KR20180024986A - Acousto-optic modulator for high power pulsed laser - Google Patents

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KR20180024986A
KR20180024986A KR1020160112114A KR20160112114A KR20180024986A KR 20180024986 A KR20180024986 A KR 20180024986A KR 1020160112114 A KR1020160112114 A KR 1020160112114A KR 20160112114 A KR20160112114 A KR 20160112114A KR 20180024986 A KR20180024986 A KR 20180024986A
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김동후
박준희
박호산
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주식회사 지피
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Abstract

An acousto-optical modulator for a high output pulse type laser is disclosed. The acousto-optical modulator according to a specific embodiment of the present invention includes: a circuit board mounted on a top surface of a housing base, generating reference frequency power, and performing impedance matching with a transducer; an acousto-optical medium mounted on a first block coupled to the top surface of the housing base; the transducer formed on the end of the circuit board side of the acousto-optical medium to generate and transmit ultrasonic waves into the acousto-optical medium; and a connection unit for electrically connecting the transducer and the circuit board, wherein both ends of the acousto-optical medium are formed to be inclined at a preset angle so that an incident beam inputted to the acousto-optical medium and a primary beam diffracted by an ultrasonic surface inside the acousto-optical medium have the same optical axis. Accordingly, the present invention can reduce a loss of a laser beam and stably modulate light.

Description

고출력 펄스형 레이저용 음향광변조기{ACOUSTO-OPTIC MODULATOR FOR HIGH POWER PULSED LASER}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an acousto-optic modulator for a high-power pulsed laser,

본 발명은 음향광변조기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 Q-switched 또는 mode-locked와 같은 고출력 펄스형 레이저용 음향광변조기에 관한 것이다.The present invention relates to an acoustooptic modulator, and more particularly to an acoustooptic modulator for a high power pulsed laser such as Q-switched or mode-locked.

초고속 광통신, 디스플레이/이미징 분야, 소재 가공 분야 등 다양한 분야에서 펄스형 레이저가 많이 활용되고 있다. 이러한 펄스형 레이저를 생성하는 기술로는 Q-switched(Q-스위칭) 및 mode-locked(모드 잠금)이 주로 이용된다. 전자는 레이저 캐비티의 Q-팩터의 변조에 기초한 것이며, 후자는 레이저 캐비티의 모드 간 위상차를 이용하는 것이다. 최근에는 두 기술이 결합된 레이저 기술도 개발되고 있다. Pulsed lasers are widely used in various fields such as ultra-high speed optical communication, display / imaging, and material processing. Q-switched (Q-switching) and mode-locked (mode lock) are mainly used as techniques for generating such pulsed lasers. The former is based on the modulation of the Q-factor of the laser cavity, and the latter is based on the phase difference between modes of the laser cavity. In recent years, laser technologies combining both technologies have been developed.

한편, 이러한 펄스형 레이저 기술에 있어서, 레이저 빔의 변조를 위한 광변조 부품장치로 음향광변조기(Acousto-optical modulator)가 비교적 간단한 구조로 인해 많이 사용된다. 음향광변조기는 통상적으로 일정한 광굴절율을 갖는 초음파매질을 사용하여 그 초음파매질의 내부에 일정한 소밀주기를 갖는 초음파를 일방향으로 전파시킨다. 그리고 상기 초음파의 전파방향에 대하여 적당한 입사각을 갖도록 레이저광을 초음파매질 내에 입사시키고, 입사된 레이저광이 초음파면에 반사되어 회절광으로 변조되게 하는 것이 기본적인 원리다. 이 때, 초음파의 출력을 변화시킴에 따라 초음파면에서 반사되는 회절광의 강도를 변화시킴으로써 레이저광을 변조하게 된다. On the other hand, in such a pulsed laser technology, an optical modulator (optical modulator) is widely used because of its relatively simple structure as an optical modulating part device for modulating a laser beam. An acoustooptic modulator typically uses an ultrasonic medium having a constant refractive index to propagate ultrasonic waves having a constant tight period in one direction in the ultrasonic medium. The basic principle is to make the laser light enter the ultrasonic wave medium so as to have an appropriate angle of incidence with respect to the propagation direction of the ultrasonic wave, and to reflect the incident laser light on the ultrasonic wave surface and to modulate it with the diffraction light. At this time, as the output of the ultrasonic wave is changed, the intensity of the diffracted light reflected on the ultrasonic wave surface is changed to modulate the laser light.

