭을 이 기준을 만족시키도록 설정할 때 구동기(28)에 의해 적용될 수 있다. 이들 설정이 계산된 모델을 기초로 사전에 이뤄질 수 있더라도, 실제로, 적합한 측정 장치(가령, 도면에 도시되지 않지만 카메라)를 이용해, 교정 단계에서 이 등화 알고리즘의 입력으로서, 발생된 출력 빔(30)의 실제 강도를 측정하는 것이 일반적으로 바람직하다.
도 8의 방법은 룰러 주파수의 세트 중에서 가능한 구동 주파수의 각각의 공집합이 아닌 서브세트에 대해 수행될 수 있다. 각각의 이러한 서브세트에 대해, 솔루션의 시퀀스가 생성되며, 여기서 각각의 솔루션이 등화된-강도 출력 빔의 세트를 생성하며, 반복 프로세스에서 이전 솔루션에 의해 생성된 빔보다 약간 더 강한 강도를 가진다. 다시 말하면, 각각의 후속 솔루션이 이전 솔루션을 시작점으로서 이용한다. 강도가 이들의 회절 효율 측면에서 표현되고, (후속 구간에 대한) 타깃 효율 E의 리스트가, 허용된 솔루션 공차 Δ와 함께, 프로세스로의 입력으로서 제공된다.
계산이 가장 작은 타깃 강도(또는 효율)에서 시작되고, 이때, 구동 신호의 주파수 성분이 동일하거나 작은 진폭에 설정된다. 구동 회로(28)가 m개의 서로 다른 주파수 성분에서 m개의 진폭 X0의 벡터를 갖는 구동 신호를 인가하고, 측정 장치가 측정 단계(90)에서 m개의 출력 빔(30)의 각자의 광학 강도의 벡터 M을 측정한다. 효율 평가 단계(92)에서, 프로세서(도시되지 않음)가 M에 걸쳐(즉, 전체 빔에 걸쳐) 평균 효율 Mavg을 계산하고, M의 각각의 효율의 Mavg로부터의 편차를 계산한다.
단계(92)에서 계산된 최대 편차가 Δ보다 큰 경우, [X0·(1+δ)]로 설정된 입력 진폭에 의해 추가 측정치 Mp가 취해지고, 증분 측정 단계(94)에서, [X0·(1-δ)]로 설정된 입력 진폭에 의해 또 다른 측정치 Mm이 취해진다. (여기서 δ가 측정 공정의 노이즈의 크기에 따라 달라지는 작은 증분이며, 예를 들어, δ = 0.05다.) 그 후 프로세서가 측정된 강도(Mp, Mm) 및 X0로부터의 상대적 변화가 주어질 때 각각의 빔에 대해 선형 모델을 개별적으로 적합화하고, 모델링 단계(96)에서 각각의 빔 i에 대한 모델을 풀어, 타깃 효율 E를 발생시킬 상대적 변화 ui를 찾을 수 있다. (대안으로, 단계(94)에서 많은 수의 측정치가 취해질 수 있고, 그 후 프로세서가 고차 모델, 가령, 2차 모델(quadratic model)을 계산할 수 있다.) 모든 계산된 변화 ui의 벡터이도록 U를 취하며, 프로세서는 진폭 업데이트 단계(98)에서, 벡터 X0
Figure 112017034205859-pct00003
U를 계산한다(이때, 각각의 빔에 대해 개별적으로 곱셈이 이뤄진다). 단계(90)를 통해 다음 반복구간에 대해 결과가 진폭 벡터 X0로서 사용된다.
단계(92)에서 M의 측정된 강도의 Mavg로부터의 최대 편차가 Δ 미만인 것으로 발견될 때, 효율 평가 단계(100)에서 프로세서는 현재 해 X0를 체크하여 현재 반복 구간에 대해, M이 타깃 효율 E로부터의 공차 Δ 내에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 해가 E로부터의 공차 Δ 내에 있지 않는 경우, 진폭 업데이트 단계(102)에서 현재 진폭 벡터 X0가 예를 들어, 값
Figure 112017034205859-pct00004
에 따라 업데이트된다. (대안으로, 이 단계에서 그 밖의 다른 업데이트 인자, 가령, E/Mavg의 서로 다른 지수가 사용될 수 있다. 그 후 프로세스는 단계(90)로 다시 복귀한다.
