TW200916876A - RF phase modulation technique for performing acousto-optic intensity modulation of an optical wavefront - Google Patents

Description

200916876 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般係關於光學調變系統及相關組件，更特定言 之係關於使用聲光效應調變光束之聲光調變器及類似裝 置。 【先前技術】 聲光調變器（有時稱為布拉格（Bragg)單元）使用射頻下之 音波繞射及偏移光。該等裝置通常用於Q切換、電信系統 内之信號調變、雷射掃描及光束強度控制 '頻率偏移、及 光譜學系統内之波長濾波。許多其他應用均有助於使用聲 光裝置。 此類聲光裝置中’壓電變換器（有時亦稱為射頻變換器） 係作為透明光學材料固定於聲光塊體媒介，例如熔化矽 石石英或類似玻璃材料。電射頻信號振盪及驅動變換 器，以在透明媒介内振動並建立音波，其經由光彈性效應 在媒η内實現光學場之特性，其中超音波之調變應變場係 轉5至聲光塊體媒介之折射率。因此，振幅内與聲音之折 射率變化成正比。 折射率係藉由移動聲光塊狀材料内之膨脹及壓縮之週期 平面來改變。進入光由於最終週期率調變及干涉而散射， 類似於布拉格繞射。 。壓電變換器可建立音波’並且將光束繞射成數個等級。 可此以正弦曲線信號振動塊體媒介，並將聲光調變器傾斜 成光從平坦音波反射成第一繞射等級，以產生高偏轉欵 130354.doc 200916876 率。 在聲光裝置中，通常可葬 9,?, ^ 鞯由下列方式控制光：1)偏轉、 )強度、3)頻率、4)相位及5)偏光。 使用偏轉之聲光系統中， 的光之波h u 據相對於聲音波長 M 長以一角度顯現。當藉由強度控制光時，缺而 藉由磬咅珐μ ^ 。《τ 热而， 光2 量取決於聲音之強度，以調變繞射 之光之強度。若對光採用頻率控制，繞射光束之頻 科面放射先的布拉格繞射係都卜勒偏移 (D〇ppler_shlfted) 一數 亦可m 里纟4於音波之頻率。頻率偏移 '、了因光子之能量及動量而發 , 且先子仔U保存。頻率 偏移可攸少至2〇MHz改變為多至伽紙，或者某些情形 下甚至具有更大範圍。兩個聲波可在材料内沿相反方向行 進，並建立駐波，其不會偏移頻率。在使用相位控制光之 :統中，可藉由音波之相位偏移繞射光束。在藉由偏光控 U之系統’，共線橫向聲波係沿縱波垂直 光。因此，可發生雙折射相移。 文偏 聲光調變器在許多應用中較佳，因為其比可傾斜鏡面及 其他機械袭置更快。聲光調變器偏移現有光束所用時間限 於音波之過渡時間。聲光調變器通常用於Q開關中，其中 雷射在高峰值功率下產生脈衝輸出光束，通常係十億^範 圍内。此輸出可高於在連續波(cw)或恆定輸出模式下操作 的雷射。 聲光調變器裝置及類似聲光系統之範例在共同讓渡之美 國專利第 4,256,362 ; 5,923,46G ; 6,32G，989 ; 6,487,324 ;、 130354.doc 200916876 6,538,690 ; 6,765,709 ;及 6,87〇,658 號中揭示，其揭示内 容以提及方式整體併入本文。 傳統聲光裝置通常依賴較大及較昂貴之混合輸出射頻 (RF)放大器之使用，以提供用於裝置之操作中所需的必要 驅動功率。通常應用較高供應電壓，以便適應混合輸出射 頻放大器的必要輸出攔截點。此造成額外及/或更昂責電 源供應之使用，以滿足積體電路（IC)及射頻放大器要求兩 者0 傳統聲光裝置之其他應用中，設計通常併入一或多個單 體壓電小板，其係接合至塊體媒介以便將超音應變場發射 至塊體媒介内。