그런데 이러한 음향광변조기의 경우, 초음파 매질의 펴짐 현상으로 인해 초음파 출력이 감소하게 되는 바, 입사된 레이저광의 약 70% 미만의 광만이 회절광(소위 '1차빔'이라고 함)이 되고 나머지 입사광은 비변조광(소위 '0차빔'이라고 함)이 되어 상기 초음파 매질을 그대로 통과하게 된다. 즉, 사용된 레이저광의 손실이 많아지는 단점이 있다. 또한 고출력의 레이저광을 사용하는 경우에는 초음파 매질 내에서 발생하는 열에 의해 초음파가 영향을 받게 되는 바, 광변조가 안정적이지 않은 문제가 있다.However, in the case of such an acoustooptic modulator, the ultrasound output decreases due to the spreading phenomenon of the ultrasonic wave medium, so that only light of less than about 70% of the incident laser light becomes diffracted light (so-called 'primary beam'), (Hereinafter referred to as " zero-order beam ") and passes through the ultrasonic medium as it is. That is, there is a disadvantage that the loss of the laser beam used increases. In addition, in the case of using laser light of high output, the ultrasonic wave is affected by the heat generated in the ultrasonic medium, so that there is a problem that the light modulation is not stable.

특허문헌 1: 미국등록특허 제7,965,437호 (2011.06.21 공개)Patent Document 1: U.S. Patent No. 7,965,437 (published on June 21, 2011)

본 발명은 음향광학매질의 양측 단부가 소정 각도의 경사각을 갖도록 형성함으로써 입사빔과 1차빔의 광축(optic axis)을 일치시켜 레이저광의 손실을 줄이고, 음향광학매질에 접촉하는 방열성 블록과 회로 기판에 임피던스 매칭 기능을 부여하여 광변조를 안정적으로 수행할 수 있는 음향광변조기를 제공하고자 한다.According to the present invention, both ends of the acoustooptic medium are formed to have an inclination angle of a predetermined angle so that the optical axis of the incident beam and the primary beam are aligned to reduce the loss of the laser beam, And to provide an acoustic optical modulator capable of stably performing optical modulation by providing an impedance matching function.

본 발명의 일 측면에 따르면, 하우징 베이스 상부면에 실장되며 기준주파수 전력을 발생시키고 하기 트랜스듀서와의 임피던스 매칭을 수행하는 회로 기판; 상기 하우징 베이스 상부면에 결합된 제1 블록 상에 장착되는 음향광학매질; 상기 음향광학매질의 상기 회로 기판측 단부에 형성되는 것으로 초음파를 생성하여 상기 음향광학매질 내부로 전달하는 트랜스듀서; 및 상기 트랜스듀서와 상기 회로 기판을 전기적으로 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 음향광학매질의 양측 단부는 상기 음향광학매질로 입사되는 입사빔과, 상기 입사빔이 상기 음향광학매질 내부의 초음파면에 의해 회절되는 1차빔이 동일한 광축을 가지도록 소정 각도로 경사지도록 형성되는 음향광변조기가 제공될 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a circuit board mounted on a top surface of a housing base for generating a reference frequency power and performing impedance matching with the following transducers. An acoustooptic medium mounted on a first block coupled to the top surface of the housing base; A transducer formed on the circuit board side of the acoustooptic medium to generate ultrasonic waves and transmit the generated ultrasonic waves into the acoustooptic medium; And a connection portion for electrically connecting the transducer and the circuit board, wherein both ends of the acoustooptic medium are formed of an incidence beam incident on the acoustooptic medium, and an incident beam on an ultrasonic surface inside the acoustooptic medium It is possible to provide an acoustooptic modulator which is formed so as to be inclined at a predetermined angle so that the primary beam diffracted by the light beam has the same optical axis.

이 때, 상기 음향광학매질은 금(Au)이 도금된 쿼츠기판으로 형성되며, 상기 트랜스듀서는 금(Au)이 도금된 니오브산리튬 기판으로 형성되며, 상기 트랜스듀서는 상기 음향광학매질의 상기 회로 기판측 단부에 금속부착될 수 있다. At this time, the acoustooptic medium is formed of gold (Au) -coated quartz substrate, the transducer is formed of gold (Au) -plated lithium niobate substrate, and the transducer is formed of gold And may be metal-attached to the circuit board side end portion.

한편, 상기 연결부는, 상기 제1 블록의 상기 회로 기판측 단부에 접착되는 와이어본딩패드와, 상기 트랜스듀서와 상기 와이어본딩패드를 전기적으로 연결하는 제1 메탈와이어와, 상기 와이어본딩패드와 상기 회로 기판을 전기적으로 연결하는 제2 메탈와이어를 포함할 수 있다. The connection unit may include a wire bonding pad bonded to the circuit board side end of the first block, a first metal wire electrically connecting the transducer and the wire bonding pad, And a second metal wire for electrically connecting the substrate.

