JPH0766484A - 音響光学ｑスイッチの製造方法 - Google Patents
音響光学ｑスイッチの製造方法Info
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- JPH0766484A JPH0766484A JP23546893A JP23546893A JPH0766484A JP H0766484 A JPH0766484 A JP H0766484A JP 23546893 A JP23546893 A JP 23546893A JP 23546893 A JP23546893 A JP 23546893A JP H0766484 A JPH0766484 A JP H0766484A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 音響光学素子の放熱効果を高めると共に、耐
熱性、弾力性に優れた固定材を用いることによりガスの
発生、音響光学媒体への固定歪を防止し、信頼性の高い
音響光学Ｑスイッチの製造方法を提供する。 【構成】 冷却用マウント２９と音響光学媒体１７が接
合する各々の面に超音波半田ゴテによりＩｎ（インジウ
ム）層１８を形成し、両者を圧着して接合固定し、その
接合面におけるＩｎ層の厚さを１０μｍ以上とする。
熱性、弾力性に優れた固定材を用いることによりガスの
発生、音響光学媒体への固定歪を防止し、信頼性の高い
音響光学Ｑスイッチの製造方法を提供する。 【構成】 冷却用マウント２９と音響光学媒体１７が接
合する各々の面に超音波半田ゴテによりＩｎ（インジウ
ム）層１８を形成し、両者を圧着して接合固定し、その
接合面におけるＩｎ層の厚さを１０μｍ以上とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、音響光学変調素子に係
わり、特にＱスイッチとして用いられる音響光学Ｑスイ
ッチに関するものである。
わり、特にＱスイッチとして用いられる音響光学Ｑスイ
ッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年のレーザ加工機の発展に伴い、固体
レーザにＹＡＧレーザを用いた加工機の実用化が急速に
進められている。レーザ加工機は一般に固体レーザとＱ
スイッチにより構成される。Ｑスイッチにより、レーザ
媒体とその両側に配置した反射ミラーから構成される光
共振器のＱを低下させておき、発振が起きない状態でレ
ーザ媒体を励起して反転分布をつくると、レーザ媒体に
は、通常の発振のときに比べて非常に大きなエネルギー
が蓄えられる。この状態でＱスイッチによって瞬間的に
Ｑを高くし、パルス幅の短いジャイアントパルスを発生
させる。従って、Ｑスイッチは高速スイッチングが望ま
しく、今日では高速スイッチングに優れた音響光学効果
を利用したＱスイッチが実用化されている。
レーザにＹＡＧレーザを用いた加工機の実用化が急速に
進められている。レーザ加工機は一般に固体レーザとＱ
スイッチにより構成される。Ｑスイッチにより、レーザ
媒体とその両側に配置した反射ミラーから構成される光
共振器のＱを低下させておき、発振が起きない状態でレ
ーザ媒体を励起して反転分布をつくると、レーザ媒体に
は、通常の発振のときに比べて非常に大きなエネルギー
が蓄えられる。この状態でＱスイッチによって瞬間的に
Ｑを高くし、パルス幅の短いジャイアントパルスを発生
させる。従って、Ｑスイッチは高速スイッチングが望ま
しく、今日では高速スイッチングに優れた音響光学効果
を利用したＱスイッチが実用化されている。
【０００３】なお、音響光学効果を用いたＱスイッチの
原理を以下に説明する。音響光学Ｑスイッチは音響光学
素子、およびその冷却用マウント、共振回路から構成さ
れ、図１に示すように音響光学媒体４の内部に超音波進
行波２を伝搬させておくと、この媒体４に入射するレー
ザ光の１次回折光１は光共振器の外に飛び出してしま
い、レーザ発振は停止する。ある程度の時間経過後、再
びＱスイッチを停止させると、レーザ発振が再開する
が、この際、発振停止中に蓄えられたエネルギーが一度
に放出されるため、パルス幅の短いジャイアントパルス
が起こる。
原理を以下に説明する。音響光学Ｑスイッチは音響光学
素子、およびその冷却用マウント、共振回路から構成さ
れ、図１に示すように音響光学媒体４の内部に超音波進
行波２を伝搬させておくと、この媒体４に入射するレー
ザ光の１次回折光１は光共振器の外に飛び出してしま