在某些範例中，低順應性合金接合將兩個 組件炼合在-起，從而提供—介面，纟導致較低聲損^ 同時適應小板與光學塊體媒介間的寬頻阻抗匹配。藉由低 順應性介面耦合的小板與光學媒介之不同熱膨脹係數 (CTE)之組合可產生應力，其造成因局部剪切CTE膨脹失 配引起的破裂以及經受長期溫度條件之較大小板聲光裝置 的故障。該等長期溫度條件可發生於非可操作狀態中，、即 率儲存溫度下，或者因高位準信號條件造成的某些 啟及關閉對裝置之射頻調變波形而弓心=:由於開 調變可在繞射光束之輸出角中產生較==變’此 ^ , J偏差。該等熱瞬變 可對可產生的聚焦點之解析度造成負面影塑。 1 【發明内容】 β 130354.doc 200916876 一聲光調變器包括一聲光塊體媒介及附著於該聲光塊體 媒介並形成為一線性電極陣列之變換器。—變換器驅動器 係連接至各電極並且形成為連接至該等電極之複數個放大 器，以便藉由—個別放大器對各電極加以相干相位驅動， 以改變一聲場之角動量分佈，或者允許及禁止該光學及聲 場間之相位匹配’並且產生一光波前之一所需強度調變。 在一態樣中，將變換器驅動器連接至電極，以便將線性 電極陣列内之交替電極加以異相驅動。線性電極陣列可經 組態用以驅動至交叉及非交又組態之一者。 在另悲樣中，可將各放大器形成為單體微波積體電路 (MMIC)。可在電極與聲光塊體媒介間定位小板。可將此 小板形成為複數個壓電小板區段，其承載相鄰電極之個別 交替相位。 可進一步將變換器驅動器形成為連接至各變換器元件之 直接數位合成器（DDS)電路。可將DDS電路形成為相位累 積器及記憶體，包括複合可程式化邏輯裝置。將數位至類 比轉換器（DAC)連接至個別變換器元件放大器。變換琴可 以相位相干方式操作，以便禁止及致能入射光學與聲場間 的相位匹配。 另外提出一種方法態樣。 【實施方式】 下面參考附圖更完整地描述不同具體實施例，附圖中顯 示較佳具體實施例。可提出許多不同形式，所描述之具體 實施例限於本文提出之具體實施例。更確切地說，該等具 130354.doc 200916876 體實施例將使本揭示内容更臻完全，並且將可讓熟習本技 術的人士完整瞭解本發明的料。所有附圖中相同的數字 表示相同的元件。 圖1係根據本發明之非限制性範例的聲光調變器20之方 塊圖，並顯示用於作為聲光調變器的聲光裝置^之變㈣ 驅動器22。圖1内所示之聲光調變器克服傳統聲光調變 器之缺點，其依賴較大及較昂貴之混合輸出射頻放大界以 提供裝置之有用操作所需的必要驅動功率。該等先前技術 裝置中，通常需要高於—般用於大部分電路的供應電麼， 以適應混合輸出射頻放大器之必要輸出攔截點。此導致額 外及更昂貴之電源供應中的一或兩者，以滿足驅動器積體 電路(1C)及射頻放大器輸出之功率要求及供應電麗。 用於為聲光調變器及/或類似裝置之操作提供射頻驅動 激發的當前方法通常依賴混合射頻放大器之使用，以對用 於傳統聲光調變器内之共_電極供應足夠射頻功率， 從而正確操作。總射頻驅動功率要求由尋求之聲光相 用之特徵決定’其依次決定相互作用媒介内必定產生之應 變場的振幅及幾何範圍。 〜 許多聲光調變器中，射極（即，電極）驅動功率及操作載 波頻率大多數排除傳統視訊IC組件之使用，其係與脈衝、 超音波成像系統並用。聲光裝置通常需要低阻抗線性來 源’其能夠比診斷超音波成像陣列應用提供明顯更多之電 =在上述本發明之具體實施例中’需要結合變換器陣列 低成本早體射頻（MMIC)組件以產生與射極功率及阻 130354.doc 200916876 抗考量一致的必要光學相 m之遲。用於耷光裝置之其他相 車列方法係集中於在增 寬及效率上獲得的聲光相 用優2 ’其使用傳統射 列 j用從Α态系統以驅動變換器陣 根據本發明之非限制性範例’將壓電振盪器(例如，變 ^器）形成為電極結構26(圖υ，並分成個別電極28(其一般 亦稱為射極）之離散線性陣 合個別電極28係由所說明 , 單體射頻放大器30驅動。