또한, 상기 음향광학매질의 상부면을 덮는 형태로 상기 제1 블록의 상부측에 단부가 접하도록 배치되며 방열소재로 형성되는 제2 블록; 및 양측이 노출된 채 상기 제1 블록의 상부면에서부터 상기 하우징 베이스의 상기 회로 기판측 단부까지를 덮는 형태로 결합하는 하우징 커버를 더 포함할 수 있다. A second block disposed on an upper side of the first block so as to cover an upper surface of the acoustooptic medium and formed of a heat dissipating material; And a housing cover which covers the upper surface of the first block and the circuit board side end of the housing base while both sides are exposed.

또한, 상기 음향광학매질의 양측 단부에는 반사방지막이 각각 코팅될 수 있다.Further, anti-reflection films may be coated on both sides of the acousto-optic medium.

본 발명의 구체예들에 따른 음향광변조기는 음향광학매질의 양측 단부가 소정 각도의 경사각을 갖도록 형성됨으로써 입사빔과 1차빔의 광축을 일치시킬 수 있다. 따라서 레이저광의 손실이 줄어들고 음향광변조기의 설치가 보다 간단해 질 수 있다. The acoustooptic modulator according to embodiments of the present invention may be formed such that both ends of the acoustooptic medium have an inclination angle of a predetermined angle so that the optical axis of the incident beam and the primary beam can coincide with each other. Thus, the loss of laser light is reduced and the installation of the acoustooptic modulator can be simplified.

또한, 음향광학매질과 접촉하는 방열성 블록을 배치시켜 고출력 레이저광 사용시에 발생하는 열을 효과적으로 방열할 수 있으며, 기준주파수 전력을 발생시키는 구동회로기판에 트랜스듀서와의 임피던스 매칭 기능을 부여함으로써 광변조를 안정적으로 수행할 수 있다.In addition, it is possible to dispose heat-dissipative blocks in contact with the acoustooptic medium to effectively dissipate the heat generated when high-power laser light is used, and to provide an impedance matching function with the transducer on the driving circuit substrate for generating the reference frequency power, Can be stably performed.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 음향광변조기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 음향광변조기의 단면 일부분을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 음향광변조기의 작동을 개념적으로 도시한 도면이다.1 is a perspective view of an acoustooptic modulator according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a view schematically showing a part of a cross section of the acoustic optical modulator of Fig. 1;
3 is a diagram conceptually showing the operation of the acoustooptic modulator of FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 하기의 설명은 본 발명을 구체적인 예시를 들어 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 기술적 사상이 하기의 설명에 한정되는 것은 아니다. 그리고 첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the following description is illustrative of the present invention, and the technical spirit of the present invention is not limited to the following description. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 음향광변조기(100)의 사시도이고, 도 2는 단면 일부분을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2를 참고하면, 음향광변조기(100)는 회로 기판(160), 음향광학매질(120), 트랜스듀서(130), 연결부(140,150)를 포함할 수 있다. FIG. 1 is a perspective view of an acoustooptic modulator 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view schematically showing a part of a cross section. 1 and 2, an acoustic optical modulator 100 may include a circuit board 160, an acoustooptic medium 120, a transducer 130, and connections 140 and 150.

회로 기판(160)은 하우징 베이스(112) 상부면에 실장될 수 있다. 구체적으로는 하우징 베이스(112)의 상부면 일측에는 회로 기판(160)이 실장되고, 타측에는 음향광학매질(120)이 실장될 수 있다. 회로 기판(160)은 외부에서 전기적 신호를 입력받으면 음향광학매질(120)과 결합된 트랜스듀서(130)로 기준주파수(RF, Reference Frequency) 전력을 공급하는 기능을 한다. 상기 기준주파수 전력 공급을 위하여 회로 기판(160)의 일측부에는 RF 커넥터(170)가 장착될 수 있다. 일 구체예에 있어서 RF 커넥터(170)는 SMA male 타입의 RF 커넥터일 수 있으며, 도 1에서와는 다르게 RF 커넥터(170)가 음향광변조기(100)에 직접 장착된 형태가 아닌 케이블로 연장되고 상기 케이블의 단부에 RF 커넥터(170)가 결합되는 방식을 채택할 수도 있다. The circuit board 160 may be mounted on the upper surface of the housing base 112. Specifically, the circuit board 160 may be mounted on one side of the upper surface of the housing base 112, and the acoustooptic medium 120 may be mounted on the other side. The circuit board 160 functions to supply RF (Reference Frequency) power to the transducer 130 coupled to the acoustooptic medium 120 when receiving an external electrical signal. An RF connector 170 may be mounted on one side of the circuit board 160 to supply the reference frequency power. In one embodiment, the RF connector 170 may be an SMA male type RF connector, and unlike in FIG. 1, the RF connector 170 may extend into a cable rather than directly mounted to the acoustooptic modulator 100, The RF connector 170 may be coupled to an end of the RF connector 170.