い、レーザ発振は停止する。ある程度の時間経過後、再
びＱスイッチを停止させると、レーザ発振が再開する
が、この際、発振停止中に蓄えられたエネルギーが一度
に放出されるため、パルス幅の短いジャイアントパルス
が起こる。
【０００４】Ｑスイッチに用いられる音響光学媒体に
は、一般に光学的均一性が高く、吸収損失の少ない溶融
石英が用いられる。音響光学媒体に超音波を伝搬させる
圧電振動子には水晶振動子やニオブ酸リチウム（以下、
ＬｉＮｂＯ3）が使われ、両者の接合は金属接着により
なされている。音響光学素子の冷却用マウントへの固定
には超音波の吸収防止、および接着歪による音響光学媒
体のダメージ防止のため、シリコーンゴムに代表される
ダンパーが用いられている。
は、一般に光学的均一性が高く、吸収損失の少ない溶融
石英が用いられる。音響光学媒体に超音波を伝搬させる
圧電振動子には水晶振動子やニオブ酸リチウム（以下、
ＬｉＮｂＯ3）が使われ、両者の接合は金属接着により
なされている。音響光学素子の冷却用マウントへの固定
には超音波の吸収防止、および接着歪による音響光学媒
体のダメージ防止のため、シリコーンゴムに代表される
ダンパーが用いられている。
【０００５】Ｑスイッチに要求されるもう一つの特性と
して偏向効率の高いことが上げられる。これを実現する
ためには高い超音波入力を投入しなければならないが、
入力の増大化に伴って音響光学素子の発熱が大きくなる
ため、水冷により冷却用マウント全体を冷却している。
して偏向効率の高いことが上げられる。これを実現する
ためには高い超音波入力を投入しなければならないが、
入力の増大化に伴って音響光学素子の発熱が大きくなる
ため、水冷により冷却用マウント全体を冷却している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、音響光
学素子と冷却用マウントの固定にシリコーンゴムを用い
ているため、放熱が不十分となり温度上昇を招く。その
ため、シリコーンゴムからガスが発生し、それが光学面
へ焼き付いて特性の劣化をきたし、更には発熱によりし
ばしば圧電振動子の剥離が生じ、信頼性の点で問題を有
していた。本発明の目的は、音響光学素子の放熱効果を
高めると共に、耐熱性、弾力性に優れた固定材を用いる
ことによりガスの発生、音響光学媒体の接着歪発生を防
止し、信頼性の高い音響光学Ｑスイッチの製造方法を提
供することにある。
学素子と冷却用マウントの固定にシリコーンゴムを用い
ているため、放熱が不十分となり温度上昇を招く。その
ため、シリコーンゴムからガスが発生し、それが光学面
へ焼き付いて特性の劣化をきたし、更には発熱によりし
ばしば圧電振動子の剥離が生じ、信頼性の点で問題を有
していた。本発明の目的は、音響光学素子の放熱効果を
高めると共に、耐熱性、弾力性に優れた固定材を用いる
ことによりガスの発生、音響光学媒体の接着歪発生を防
止し、信頼性の高い音響光学Ｑスイッチの製造方法を提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、冷却用マウン
トと音響光学素子が接合する各々の面に超音波半田ゴテ
によりインジウム（以下、Ｉｎ）膜を形成し、両者を圧
着して接合固定し、その接合面におけるＩｎ層の厚さが
１０μｍ以上となるようにＩｎ接合層を形成することに
より、前記課題の解決をはかった。
トと音響光学素子が接合する各々の面に超音波半田ゴテ
によりインジウム（以下、Ｉｎ）膜を形成し、両者を圧
着して接合固定し、その接合面におけるＩｎ層の厚さが
１０μｍ以上となるようにＩｎ接合層を形成することに
より、前記課題の解決をはかった。
【０００８】
【作用】本発明者は、冷却用マウントおよび音響光学素
子の相対する面にそれぞれＩｎ膜を超音波半田ゴテによ
り形成し、両者を接合することにより音響光学素子の放
熱効果を高めると同時にガスの発生を防止し、またＩｎ
膜を厚さ数十μｍ形成することにより音響光学媒体の接
着歪を低く抑えることができることを実験的に見出し
た。すなわち、従来のシリコーンゴムを廃止してＩｎ膜
を採用することにより、シリコーンゴムからのガスの発
生および光学面への異物の焼き付けがなくなり、又、音
響光学媒体の放熱を促進するので、通電中の音響光学媒
体内部の温度勾配を低減することが可能となる。
子の相対する面にそれぞれＩｎ膜を超音波半田ゴテによ
り形成し、両者を接合することにより音響光学素子の放
熱効果を高めると同時にガスの発生を防止し、またＩｎ
膜を厚さ数十μｍ形成することにより音響光学媒体の接