電極28之數目通常係 1、定為與適當輻射電阻-致，以便限制促進複數個單體輸 射頻放大器之使用所需的最大元件驅動功率。 由於光”聲g間之相互作用係整合效應，產生於光學場 内之相位延遲的振幅係等效於使用單—大變換器，只要所 有射極（即’電極）維持高度同步。由於各放大器僅供應必 需射頻功率之-小部分’供應電壓亦減小大約射極(即， 電極)之數目之平方根。此外，#統變換器電極之總電容 不再成為可使用之相互作用區域之長度上的限制因素，因 為陣列7G件之電容及對應輻射電阻現在獨立於總相互作用 長度。 此線性驅動系統之延伸由複數個單體放大器30提供，當 結合作為驅動控制器之直接數位合成器（DDS)電路使用 時，如32處所一般地說明，其可即時地設定各射極驅動波 形之振幅及相位。藉由使用低成本DDS Ic組件，或者專用 相位累積器3 4及鬲速記憶體電路3 6，可對各電極2 8執行精 確相位及振幅調整，從而可將大部分聲能引導至單—、 130354.doc -10- 200916876 操縱、準向線轄射瓣内。此可維持入射光與聲場間之相位 匹配，並實現散射效率、偏轉線性、及高解析度可調譜渡 波之顯著增益。聲光調變器20亦可實施光強度之唯相位調 變，如下文所述。 對聲光裝置使用相位陣列方法之某㈣統已使用傳統單 一驅動方法解決該等優點，其經由兩個主要輻射瓣之一者 來產生部分相位匹配，或者藉由使用雙相位射極激發，其 使用較難的程序進入-個主要瓣。該等方法均未解決驅動 方法及由較大陣列引起的阻抗限制。該等系統亦未解決操 縱及提供即時校正因驅動電路引入之相位誤差、光強度之 專用唯相位調變、以及用於聲各向異性之角度補償：能 力。其未解決因光學系統内之幾何缺陷引入的非線性掃描 對頻率假影。 根據本發明之非限制性範例的系統2 G結合線性電極障列 26使用複數個單體射頻放大器3Q，以提供較低成本實施方

案並為聲光應用提供必要射頻㈣波形，㈣亦減小所需 供應電壓及增加總體可靠性。 驅動器22調整射頻驅動波形之相位及振幅，以允許單 一、主要聲輻射瓣之加權及操縱，並提供增強之頻寬、散 射效率、唯相位調變。其亦校正系統硬體内固有之相位^ 差及非理想掃描假影。 可將上述驅動器22直接應用於聲光調變器及相關組件之 設計，包括由半導體遮罩設備供應商、雷射設備原始設備 製造商（OEM)、及不同技術及政府客戶所使用之該等系 130354.doc 11 200916876 聲光可調諧濾波器（AOTF) 統。其可用於高解析度及低功率 之開發。 再次參考圖i，解釋聲光調變器2〇之更詳細組件。聲光 裝置24包括在此範财定位於單體廢電小板避之線性電 極陣列26及聲光塊體媒介42。將電極2〇形成於壓電小板4〇 上之線性陣列内，其經由接地平面辦接至聲光媒介 42。可將相位累積器34形成為快閃複合可程式化邏輯裝置 (CPLD) ’並且可操作為相位累積器及任意波形產生器。其 將信號輸入高速記憶體陣列36，其具^輸出，同時亦將 信號輸入所說明之精確度、多重數位至類比轉換器 (DAC)44。通常’快閃cpLD 34可由巨集單元形成，其包 3用於實〜分離表達式之邏輯或更特殊邏輯。其可由可程 式化陣列邏輯（PLA)電路及場可程式化閘極陣列（Fp叫電 路形成。 44輸入複數個抗混淆遽波器/增益電路a，其各連 接至早體功率放大器3〇及個別電極28，如前文所述。電極 卿成離散線性陣列，其連接至壓電小板4()及聲光塊體媒 介42。目此，各電極係由低成本單體射頻放大器驅動。可 結合k脈同步器及乘法器電路48使H统時脈，以對 CPLD 34提供必要時脈信號，其亦接收作為高速調變器輸 入50之信號。 可將各功率放大器28形成為高性能MMIC放大器，例如 Sirenza微裝置SBB_2〇89z電路。