나아가 회로 기판(160)은 트랜스듀서(130)와의 임피던스 매칭을 수행하는 기능을 한다. 이를 위해 회로 기판(160)에는 기준주파수 전력 공급을 위한 구동 회로 이외에 정합 회로가 추가적으로 형성될 수 있다. 상기 정합 회로는 전력 손실을 최소화하기 위해 트랜스듀서(130)와의 임피던스를 매칭하는 기능을 한다. Furthermore, the circuit board 160 functions to perform impedance matching with the transducer 130. To this end, the circuit board 160 may additionally include a matching circuit in addition to the driving circuit for supplying the reference frequency power. The matching circuit functions to match the impedance with the transducer 130 in order to minimize power loss.

음향광학매질(120)는 하우징 베이스(112) 상부면에 실장될 수 있다. 구체적으로 음향광학매질(120)은 하우징 베이스(112) 상부면에 결합된 제1 블록(113) 상에 장착될 수 있다. 제1 블록(113)은 후술할 와이어본딩패드(150)가 접합하는 공간을 제공하며, 음향광학매질(120)을 하부에서 지지하는 기능을 한다. 제1 블록(113)은 도 1,2에 도시된 바와 같이 수평편과 수직편이'L'형으로 일체 형성된 형태를 가질 수 있다. 음향광학매질(120)은 이 때 상기 수평편의 위에 실장될 수 있다. 제1 블록(113)은 금속 소재로 형성될 수 있다. The acousto-optic medium 120 may be mounted on the upper surface of the housing base 112. Specifically, the acousto-optic medium 120 may be mounted on the first block 113 coupled to the upper surface of the housing base 112. The first block 113 provides a space for bonding the wire bonding pad 150 to be described later and functions to support the acoustooptic medium 120 from the bottom. The first block 113 may have a shape in which a horizontal piece and a vertical piece are integrally formed as an 'L' shape as shown in FIGS. The acoustooptic medium 120 may then be mounted on the horizontal piece. The first block 113 may be formed of a metal material.

음향광학매질(120)은 트랜스듀서(130)로부터 발생되는 초음파면이 진행하는 매질에 해당하며, 또한 동시에 레이저광이 입사하고 상기 초음파면에 의해 회절되어 출사하는 요소에 해당하기도 한다. 일 구체예에 있어서, 음향광학매질(120)은 금(Au)이 도금된 쿼츠기판으로 형성될 수 있다. 음향광학매질(120)이 제1 블록(113) 상에 장착되었을 때를 기준으로 형태를 설명하면, 음향광학매질(120)의 양측면과 회로 기판(160)측 단부면은 외부에 노출된다. 이 때, 상기 양측면 중 하나의 측면은 레이저광 입사면에 해당하고 다른 한 측면은 레이저광 출사면에 해당한다. 이 때, 상기 레이저광 입사면과 레이저광 출사면은 소정 각도로 경사지도록 형성될 수 있다. 일 구체예에 있어서, 트랜스듀서(130)가 접합되는 음향광학매질(120)의 단부면과 레이저광 입사면이 이루는 경사각은, 상기 음향광학매질(120)의 단부면과 레이저광 출사면이 이루는 경사각과 동일하도록 형성될 수 있다. 그리고 상기 경사각은 브래그 산란조건에 따라 음향광학매질(120)로 입사되는 입사빔과, 상기 입사빔이 음향광학매질(120) 내부의 초음파면에 의해 회절되는 1차빔이 동일한 광축을 가지는 것을 만족하는 경사각으로 정해질 수 있다. The acoustooptic medium 120 corresponds to a medium in which the ultrasonic wave generated from the transducer 130 propagates, and also corresponds to an element that emits laser light and is diffracted by the ultrasonic wave surface at the same time. In one embodiment, the acousto-optic medium 120 may be formed of gold (Au) plated quartz substrate. The both sides of the acoustooptic medium 120 and the end face on the side of the circuit board 160 are exposed to the outside when the acoustic optical medium 120 is mounted on the first block 113. At this time, one of the side surfaces corresponds to the laser light incident surface and the other side corresponds to the laser light exit surface. At this time, the laser light incident surface and the laser light exit surface may be formed to be inclined at a predetermined angle. In one embodiment, the inclination angle formed by the end face of the acoustooptic medium 120 to which the transducer 130 is bonded and the laser light incident face is the same as the angle formed by the end face of the acoustooptic medium 120 and the laser light exit face And may be formed to be equal to the inclination angle. The inclination angle satisfies that the incident beam incident on the acoustooptic medium 120 according to the Bragg scattering condition and the primary beam diffracted by the ultrasonic surface of the acoustooptic medium 120 have the same optical axis The inclination angle can be determined.