着歪を低く抑えることができることを実験的に見出し
た。すなわち、従来のシリコーンゴムを廃止してＩｎ膜
を採用することにより、シリコーンゴムからのガスの発
生および光学面への異物の焼き付けがなくなり、又、音
響光学媒体の放熱を促進するので、通電中の音響光学媒
体内部の温度勾配を低減することが可能となる。
【０００９】
【実施例】本実施例により作製した音響光学Ｑスイッチ
の断面図を図２に示す。音響光学媒体に溶融石英１７、
圧電振動子１５にＬｉＮｂＯ3単結晶を用い両者を錫１
６を高温で拡散させることにより金属接合し、その後Ｌ
ｉＮｂＯ3上に電極１４を形成した。次に冷却用マウン
トおよび前記作製した音響光学素子の相対する面にそれ
ぞれ超音波半田ゴテによりＩｎ膜を形成し、両者を１０
Ｋｇ／ｃｍ2の圧力下にて圧着してその接合面における
Ｉｎ層１８の厚さを１０μｍとした。これを共振回路１
３とともに金属ケースに組み込み固定し、音響光学Ｑス
イッチを作製した。
の断面図を図２に示す。音響光学媒体に溶融石英１７、
圧電振動子１５にＬｉＮｂＯ3単結晶を用い両者を錫１
６を高温で拡散させることにより金属接合し、その後Ｌ
ｉＮｂＯ3上に電極１４を形成した。次に冷却用マウン
トおよび前記作製した音響光学素子の相対する面にそれ
ぞれ超音波半田ゴテによりＩｎ膜を形成し、両者を１０
Ｋｇ／ｃｍ2の圧力下にて圧着してその接合面における
Ｉｎ層１８の厚さを１０μｍとした。これを共振回路１
３とともに金属ケースに組み込み固定し、音響光学Ｑス
イッチを作製した。
【００１０】作製した音響光学Ｑスイッチについて図３
に示す光学系を用い、超音波（４０ＭＨｚ）信号を高周
波電源２６より入力（８０Ｗ）し、５００時間通電試験
を行った。この時、冷却用マウント２９（図２参照）に
は冷却水を流し、これによって音響光学素子の冷却をは
かった。その結果、図４に示す如く、偏向効率の低下は
認められずまた圧電振動子の破壊も起こらなかった。ま
た超音波信号入力前および入力中のいずれの場合も音響
光学媒体に歪は観察されないことをクロス・ニコル法に
よる観察によって確認した。
に示す光学系を用い、超音波（４０ＭＨｚ）信号を高周
波電源２６より入力（８０Ｗ）し、５００時間通電試験
を行った。この時、冷却用マウント２９（図２参照）に
は冷却水を流し、これによって音響光学素子の冷却をは
かった。その結果、図４に示す如く、偏向効率の低下は
認められずまた圧電振動子の破壊も起こらなかった。ま
た超音波信号入力前および入力中のいずれの場合も音響
光学媒体に歪は観察されないことをクロス・ニコル法に
よる観察によって確認した。
【００１１】
【比較例１】前記実施例と同様に音響光学媒体に溶融石
英、圧電振動子にＬｉＮｂＯ3を用い両者を錫を高温で
拡散させることによって金属接合し、その後ＬｉＮｂＯ
3上に電極を形成した。次に作製した音響光学素子を、
シリコーンゴムを介して冷却用マウントに固定し、共振
回路とともに金属ケースに組み込み固定し、音響光学Ｑ
スイッチを作製した。
英、圧電振動子にＬｉＮｂＯ3を用い両者を錫を高温で
拡散させることによって金属接合し、その後ＬｉＮｂＯ
3上に電極を形成した。次に作製した音響光学素子を、
シリコーンゴムを介して冷却用マウントに固定し、共振
回路とともに金属ケースに組み込み固定し、音響光学Ｑ
スイッチを作製した。
【００１２】前記実施例と同じ光学系を使い、同じ条件
で通電試験を行った。その結果、図５に示す如く２００
時間経過後に偏向効率が急激に低下し、４００時間後に
は圧電振動子の破壊が起こった。また超音波信号入力前
および入力中のいずれの場合も音響光学媒体に歪は観察
されないことをクロス・ニコル法による観察によって確
認した。
で通電試験を行った。その結果、図５に示す如く２００
時間経過後に偏向効率が急激に低下し、４００時間後に
は圧電振動子の破壊が起こった。また超音波信号入力前
および入力中のいずれの場合も音響光学媒体に歪は観察
されないことをクロス・ニコル法による観察によって確
認した。
【００１３】
【比較例２】前記実施例と同様に音響光学媒体に溶融石
英、圧電振動子にＬｉＮｂＯ3を用い両者を錫の熱拡散
により金属接合し、ＬｉＮｂＯ3上に電極を形成した。
次に冷却用マウントおよび作製した音響光学素子の相対
する面にそれぞれ超音波半田ゴテによりＩｎ膜を形成
し、両者を１０Ｋｇ／ｃｍ2の圧力下にて圧着してその
接合面におけるＩｎ層の厚さを３μｍとした。さらに共
振回路を組み込み金属ケースに固定し、音響光学Ｑスイ