此裝置係高性能inGap HBT MMIC放大器，其使用達靈頓（Dadingt〇n)組態及主動 130354.doc •12· 200916876 偏壓肩路以隨溫度及程序貝他加⑷變更提供穩定電流。 其可從5 V供應操作。與典型達靈頓放大器相比，盆不需 要下降電阻器。其具有高線性5V增益區塊應肖，該等應 用需要較小大小及最小外部組件。其在内部匹配5〇歐姆。 ^電路可從大約50至85GMHz操作，且係可串聯並主動偏 ，、可用於具有1Ρ3=42·8 dBm @ 24〇 MHz之無引線、 R〇HSm應封裝。其他規格包括：⑷P1㈣0.8 dBm @ 500 MHZ’（b)單一固定5 V供應；⑷堅固1000 V ESD，1C類 別；⑷低熱電阻；以及（e)MSLl濕氣額定值。 應瞭解，直接數位合成⑽s)電路可包括不同於所說明 者之、’且件’但基本上會包括時脈、相位累積器、記憶體及 DAC,在某些實施方案中，例如欲應用於下述雙相射頻調 夂技:訏彳結合一或多個時脈分佈緩衝器K使用雙通道或 兩個單DDS 1C，以形成兩個分離交又線性變換器陣列， 二便可按下述方式改變各陣列之相位。在支援多個低成本 1C放大器（如所述饋送變換器陣列）之使用的射頻驅動 器之離散實施方案中，電子控制器或其他系統可用資料填 充錢體：並且各資料項目代表信號之振幅，其在一時刻 、乍為-進制字。作為相位累積器之計數器可從頻率參考 ^ 衝之增里別進，並作為相位輸出以選擇資料表内之 各員目。DAC將此資料之序列轉換為類比波形。 另:卜應瞭解，個別積體電路(IC)可與整合至個別核心晶 月匕内之7〇件並用並使用多個晶片。任何合成器係相對 於共同時脈同步器及乘法器48加以同纟。可將功率放大器 130354.doc 200916876 30分佈及用作相位陣列 <7s 0 ^ _ At . 干方法，以提供多個相干射頻 來源。亦可能使用作為積體 積體電路或—組合之複數個直接數 ’其全部從共同時脈獲得其共同核心邏輯。 圖2及3係曲線圖，其顯示圖i所說明之聲光調變哭別之 聲頻譜及相鄰元件驅動相位性能。如前所述，調變器職 用低成本單體放大器，其在標稱上匹配具有由電極定義之 輻射阻抗的負載。總陣列大小不再由變換器之總電容限 制，因為輻射阻抗可藉由選擇適當元件大小來修改。因 此不而要分段或翻轉電極以升高總體輻射電阻，以改良 裝置之電性頻寬能力。可實現光束操縱以維持光與聲場間 的相位匹配’並且在某些情形下可獲得散射效率之量值級 數增加。可實現窄頻譜濾波之改良，並且下述用於熱控制 之雙相射頻調變係可行。與某些可用設計相比，該系統具 有較高可靠性及簡化之設計。 圖2係曲線圖’其說明操縱至作為聲光塊體媒介之晶體 内部的光束，其係藉由改變由DDS驅動電路22產生之個別 電極的相位而發生。上文所說明及描述之驅動器可用於在 聲光塊體媒介周圍操縱光束。零輻射線之右方之虚線說明 關於光束操縱所述之功能。 圖3係曲線圖’其顯示用於相鄰電極間之相位變化的典 型值，其必須在給定頻率下應用以保持光與聲場間的光束 匹酉己。 圖4至6說明聲光調變器’其使用分段式（變換器）壓電小 板延伸此類系統之溫度可靠性並增強在惡劣環境下之存活 130354.doc -14 - 200916876 ^ ^考圖4至6，相對於_述之共同元件具有相同參 亏數子。 八傳統聲光裝置通常併人—或多個單體壓電小板，其係接 合至適當透明塊體媒介以便將超音應變場發射至塊體媒介 :。邊等小板係使用熟習技術人士通常所熟知之材料形 成。通常，低順應性合金接合將兩個組件炫合在一起，以 提供一介面，其導致較低聲損失，同時適應小板與光學塊 體媒介間的寬頻阻抗四配。