단계(100)에서 M이 E의 Δ 내이도록 발견될 때, 프로세서는 리스트 체크 단계(104)에서 타깃 효율 E의 전체 리스트에 도달했는지 여부를 체크한다. 그렇지 않은 경우, 효율 업데이트 단계(106)에서, 현 벡터 X0가 이전 단계를 통해 다음 반복 구간을 위한 시작점이 되고, 이때, E가 리스트의 다음 타깃 효율로 설정된다. 리스트 내 다음 효율 값에 도달될 때, 종료 단계(108)에서 등화 프로세스가 종료된다. 그러나 비현실적인 타깃 효율이 선택되는 경우, 프로세스는 단계(108)에 도달하기 전에 실패할 수 있다.
앞서 기재된 실시예가 예시로서 언급된 것이며, 본 발명은 앞서 구체적으로 도시되고 기재된 바에 한정되지 않음이 자명할 것이다. 오히려, 본 발명의 범위는 앞서 기재된 다양한 특징들의 조합과 하위 조합뿐 아니라 해당 분야의 통상의 기술자에게 자명하고 선행 기술에서 제시되지 않은 변형 및 수정을 모두 포함할 수 있다.

Claims (23)

  1. 광학 장치로서,
    음향-광학 매질,
    상기 음향-광학 매질에 연결된 복수의 압전 트랜스듀서의 어레이, 및
    압전 트랜스듀서에 각자의 구동 신호를 인가하도록 연결된 구동 회로 - 상기 각자의 구동 신호는 복수의 압전 트랜스듀서 각각에서 상이한 제1 주파수 및 제2 주파수에서 상이한 각자의 위상 오프셋을 갖는 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분을 포함함 - 를 포함하고,
    상기 구동 회로에 의해 인가되는 구동 신호는 상기 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분 중 적어도 하나의 주파수 성분 때문에 상기 음향-광학 매질에서 제1 주파수 및 제2 주파수 중 적어도 하나의 주파수의 복수 배에서 생성되는 고조파를 상쇄하도록 선택된 각자의 진폭 및 위상을 갖는 하나 이상의 고조파 주파수 성분을 더 포함하는, 광학 장치.
  2. 제1항에 있어서, 제1 주파수 및 제2 주파수에서의 각각의 위상 오프셋이, 제1 주파수 및 제2 주파수에서의 음향 파가 상이한 각자의 제1 파면 각 및 제2 파면 각을 갖고, 음향-광학 매질을 통해 전파하도록 선택되는, 광학 장치.
  3. 제2항에 있어서, 음향-광학 매질은 복사의 입력 빔을 수신하고 입력 빔을, 제1 주파수 및 제2 주파수에 의해 결정된 각자의 제1 빔 각 및 제2 빔 각의 적어도 제1 출력 빔과 제2 출력 빔으로 분할하도록 구성되고, 제1 빔 각 및 제2 빔 각에서 각자의 브랙 조건(Bragg condition)을 만족하도록 제1 파면 각(wavefront angle)과 제2 파면 각이 선택되는, 광학 장치.
  4. 제1항에 있어서, 구동 회로에 의해 인가되는 구동 신호가 적어도 제3 주파수에서 상기 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분과 상이한 위상 오프셋을 갖는 제3 주파수 성분을 더 포함하는, 광학 장치.
  5. 제4항에 있어서, 적어도 제1 주파수, 제2 주파수, 및 제3 주파수가 골롬 룰러(Golomb ruler)를 형성하는, 광학 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 복사의 입력 빔을 음향-광학 매질 상에 입사되도록 지향시키도록 구성된 복사원(radiation source)을 포함하며, 음향-광학 매질은 입력 빔을 적어도 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분의 각자의 주파수에 의해 결정되는 각자의 빔 각을 갖는 복수의 출력 빔으로 분할하도록 구성되는, 광학 장치.