ッチを作製した。
英、圧電振動子にＬｉＮｂＯ3を用い両者を錫の熱拡散
により金属接合し、ＬｉＮｂＯ3上に電極を形成した。
次に冷却用マウントおよび作製した音響光学素子の相対
する面にそれぞれ超音波半田ゴテによりＩｎ膜を形成
し、両者を１０Ｋｇ／ｃｍ2の圧力下にて圧着してその
接合面におけるＩｎ層の厚さを３μｍとした。さらに共
振回路を組み込み金属ケースに固定し、音響光学Ｑスイ
ッチを作製した。
【００１４】前記実施例と同じ光学系を使い、同じ条件
で通電試験を行った。その結果、図６に示す如く偏向効
率は時間と共に不安定となった。またクロス・ニコル法
により超音波信号入力前および入力中のいずれにおいて
も音響光学媒体に大きな歪が観察された。
で通電試験を行った。その結果、図６に示す如く偏向効
率は時間と共に不安定となった。またクロス・ニコル法
により超音波信号入力前および入力中のいずれにおいて
も音響光学媒体に大きな歪が観察された。
【００１５】
【比較例３】前記実施例と同様に音響光学媒体に溶融石
英、圧電振動子にＬｉＮｂＯ3を用い両者を錫を高温で
拡散させることによって金属接合し、ＬｉＮｂＯ3上に
電極を形成した。次に冷却用マウントおよび前記作製し
た音響光学素子の相対する面にそれぞれ超音波半田ゴテ
によりＩｎ膜を形成し、両者を１０Ｋｇ／ｃｍ2の圧力
下にて圧着してその接合面におけるＩｎ層の厚さを８μ
ｍとした。これを共振回路とともに金属ケースに組み込
み固定し、音響光学Ｑスイッチを作製した。
英、圧電振動子にＬｉＮｂＯ3を用い両者を錫を高温で
拡散させることによって金属接合し、ＬｉＮｂＯ3上に
電極を形成した。次に冷却用マウントおよび前記作製し
た音響光学素子の相対する面にそれぞれ超音波半田ゴテ
によりＩｎ膜を形成し、両者を１０Ｋｇ／ｃｍ2の圧力
下にて圧着してその接合面におけるＩｎ層の厚さを８μ
ｍとした。これを共振回路とともに金属ケースに組み込
み固定し、音響光学Ｑスイッチを作製した。
【００１６】前記実施例と同じ光学系を使い、同じ条件
で通電試験を行った。その結果、図７に示す如く偏向効
率は時間と共に不安定となった。またクロス・ニコル法
により超音波信号入力前および入力中における音響光学
媒体歪を観察した結果、超音波信号入力前においては歪
は観察されなかったにもかかわらず、超音波信号を入力
すると歪の発生が観察された。
で通電試験を行った。その結果、図７に示す如く偏向効
率は時間と共に不安定となった。またクロス・ニコル法
により超音波信号入力前および入力中における音響光学
媒体歪を観察した結果、超音波信号入力前においては歪
は観察されなかったにもかかわらず、超音波信号を入力
すると歪の発生が観察された。
【００１７】
【発明の効果】以上述べたように本発明においては、冷
却用マウントおよび音響光学素子の相対する面にＩｎ膜
を超音波半田ゴテにより形成し両者を接合させた。その
結果音響光学素子の放熱効果を高めると同時にガスの発
生を防止することができた。また接合層におけるＩｎ膜
の厚さを数十μｍ形成することにより音響光学媒体の接
着歪を低く抑えることができた。これにより信頼度およ
び耐久性の高い音響光学素子を提供することが可能とな
った。
却用マウントおよび音響光学素子の相対する面にＩｎ膜
を超音波半田ゴテにより形成し両者を接合させた。その
結果音響光学素子の放熱効果を高めると同時にガスの発
生を防止することができた。また接合層におけるＩｎ膜
の厚さを数十μｍ形成することにより音響光学媒体の接
着歪を低く抑えることができた。これにより信頼度およ
び耐久性の高い音響光学素子を提供することが可能とな
った。
【００１８】なお本発明者は真空蒸着技術によってＩｎ
膜を形成する方法も試みた。すなわち前記実施例におい
て、超音波半田ゴテによるＩｎ膜の形成に代わって、真
空蒸着技術によってＩｎ膜を形成した。その結果前記実
施例と同様な結果を得た。しかし、真空蒸着技術による
Ｉｎ膜の形成に少なくとも数時間を要する等、生産性に
おいて超音波半田ゴテによる方法におよぶものではなか
った。
膜を形成する方法も試みた。すなわち前記実施例におい
て、超音波半田ゴテによるＩｎ膜の形成に代わって、真
空蒸着技術によってＩｎ膜を形成した。その結果前記実
施例と同様な結果を得た。しかし、真空蒸着技術による
Ｉｎ膜の形成に少なくとも数時間を要する等、生産性に
おいて超音波半田ゴテによる方法におよぶものではなか
った。
【図１】音響光学Ｑスイッチの原理を示す説明図。
【図２】本実施例により作製した音響光学Ｑスイッチの
断面図。