通常包⑯㈣先子塊 順應性介面耦合的小板盥 精由低 、光予塊體媒介之不同熱膨脹係數 (Lit)之組合可產生庫六 玍應力其造成局部剪切CTE失配並導 致破裂以及經受長期、，田垮乞 &長期酿度條件時較大小板與聲光裝置的故 章：该等長期溫度條件可發生於非可操作狀態中，即在存 活率儲存溫度下，或者係因高位準信號條件造成。 用於在非#作儲存條件期間延伸該等聲 溫度的某些先前技術方法使用主羊 主動熱電阻加熱器或熱電帕 ^㈣㈣裝置’以限制關鍵裝置介面所見到之溫度變 更。結合謹慎被動熱設計之 ,, 、彳方法亦在裝置之主動操作 …’使用，以最小化允許變換器操作的溫度極限。 、圖至6内所不之調變盗具有單體壓電變換器小板，直係 ^刀成分段式壓電”舖磚，，5〇。 ’、 適當共振厚度後，接合前在= 6所示之 + 拋光之壓電變換器小板内作出 的精細切口 51顯現為個別接人 ^ ± 按。之舖磚"50。應瞭解，電極 可作為陣列單獨加以驅動， 翠體變換器加以驅動。者—起電性連接並作為單- 130354.doc 200916876 由於總差動延長（复iS a 媒介之基板間的自由邊：於變換器小板與作為塊體 寸減小而變小，藉由金屬之 奥器區段之個別橫向尺 較大傳統變換器結構 ，在〃、 因此，在給定溫度極限tL1父小煎切應力之數量。 ^ ^ ^ ^ a,,'、形成接合者相比較不可能到 達該·#、，〇日日材料之破裂限制。 用以延伸聲光裝置之 的，其不需要館存期性的此方法本質上係被動 溫度極限上之存活率。另外動=增強可能遇到的環境 生之應力而減少裝置接人之：：南功率應用(其因為熱產 分層亦可受益於在接合+ 捿。 小。 要〇;丨面處產生的總應力之量值之減 可將此結構應用於聲光調變 奘筈》士楚丄* u符合禮富射空腔 用=中等功率、空氣冷卻式、Q開關裝置。該結構亦可 用於空間限定應用中。 苒τ 了 換。”：：聲光調變益2。，其中聲光塊體媒介42包括從變 換到、板產生之分段式電極28及分段式厂堅電,，舖碑" 电極28及”舖碑式"變換器小板㈣與圖！内所示之其他ί 路組件（一般由ρ7 0 &主 '、電 哭、一如击 其對應於功率放大器及驅動 口口）一起連接至個別功率放大器3〇。 圖㈣示減小前之變換器小板，而圖6顯示減小後 器小板。 又w 藉由將變換器小板分段’為差動膨 由"平鋪"固定的較小距離減少應力之任何，，建立:二^ 130354.doc 200916876 減小前之變換器小板，使得變換器小板在切割前可為大約 〇·請至大約〇_英料。可在大约請2至大約咖則 厚之深度下預定義或預先切割切口，即大約5〇至大約乃微 米，以便可將變換器小板減小至共振厚度，其大約係所關 注頻率下之波長聲厚度的一半。通常，此所需厚度可為大 約20至大約50微米。藉由在如圖崎示減小變換器小板時 作：大約50至大約75微米之切口，切口將具有所需間隔。 裝造期間，可將大量潛在變換器小板切割至大約期至 大約150微米或大約〇 〇〇4英吋之深度，以 變換器小板並將其減小至共振厚度。 ’、σ 不同 變換器小板需要在黏合至接地平面或塊體媒介前加以切 因為右在黏合變換器小板後作出任何切口，可 ㈣割接地平面。亦可使用㈣離子銑程序、遮罩=鑛 ^序、以及用於較小幾何形狀之離子束程序。亦可使用^ 波鑛以獲得大約0.()()3至大約G鄭英时之幾何形狀。 製造期間’應保護接地平面。其操作類似於結合 件之電容器，且不應加以切割。㈣於小板之 之大小在某些應用中可較為重要。因為旁瓣係採用二 圖案產生，可移除不需要之角度上的能量， 耳繞射 於電極之寬度較小’以抵銷此類效應。f W 口相對 圖7至1〇顯示用於執行光波前之聲光強度調變之射頻相 =變技術的細節。在圖7及8中’將電極顯示於28處。盘 :相同，變換器小板40及接地平面-係附著於塊體媒； 130354.doc 200916876 對於使用聲光調變來調變光束 _ 度之某些應用，當開 启及關閉對裝置之射頻調變波形㈣人的局部熱瞬變產i 繞射光束之輸出角的較小偏差。該等熱瞬變可對操作中產 生的聚焦點之解析度造成負面影響。 用於穩定化隨傳統射頻調變波形發生的角度偏移之 方法依賴局部被動熱方法，以最小化晶體(即，聲光： 媒介）内產生之溫度效庫的詈信 一 度政應的里值及幾何變更。另外