  8. 제7항에 있어서, 구동 신호의 적어도 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분은, 복수의 출력 빔이 동일한 각자의 강도를 갖도록 선택된 서로 다른 각자의 진폭을 갖는, 광학 장치.
  9. 광학 장치로서, 상기 장치는
    복사의 입력 빔을 수신하도록 구성된 음향-광학 매질,
    음향-광학 매질에 연결된 적어도 하나의 압전 트랜스듀서, 및
    적어도 하나의 압전 트랜스듀서에 구동 신호를 인가하도록 연결된 구동 회로 - 상기 구동 신호는 골롬 룰러(Golomb ruler)를 정의하고, 음향-광학 매질이 입력 빔을 각자의 주파수에 의해 결정된 각자의 빔 각을 갖는 복수의 출력 빔으로 분할할 수 있게 하도록 선택된 각자의 주파수를 갖는 적어도 3개의 주파수 성분을 포함함 - 를 포함하고,
    구동 회로에 의해 인가되는 구동 신호는 음향-광학 매질에서 적어도 3개의 주파수 성분의 각자의 주파수들 중 적어도 하나의 주파수의 복수 배에서 생성된 고조파를 상쇄하도록 선택된 각자의 진폭 및 위상을 갖는 하나 이상의 고조파 주파수 성분을 더 포함하는, 광학 장치.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 구동 신호의 적어도 3개의 주파수 성분이 복수의 출력 빔이 동일한 각자의 강도를 갖도록 선택된 상이한 각자의 진폭을 갖는, 광학 장치.
  12. 광학 장치로서, 상기 장치는
    복사의 입력 빔을 수신하도록 구성된 음향-광학 매질,
    음향-광학 매질에 연결된 적어도 하나의 압전 트랜스듀서, 및
    적어도 하나의 압전 트랜스듀서에 복수의 주파수 성분을 포함하는 구동 신호를 인가하도록 연결된 구동 회로 - 상기 복수의 주파수 성분은 적어도
    음향-광학 매질이 입력 빔을 제1 기본 주파수 및 제2 기본 주파수에 의해 결정된 각자의 빔 각을 갖는 제1 출력 빔 및 제2 출력 빔으로 분할할 수 있게 하도록 선택된 각자의 제1 기본 주파수 및 제2 기본 주파수에서 제1 기본 성분 및 제2 기본 성분, 및
    음향-광학 매질에서 기본 주파수의 각자의 복수 배에서 고조파를 상쇄하도록 선택된 각자의 진폭 및 위상을 갖는 하나 이상의 고조파 주파수 성분을 포함함 - 를 포함하는, 광학 장치.
  13. 광학 방법으로서,
    복사 입력 빔을, 복수의 압전 트랜스듀서의 어레이가 연결되는 음향-광학 매질에 입사되도록 지향시키는 단계, 및
    압전 트랜스듀서에 적어도 제1 주파수 및 제2 주파수 성분을 포함하는 각자의 구동 신호를 인가하는 단계 - 복수의 압전 트랜스듀서 각각에서 상기 제1 주파수 및 제2 주파수 성분은 상이한 각자의 제1 주파수 및 제2 주파수에서 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분에 대한 상이한 각자의 위상 오프셋을 포함하여, 음향-광학 매질이 입력 빔을 각자의 제1 주파수 및 제2 주파수에 의해 결정되는 각자의 빔 각을 갖는 적어도 제1 출력 빔 및 제2 출력 빔으로 분할할 수 있게 함 - 를 포함하고,
    각자의 구동 신호를 인가하는 단계는 상기 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분 중 적어도 하나의 주파수 성분 때문에 음향-광학 매질에서 제1 주파수 및 제2 주파수 중 적어도 하나의 주파수의 복수 배에서 생성되는 고조파를 상쇄하도록 선택된 각자의 진폭 및 위상을 갖는 하나 이상의 고조파 주파수 성분을 인가하는 단계를 더 포함하는, 광학 방법.