또한 음향광학매질(120)의 양측 단부(레이저광 입사면 및 출사면)에는 반사방지막(121, 도 3 참고)이 각각 코팅될 수 있다. 반사방지막(121)은 반사에 의한 광 투과손실을 억제함으로써 변조되는 레이저 광의 출력 파워의 효율을 높이는 기능을 한다. 일 구체예에 있어서, 반사방지막(121)은 불화마그네슘 등의 소재를 포함하여 형성될 수 있다. 음향광학매질(120)의 회로 기판(160)측 단부면에는 트랜스듀서(130)가 접합되며, 이와 대향하는 다른 단부면은 소정 각도로 경사지도록 형성될 수 있다. 이는 제1 블록(113)과 음향광학매질(120) 사이에 소정 크기의 공간을 형성하기 위한 것으로, 상기 공간에는 소음기(170)가 배치될 수 있다. 소음기(170)는 음향광학매질(120) 내 전달 소음을 감소시킴으로써 음향광변조기(100)의 구동시 발생하는 소음을 저감시키는 기능을 한다. The anti-reflection film 121 (see FIG. 3) may be coated on both side ends of the acoustooptic medium 120 (laser light incident surface and emission surface). The antireflection film 121 functions to increase the efficiency of the output power of the modulated laser light by suppressing light transmission loss due to reflection. In one embodiment, the anti-reflection film 121 may be formed of a material such as magnesium fluoride. The transducer 130 is bonded to the end surface of the acoustooptic medium 120 on the side of the circuit board 160, and the other end surface facing the transducer 130 may be inclined at a predetermined angle. This is for forming a predetermined size space between the first block 113 and the acoustooptic medium 120, and the muffler 170 may be disposed in the space. The silencer 170 functions to reduce noises generated during driving the acoustic optical modulator 100 by reducing transmission noise in the acoustic optical medium 120.

트랜스듀서(130)는 음향광학매질(120)의 회로 기판(160)측 단부에 형성되는 것으로 초음파를 생성하여 음향광학매질(120) 내부로 전달하는 기능을 한다. 구체적으로 트랜스듀서(130)는 회로 기판(160)에 의한 전기적 신호 인가에 의해 기준주파수에 해당하는 음향파(초음파)를 발생시키고 음향광학매질(120)에 인가한다. 일 구체예에 있어서, 트랜스듀서(130)는 금(Au)이 도금된 니오브산리튬 기판(LN기판)으로 형성될 수 있다. 예를 들어 니오브산리튬 기판에 금을 증착한 후에 쏘잉(Sawing) 공정 등을 통해 전극 형태로 제조할 수 있으며, 이어 음향광학매질(120)의 회로 기판(160)측 단부에 금속부착 방식으로 접합시킬 수 있다. 트랜스듀서(130)를 음향광학매질(120)에 금속부착시킴에 있어, 트랜스듀서(130)의 양면에 접합되는 전극(131,132, 도 3 참고)들이 포함될 수 있다. The transducer 130 is formed at an end of the acoustooptic medium 120 on the side of the circuit board 160, and generates ultrasonic waves and transmits the generated ultrasonic waves to the inside of the acoustooptic medium 120. Specifically, the transducer 130 generates an acoustic wave (ultrasonic wave) corresponding to a reference frequency by applying an electrical signal to the circuit board 160, and applies the acoustic wave to the acoustic-optical medium 120. In one embodiment, the transducer 130 may be formed of gold (Au) plated lithium niobate substrate (LN substrate). For example, gold may be deposited on the lithium niobate substrate and then may be formed into an electrode shape through a sawing process or the like. Then, an end portion of the acoustooptic medium 120 on the side of the circuit board 160 may be bonded . In order to attach the transducer 130 to the acoustooptic medium 120, electrodes 131 and 132 (see FIG. 3) may be included, which are bonded to both sides of the transducer 130.

연결부(140,150)는 트랜스듀서(130)와 회로 기판(160)을 전기적으로 연결하는 기능을 하며, 와이어본딩패드(150)와 메탈와이어(140)를 포함할 수 있다. 메탈와이어(140)는 트랜스듀서(130)와 와이어본딩패드(150)를 전기적으로 연결하는 제1 메탈와이어와, 와이어본딩패드(150)와 회로 기판(160)을 전기적으로 연결하는 제2 메탈와이어로 구분될 수 있다. 일 구체예에 있어서, 메탈와이어(140)는 금 와이어, 알루미늄 와이어 또는 구리 와이어 중에서 선택될 수 있다. The connection portions 140 and 150 function to electrically connect the transducer 130 and the circuit board 160 and may include a wire bonding pad 150 and a metal wire 140. The metal wire 140 includes a first metal wire electrically connecting the transducer 130 and the wire bonding pad 150 and a second metal wire electrically connecting the wire bonding pad 150 and the circuit board 160. [ . In one embodiment, the metal wire 140 may be selected from a gold wire, an aluminum wire, or a copper wire.