主動分佈薄膜加熱方法，盆^ I ，、而要輸入射頻驅動信號之主動 ▲視及平均化，以提供補償性加熱並在變換器處產 熱場。 根據本發明之非限制性範 心町頻功率之相位調變 射頻波形對聲光裝置賦予 丁叮而尤子5周變，從而消除或大幅 /小一傳統驅動方法相關聯 w哪聊&塊體媒介内的熱瞬變之產 生。 根據本發明之非限制^ ^ ^ ^ Λ f J糸統及方法使用線性電極 陣列之相干定相以改蠻簦 一 故卓％之角動置分佈，並且交替地允 止Μ與聲場間的相位匹配。此可賦予光波前之所 ㈣度調變。調變射頻波形將為恆定平均包絡功率，以便 可顯著消除調變射頻波 R及％之铩率開/關鍵控所產生的熱瞬 變。聲光塊體媒介内之敎卜虛士併 冰 円之熱輪廓本質上可保持固定，因為變 換程序内產生於各變 纹換益電極之熱能不依賴於射頻波形之 相位。因為輻射聲油么 、上 ，皮別之哀減而引起的聲光塊體媒介内敎 源之效應將隨平均近妤 ’、 μ % ^ 近劳應變为佈本質上保持固定而在光學 上顯者整合。 B0354.doc -18. 200916876 可將該系統及方法應用於半導體製造及檢驗中所用的單 一及多通道聲光調變器與相關聯組件。特定言之，已在現 有32通道聲光調變器裝置内特徵化及測量角度偏差，例如 佛羅里達州 Melbourne市 Harris Corporation製造的 M〇dd H_ 600系列聲光調變器。 圖9顯示用於等向性聲光相互作用之波向量圖，其中藉 由在相鄰變換器元件間應用18〇度相移破壞與變換器準向

線波向ϊ之正常相位匹配條件，該等變換器元件包含超音 變換益陣列，其具有支援入射光波之有效繞射所需的尺 寸。 圖10係曲線圖，其顯示當變換器元件係同相並且發生強 烈光之繞射時以及當應用替代元件副度雙相條件時用於 變換器陣列之計算聲波向量頻譜，從而最小化聲能，此時 其與入射光相位匹配。藉由明智地選擇S件間隔及謹情押 制相位誤差’在”關閉"狀態期間產生的殘餘散射位準可被 減小至可接受位準，it常係低於"開啟"狀態位準的 dB。由於由光學媒介引起的光波前之殘餘散射，此對比率 係可比較或優於針對A〇調變通常產生的位準。 圖7及8顯示非交又系統(圖7)及交叉系統(圖8)。應瞭 解兩個系統中用於熱控制之相位調變僅用於交替電極之 I:::’作為聲光變換器，將兩個替代區段加以異相驅動 所一又，？X在聲光塊體媒介内建立特定輻射束圖案。如圖 連：之：又糸統内可存在正及負連接，以及作為接地平面 运接之第三連接。 130354.doc -19- 200916876 圖9顯示作為κ空間圖之曲始 曲線圖。Κ動量向量顯示相位匹 配。入射及繞射光波向量在¥ Θ & I & 在等向性耷光塊體媒介内係說明 為&及Kd。荨向性相互作用 用允夺循裱内之散射，從而在光 與聲場間產生相位匹配。 如圖10所示’當將電極結構 稱円之替代凡件的相位驅動至 與其相鄰者1 80度異相時，如藉 積田湿線所不，大約零弧度 之中間的瓣變小。如圖所干，—θ t Λ ^ 在圖10内之曲線圖的中央部 分’能量減小大約30分貝，盆叙从相/ 、 、其動作類似於開/關散射模 式。因此，可應用交替電極之相位。 若整個陣列係同相，最終實線將顯示光散射。因此，系 統藉由改變所述相位陣列系統内相鄰電極之相位調變或 "關閉，，。與混合放大器系統相比，其中不分佈放大器且可 能需要較高功率場效電晶體及較高功率輸出級，此調變方 案直接支援使用較低成本的放大器。此一般會需要增加之 散熱能力，以提供熱消散。另外將需要較高操作電壓，因 為放大器之輸出攔截點必須更高。