  14. 제13항에 있어서, 제1 주파수 및 제2 주파수에서의 각자의 위상 오프셋이, 제1 주파수 및 제2 주파수에서의 음향 파가 상이한 각자의 제1 파면 각 및 제2 파면 각을 갖고, 음향-광학 매질을 통해 전파되도록 선택되는, 광학 방법.
  15. 제14항에 있어서, 제1 파면 각 및 제2 파면 각은 제1 빔 각 및 제2 빔 각에서 각자의 브랙 조건을 만족하도록 선택되는, 광학 방법.
  16. 제13항에 있어서, 각자의 구동 신호를 인가하는 단계는 적어도 제3 주파수에서 상기 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분과 상이한 위상 오프셋을 갖는 제3 주파수 성분을 인가하는 단계를 더 포함하는, 광학 방법.
  17. 제16항에 있어서, 적어도 제1 주파수, 제2 주파수, 및 제3 주파수가 골롬 룰러(Golomb ruler)를 정의하는, 광학 방법.
  18. 삭제
  19. 제13항에 있어서,
    구동 신호를 인가하는 단계는 복수의 출력 빔이 동일한 각자의 강도를 갖도록 선택된 상이한 각자의 진폭을 갖도록 구동 신호의 적어도 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분을 설정하는 단계를 포함하는, 광학 방법.
  20. 광학 방법으로서,
    복사 입력 빔을, 적어도 하나의 압전 트랜스듀서가 연결되는 음향-광학 매질에 입사되도록 지향시키는 단계, 및
    적어도 하나의 압전 트랜스듀서에 적어도 3개의 주파수 성분을 포함하는 구동 신호를 인가하는 단계 - 상기 적어도 3개의 주파수 성분은 골롬 룰러(Golomb ruler)를 정의하고 음향-광학 매질이 입력 빔이 각자의 주파수에 의해 결정되는 각자의 빔 각을 갖는 복수의 출력 빔으로 분할되게 할 수 있도록 선택되는 각자의 주파수를 가짐 - 를 포함하고,
    구동 신호를 인가하는 단계는 음향-광학 매질에서 적어도 3개의 주파수 성분의 각자의 주파수들 중 적어도 하나의 주파수의 복수 배에서 생성되는 고조파를 상쇄하도록 선택된 각자의 진폭 및 위상을 갖는 하나 이상의 고조파 주파수 성분을 인가하는 단계를 더 포함하는, 광학 방법.
  21. 삭제
  22. 제20항에 있어서,
    구동 신호를 인가하는 단계는 복수의 출력 빔이 동일한 각자의 강도를 갖도록 선택된 상이한 각자의 진폭을 갖도록 구동 신호의 적어도 3개의 주파수 성분을 설정하는 단계를 포함하는, 광학 방법.
  23. 광학 방법으로서, 상기 방법은
    복사 입력 빔을, 적어도 하나의 압전 트랜스듀서가 연결되는 음향-광학 매질에 입사되도록 지향시키는 단계, 및
    적어도 하나의 압전 트랜스듀서에 복수의 주파수 성분을 포함하는 구동 신호를 인가하는 단계 - 상기 복수의 주파수 성분은 적어도:
    음향-광학 매질이 입력 빔을 제1 기본 주파수 및 제2 기본 주파수에 의해 결정되는 각자의 빔 각을 갖는 제1 출력 빔 및 제2 출력 빔으로 분할할 수 있게 하도록 선택된 각자의 제1 기본 주파수 및 제2 기본 주파수를 갖는 제1 기본 성분 및 제2 기본 성분, 및
    음향-광학 매질에서 기본 주파수의 복수 배에서의 고조파를 상쇄하도록 선택된 각자의 진폭 및 위상을 갖는 하나 이상의 고조파 주파수 성분을 포함함 - 를 포함하는, 광학 방법.
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