한편, 음향광변조기(100)는 음향광학매질(120)의 상부면을 덮는 형태로 배치되는 제2 블록(114)과, 하우징 커버(111)를 더 포함할 수 있다. 제2 블록(114)은 음향광학매질(120)의 상부면을 덮는 형태로 제1 블록(113)의 상부측에 단부가 접하도록 배치될 수 있다. 예를 들어 제1 블록(113)의 수평편 상부에 음향광학매질(120)과 제2 블록(114)이 순차적으로 적층되었을 때 제1 블록(113)의 수직편 상단과 제2 블록(114)의 상부면이 일치할 수 있다. 고출력의 레이저광이 사용되는 경우 음향광학매질(120) 내부에서는 열이 발생하며 이는 트랜스듀서(130)로부터 발생하는 초음파면에 영향을 줄 수 있다. 이 때, 제2 블록(114)은 방열소재로 형성됨으로써, 음향광학매질(120) 내부에서 발생되는 열을 방열시킬 수 있다. 일 구체예에 있어서 제2 블록(114)은 알루미늄과 같은 금속 소재, 다공성 금속 소재, 방열 고무 또는 겔 시트 등으로 형성될 수 있다. The acoustic optical modulator 100 may further include a second block 114 disposed to cover the upper surface of the acousto-optic medium 120 and a housing cover 111. The second block 114 may be disposed so as to abut on the upper side of the first block 113 so as to cover the upper surface of the acousto-optic medium 120. When the acousto-optical medium 120 and the second block 114 are sequentially stacked on the horizontal piece of the first block 113, the upper end of the vertical block of the first block 113 and the upper end of the second block 114, The upper surface of the base plate can be matched. When laser light of high power is used, heat is generated inside the acoustooptic medium 120, which may affect the ultrasonic wave generated from the transducer 130. At this time, the second block 114 is formed of a heat dissipation material, so that heat generated inside the acoustooptic medium 120 can be dissipated. In one embodiment, the second block 114 may be formed of a metal material such as aluminum, a porous metal material, a heat-dissipating rubber, a gel sheet, or the like.

하우징 커버(111)는 하우징 베이스(112)에 결합되어 하우징 베이스(112)의 상부면에 배치되는 음향광학매질(120)이나 회로 기판(160)을 패키징 하는 요소로서, 레이저광의 입사 및 출사를 위해 양측이 노출된 채 제1 블록(113)의 상부면에서부터 하우징 베이스(112)의 회로 기판(160)측 단부까지를 덮는 형태로 형성될 수 있다. 하우징 커버(111)의 일단부는 하우징 베이스(112)의 상기 단부와 결합되며 하우징 커버(111)의 타단부는 제1 블록(113)의 상부면과 결합됨으로써 고정될 수 있다. 하우징 커버(111)는 금속 소재 등으로 형성될 수 있다. The housing cover 111 is an element for packaging the acoustooptic medium 120 or the circuit board 160 which is coupled to the housing base 112 and is disposed on the upper surface of the housing base 112. The housing cover 111 is used for the incidence and emission of the laser light. The first block 113 may be formed so as to cover the upper surface of the first block 113 to the end of the housing base 112 on the circuit board 160 side. One end of the housing cover 111 is engaged with the end of the housing base 112 and the other end of the housing cover 111 is fixed by being engaged with the upper surface of the first block 113. The housing cover 111 may be formed of a metal material or the like.

이하, 음향광변조기의 작동에 대해 설명한다. Hereinafter, the operation of the acoustooptic modulator will be described.

도 3은 도 1의 음향광변조기의 작동을 개념적으로 도시한 도면이다. 설명의 편의를 위해서 도 3에서는 음향광학매질(120), 트랜스듀서(130)를 중심으로 도시하였고, 나머지 구성들에 대한 도시는 생략하였음을 밝혀둔다. 3 is a diagram conceptually showing the operation of the acoustooptic modulator of FIG. For convenience of explanation, FIG. 3 shows the acoustooptic medium 120 and the transducer 130 as the center, and the remaining structures are omitted.