断面図。
【図３】実施例および比較例で用いた通電試験用光学系
を示す説明図。
を示す説明図。
【図４】実施例により作製した音響光学Ｑスイッチの通
電時間に対する偏向効率変化を示す特性図。
電時間に対する偏向効率変化を示す特性図。
【図５】比較例１により作製した音響光学Ｑスイッチの
通電時間に対する偏向効率変化を示す特性図。
通電時間に対する偏向効率変化を示す特性図。
【図６】比較例２により作製した音響光学Ｑスイッチの
通電時間に対する偏向効率変化を示す特性図。
通電時間に対する偏向効率変化を示す特性図。
【図７】比較例３により作製した音響光学Ｑスイッチの
通電時間に対する偏向効率変化を示す特性図。
通電時間に対する偏向効率変化を示す特性図。
１ 一次回折光 ２ 超音波進行波 ３ 圧電振動子 ４ 音響光学媒体 ５ 反射ミラー ６ レーザロッド ７ 同軸ケーブル ８ 超音波駆動電源 ９ パルス信号 １０ レーザ出力を示す矢印 １１ ＢＮＣコネクタ １２ ケーブル １３ 共振回路 １４ 電極 １５ 圧電振動子（ＬｉＮｂＯ3） １６ 錫 １７ 音響光学媒体（溶融石英） １８ Ｉｎ（インジウム）層 １９ 金属ケース ２０ ホースニップル ２１ 冷却管 ２２ 光源 ２３ 音響光学Ｑスイッチ ２４ ホトダイオード ２５ オシロスコープ ２６ 高周波電源（周波数：４０ＭＨｚ、駆動電力８
０Ｗ） ２７ 光路 ２８ 非回折光 ２９ 冷却用マウント Ａ レーザ光路 Ｂ 超音波の進行方向を示す矢印
０Ｗ） ２７ 光路 ２８ 非回折光 ２９ 冷却用マウント Ａ レーザ光路 Ｂ 超音波の進行方向を示す矢印
Claims (1)
- 【請求項１】音響光学素子、冷却用マウントおよび共振
回路を金属製ケースに固定して成る音響光学Ｑスイッチ
の製造方法において、前記音響光学素子と冷却用マウン
トの各々の接合面に超音波半田ゴテによりインジウムを
溶融し膜を形成して圧着し、前記インジウムの接合層の
厚さを１０μｍ以上として接合固定することを特徴とし
た音響光学Ｑスイッチの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23546893A JPH0766484A (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 音響光学ｑスイッチの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23546893A JPH0766484A (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 音響光学ｑスイッチの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0766484A true JPH0766484A (ja) | 1995-03-10 |
Family
ID=16986538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23546893A Pending JPH0766484A (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 音響光学ｑスイッチの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0766484A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2534937A (en) * | 2015-02-06 | 2016-08-10 | Gooch & Housego Plc | Acousto-optic device |
-
1993
- 1993-08-26 JP JP23546893A patent/JPH0766484A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2534937A (en) * | 2015-02-06 | 2016-08-10 | Gooch & Housego Plc | Acousto-optic device |
| GB2534937B (en) * | 2015-02-06 | 2017-09-06 | Gooch & Housego (Uk) Ltd | Acousto-optic device |
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