同時，此調變方案可使 用—組傳統混合放大器來實施，並且各放大器驅動兩個分 別採用獨立相位控制之交又變換器，以按上述方式實行光 束之調變。 使用複數個低成本放大器來驅動變換器陣列之額外優點 包含在較大部分頻寬上驅動較大電晶體的能力得以改良。 因為總體阻抗與電容成反比’藉由電極定義之輻射阻抗得 以改良。因此，藉由提供上述分段式區域，可採用較小區 域向下驅動電容。 130354.doc -20- 200916876 【圖式簡單說明】 依據附圖考慮上文本發明之詳細描述，將更清楚本發明 之其他目@、特徵及優點，其，： 圖1係根據本發明之非限制性範例為變換器使用線性電 極陣列的聲光調變器之高階方塊圖。 圖2係顯示聲頻譜性能之曲線圖，其總結根據圖！所示之 非限制性範例的變換器及線性電極陣列。 圖3係曲線圖，其顯示根據本發明之非限制性範例使用 圖1所示之線性電極陣列的聲光調變器之相位度數對射極 相位步階及頻率。 圖锡類似於圖i之聲光調變器的另一具體實施例之高階 方塊圖，並顯示根據本發明之非限制性範例附著於接地平 面及聲光塊體媒介之分段壓電小板陣列。 圖5及6係片段視圖，其顯示根據本發明之非限制性範例 用以形成分段壓電小板的減小前及減小後_電小板。 圖7及8係片段圖，其顯示根據本發明之非限制性範例用 :射頻調變及脈衝光學強度調變之個別非交又及交叉驅動 連接’其允許聲光調變器之雙相射頻調變。 器上之雙相射頻調變的 例的聲軸及光軸。 明之非限制範例的聲光

調 圖9係曲線圖，其顯示聲光調變 果並顯示根據本發明之非限制範 圖1 0係曲線圖，其顯示根據本發 變器上之相位調變的結果。 【主要元件符號說明】 20 聲光調變器/系統 130354.doc *21 - 200916876 i. 22 24 26 28 30 34 36 40 42 43 44 46 48 50 51 變換器驅動器/DDS驅動電路 聲光裝置 電極結構/線性電極陣列 電極 單體射頻放大器/單體功率放大器 專用相位累積器/快閃CPLD 高速記憶體電路 單體壓電小板/變換器小板 聲光塊體媒介 接地平面 數位至類比轉換器（DAC) 抗混淆濾波器/增益電路 乘法器電路 高速調變器輸入/鋪磚/π鋪磚式"變換 小板 切口 130354.doc -22-

Claims (1)

1. 200916876 十、申請專利範圍·· 1. 一種聲光調變器，其包含： 一聲光塊體媒介； 一變換器’其係附著於該聲光塊體媒介並且包含—線 性電極陣列；以及 一變換器驅動器’其係連接至各電極並且包含連接至 該等電極之複數個放大器，以便藉由一個別放大器對各 電極加以相干相位驅動，以改變一聲場之角動量分佈’ 或者允許及禁止光學及聲場間之相位匹配，並且產生— 光波前之一所需強度調變。 2.如請求項1之聲光調變器，其中將該變換器驅動器連接 至該等電極，以便將該線性電極陣列内之交替電極加以 異相驅動。

   波積體電路（MMIC)。

   間的相位匹配。 6.— 一種調變光之方法，其包含： 其係形成為附著於一聲光塊體媒 振盪一壓電變換器，其係 介之線性電極陣列；以及 130354.doc 200916876 相干相位驅動各電極，用於改變一聲場之該角動量分 佈，或者允許及禁止該光學與聲場間的相位匹配，並且 產生一光波前之一所需強度調變。 7·如請求項6之方法，其進一步包含將該線性電極陣列内 之父替電極異相驅動。 8. 如請求項7之方法’其進一步包含將該等電極駆動至一 父又及非交叉組態之一者。 9. 如請求項6之方法，其進一步包含透過複數個單體微波 積體電路（MMIC)放大器相位驅動各電極。 10. 如請求項9之方法，其進一步包含使用連接至各厘厘…放 大器之—直接數位合成器（DDS)電路控制該等MMIC放大 器。 130354.doc