회로 기판(도 3 하단에 회로도로 표시함)의 구동회로에 의해 트랜스듀서(130)의 양면에 접합된 두 전극(131,132)에 전압이 인가되면 트랜스듀서(130)는 전계의 방향으로 진동하면서 인가된 전압의 진폭에 비례하여 초음파를 음향광학매질(120) 내부로 발생시킨다. 이 때 인가되는 기준주파수 전력에 따라 트랜스듀서(130)를 통해 전달되는 초음파의 강도가 달라진다. 상기 초음파는 주기성을 갖는 소밀이며, 상술한 바와 같이 초음파의 강도(출력의 세기)는 달라질 수 있으나 주파수는 일정하게 유지되고 소밀주기 역시 일정하게 유지된다. 따라서 음향광학매질(120) 내부에 형성되는 초음파면들이 등간격으로 형성된다. 이 때, ⅰ) 트랜스듀서(130)가 접합되는 음향광학매질(120)의 단부면과 레이저광 입사면이 이루는 경사각(도 3에서 θ2로 표기됨)이 상기 음향광학매질(120)의 단부면과 레이저광 출사면이 이루는 경사각(마찬가지로 도 3에서 θ2로 표기됨)과 동일하도록 형성되고(이에 따라 음향광학매질(120)을 위에서 내려다보면 도 3에 도시된 바와 같이 사다리꼴 형태가 될 수 있다), ⅱ) 상기 경사각이 브래그 산란조건에 따라 음향광학매질(120)로 입사되는 입사빔(도 3에서 L1로 표기됨)과 상기 입사빔이 음향광학매질(120) 내부의 초음파면에 의해 회절되는 1차빔(도 3에서 L2로 표기됨)이 동일한 광축(도 3에서 L0로 표기됨)을 가지는 것을 만족한다. 따라서 입사빔(L1)이 레이저광 입사면에 대해 θ1 각도로 입사할 때에, 1차빔(L2) 역시 레이저광 출사면에 대해 θ1 각도로 출사되는 바, 입사빔(L1)과 1차빔(L2)의 광축(L0)이 일치하게 된다. 이에 따라 입사빔(L1)이 음향광학매질(120)의 입사면에 대해 비스듬히 설치될 필요가 없어지는 바, 음향광변조기(100)의 설치가 보다 간단해질 수 있으며, 사용된 레이저광의 손실 역시 크게 줄일 수 있다. When a voltage is applied to the two electrodes 131 and 132 connected to both surfaces of the transducer 130 by the driving circuit of the circuit board (indicated by a circuit diagram at the bottom of Fig. 3), the transducer 130 vibrates in the direction of the electric field And generates ultrasonic waves into the acoustooptic medium 120 in proportion to the amplitude of the applied voltage. The intensity of the ultrasonic wave transmitted through the transducer 130 varies depending on the reference frequency power applied at this time. The intensity of the ultrasonic wave (intensity of the output) may be varied as described above, but the frequency is kept constant and the dense cycle is maintained constant. Accordingly, the ultrasonic wave surfaces formed in the acoustic optical medium 120 are formed at regular intervals. At this time, ⅰ) transducer 130 is denoted the end surface and the laser beam incident surface is forming the inclination angle of the acousto-optic medium (120) is joined (in Fig. 3 by θ 2) ends of the said acousto-optic medium (120) (Similarly, denoted by? 2 in FIG. 3) formed by the side surface and the laser light emitting surface (the acoustic optical medium 120 may be trapezoidal as shown in FIG. 3 when viewed from above) (Ii) the incident beam is incident on the acoustooptic medium 120 according to the Bragg scattering condition (indicated by L1 in FIG. 3) and the incident beam is reflected by the ultrasonic surface in the acoustooptic medium 120 It is satisfied that the diffracted primary beam (labeled L2 in Fig. 3) has the same optical axis (labeled L0 in Fig. 3). Therefore, when the incident beam L1 is incident at an angle of? 1 with respect to the laser beam incident surface, the primary beam L2 is also emitted at an angle of? 1 with respect to the laser beam emitting surface, and the incident beam L1 and the primary beam L2 coincide with each other. Accordingly, it is unnecessary to install the incident beam L1 obliquely with respect to the incident surface of the acoustooptic medium 120, so that the installation of the acoustooptic modulator 100 can be simplified, Can be reduced.

상술한 바와 가팅, 본 발명의 구체예들에 따른 음향광변조기는 음향광학매질의 양측 단부가 소정 각도의 경사각을 갖도록 형성됨으로써 입사빔과 1차빔의 광축을 일치시킬 수 있다. 따라서 레이저광의 손실이 줄어들고 음향광변조기의 설치가 보다 간단해 질 수 있다. The acoustic optical modulator according to embodiments of the present invention may be formed such that both ends of the acoustooptic medium have inclination angles of a predetermined angle so that the optical axis of the incident beam and the primary beam can be matched. Thus, the loss of laser light is reduced and the installation of the acoustooptic modulator can be simplified.

또한, 음향광학매질과 접촉하는 방열성 블록을 배치시켜 고출력 레이저광 사용시에 발생하는 열을 효과적으로 방열할 수 있으며, 기준주파수 전력을 발생시키는 구동회로기판에 트랜스듀서와의 임피던스 매칭 기능을 부여함으로써 광변조를 안정적으로 수행할 수 있다.In addition, it is possible to dispose heat-dissipative blocks in contact with the acoustooptic medium to effectively dissipate the heat generated when high-power laser light is used, and to provide an impedance matching function with the transducer on the driving circuit substrate for generating the reference frequency power, Can be stably performed.

이상, 본 발명의 구현예들에 대하여 설명하였다. 그러나 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 기술의 구체적 적용에 따른 단순한 설계변경, 일부 구성요소의 생략, 단순한 용도의 변경 등 본 발명을 다양하게 변형할 수 있을 것이며, 이러한 변형 역시 본 발명의 권리범위 내에 포함됨은 자명하다.Embodiments of the present invention have been described above. However, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. It will be understood that various modifications may be made in the invention, and that such modifications are also included within the scope of the present invention.

100: 음향광변조기 111: 하우징 커버
112: 하우징 베이스 113: 제1 블록
114: 제2 블록 120: 음향광학매질
121: 반사방지막 130: 트랜스듀서
140: 메탈와이어 150: 와이어본딩패드
160: 회로 기판 170: RF 커넥터
180: 소음기100: acoustic optical modulator 111: housing cover
112: housing base 113: first block
114: second block 120: acousto-optic medium
121: antireflection film 130: transducer
140: metal wire 150: wire bonding pad
160: circuit board 170: RF connector
180: Silencer

Claims (5)

하우징 베이스 상부면에 실장되며 기준주파수 전력을 발생시키고 하기 트랜스듀서와의 임피던스 매칭을 수행하는 회로 기판;
상기 하우징 베이스 상부면에 결합된 제1 블록 상에 장착되는 음향광학매질;
상기 음향광학매질의 상기 회로 기판측 단부에 형성되는 것으로 초음파를 생성하여 상기 음향광학매질 내부로 전달하는 트랜스듀서; 및
상기 트랜스듀서와 상기 회로 기판을 전기적으로 연결하는 연결부를 포함하고,
상기 음향광학매질의 양측 단부는 상기 음향광학매질로 입사되는 입사빔과, 상기 입사빔이 상기 음향광학매질 내부의 초음파면에 의해 회절되는 1차빔이 동일한 광축을 가지도록 소정 각도로 경사지도록 형성되는 음향광변조기.A circuit board mounted on the upper surface of the housing base for generating a reference frequency power and performing impedance matching with the following transducers;
An acoustooptic medium mounted on a first block coupled to the top surface of the housing base;
A transducer formed on the circuit board side of the acoustooptic medium to generate and transmit ultrasonic waves into the acoustooptic medium; And
And a connection portion for electrically connecting the transducer and the circuit board,
Both ends of the acoustooptic medium are formed to be inclined at a predetermined angle so that the incident beam incident on the acoustooptic medium and the primary beam diffracted by the ultrasonic surface in the acoustooptic medium have the same optical axis Acoustic optical modulator. 청구항 1에 있어서,
상기 음향광학매질은 금(Au)이 도금된 쿼츠기판으로 형성되며, 상기 트랜스듀서는 금(Au)이 도금된 니오브산리튬 기판으로 형성되며, 상기 트랜스듀서는 상기 음향광학매질의 상기 회로 기판측 단부에 금속부착되는 음향광변조기.The method according to claim 1,
Wherein the acoustooptic medium is formed of a gold-plated quartz substrate, the transducer is formed of gold (Au) -plated lithium niobate substrate, the transducer is disposed on the circuit board side of the acousto-optic medium And an optical modulator attached to the end of the metal. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 연결부는, 상기 제1 블록의 상기 회로 기판측 단부에 접착되는 와이어본딩패드와, 상기 트랜스듀서와 상기 와이어본딩패드를 전기적으로 연결하는 제1 메탈와이어와, 상기 와이어본딩패드와 상기 회로 기판을 전기적으로 연결하는 제2 메탈와이어를 포함하는 음향광변조기.The method according to claim 1 or 2,
Wherein the connection portion includes: a wire bonding pad bonded to the circuit board side end portion of the first block; a first metal wire electrically connecting the transducer and the wire bonding pad; And a second metal wire electrically connecting the first metal wire and the second metal wire. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 음향광학매질의 상부면을 덮는 형태로 상기 제1 블록의 상부측에 단부가 접하도록 배치되며 방열소재로 형성되는 제2 블록; 및
양측이 노출된 채 상기 제1 블록의 상부면에서부터 상기 하우징 베이스의 상기 회로 기판측 단부까지를 덮는 형태로 결합하는 하우징 커버를 더 포함하는 음향광변조기.The method according to claim 1 or 2,
A second block disposed on an upper side of the first block so as to cover an upper surface of the acoustooptic medium and formed of a heat dissipation material; And
Further comprising: a housing cover coupled to the housing base so as to cover from the upper surface of the first block to the circuit board side end of the housing base with both sides exposed. 청구항 4에 있어서,
상기 음향광학매질의 양측 단부에는 반사방지막이 각각 코팅되는 음향광변조기.The method of claim 4,
And an anti-reflection film is coated on both sides of the acoustooptic medium.
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CN114280821A (en) * 2022-01-27 2022-04-05 中国电子科技集团公司第二十六研究所 Broadband high-efficiency acousto-optic modulator

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