JPS59128516A - 音響光学変調器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は簡潔な構成により消光比を向上させた音響光学
変調器に関する。

最近レーザを用いて画像記録を行なう記録装置が知られ
ている。この種の記録装置においては、たとえばＨｅ−
Ｎｅレーザのようなガスレーザから発生されるレーザビ
ームを記録すべき画像情報の電気信号で変調する音響光
学変調器（Ａｃｏｕｓｌｏ　−Ｏｐ目ｃ　Ｍｏｄｕｌａ
ｔｏｒ　）が一般に用いられており第１図は正面図とし
て音響光学変調器の概略構成とその機能を示す。図にお
いて１は超音波を発生する圧電素子のようなトランスジ
ューサ、２はこのトランスジューサＩＶＣ接合されたＰ
ｂＭｏＯ４やＴｅＯ２などから成る音響光学媒体、３は
電極１　ａ　＋　１　ｂを介してトランスジューサ１に
高周波電力を印加する高周波源である。

トランスジューサ１に高周波源３から高周波電力が印加
されると、トランスジューサ１から発生される超音波が
音響光学媒体２内を伝搬する。このとき音響光学媒体２
に入射角θで入射するレーザビームしは、音響光学媒体
２内でのレーザビームの波長をλ。、超音波の波長をλ
１とすると、超音波波面に対してブラッグ条件として知
られた条件 を満足するように、レーザビームは効率よく１次回折光
Ｌ１として回折される。ただしｎは音響光学媒体２の屈
折率であシ、またθは充分小さく　ｄｎθζθが５１７
たつものとする。１次回折光として回折されない残りの
ビームは、＋２．３゜・・・次、ｏ＋−ｉ、−２・・・
次光となる（図には一１次光Ｌ−ｓ１０次光ＬＯ％２次
光Ｌ２を示しである）。

トランスジューサ１に印加する高周波電力を画像情報信
号により変調することによりレーザビームが変調され、
通常変調出力光として１次回折光が光検知器（図示せず
）などにニジ検知される。この場合光検知器にょシ受光
される変調ビームの光景の高周波源のオン時とオフ時の
割合は消光比と呼ばれている。ところが光検知器には１
次回折光だけでなく他の回折光も入射するので、通常音
響光学変調器と光検知器との間にスリット４またはピン
ホールを配置しである。しかしそれでも高周波源のオフ
時に光検知器が受けるレーザビームが零にならないこと
があり、その原因として次のことが考えられる。

（１）　　レーザビームは通常第２図に示すようにガウ
ス分布型の強度分布をしているので、そのすそが広がっ
ている。そのために、図示したように、高周波源のオフ
時でもＯ次光ＬＯのすそがスリット４を通過して光検知
器に入射することがある。

（２）高周波源のオフ時に存在する０次光は第３図に示
すように進行するが、そのとき音響光学媒体２の入射面
、出射面または音響光学媒体２の内部にてさらに媒体出
射後の空気中の塵ＶＣより散乱され、その散乱光の一部
が光検知器に入射する。

上記原因（１）および（２）によυ高周波源のオフ時に
光検知器が受ける光景は光学素子の配置や工夫により相
当減らすことができ、その結果消光比は１ｏｏｏ　：　
ｉ以上にまで改善することは比較的容易にできる。とこ
ろが、高周波信号を変調する場合は高周波源をオフにし
て１次光をオフにするわけであるが、高周波電力を完全
にオフにすることは高周波源のｍ源を切らない限り技術
的に極めて困難であシ、高周波源のｍ源をオン、オフし
て変調する方式では極めて低速の変調しかできない。従
って、実用的には高周波源には変調のオフ状態において
も第４図にＢで示すようなキャリヤリークと呼ばれる高
周波電力の漏れが生ずる。いま、レーザビームの入射光
強度をＩＯ％１次回折光回折光強度、）ランスジューサ
１に印加される電圧をＥとすると、 １ ／１゜−龜２ｋＥ（ただしｋは定数） の関係がある。

一方、電圧比Ｅと電力Ｐとの間には、ＥＱＣｓｆｐの関
係があり、高周波源のオフ状態でＦｉｋＥ（１であるか
ら、 ”／Ｉ、、　＝ｓｌｎ”　ｋＥ　”ｉ　（ｋｇ）　”０
’　Ｐとなる。すなわち、キャリヤリークＢの電力に比
例した１次回折光が発住してしまい、これが原因で消光
比が低下することは避けられない。

そこでキャリヤリークを原因とする消光比の低下の問題
を解決する方法として、音響光学変６調素子を複数個用
いる方法が考えられる。すなわち、キャリヤリークを原
因とする消光比がｍ：１であるとすると、ｎ個の音響光
学変調素子を用いれば消火比をｍ”：１に改善すること
ができるが、音響光学変調素子は高価格であるために、
多数の音響光学変調素子を用いて変調装置を作ることは
コスト高になってしまうという問題がある。

本発明は上記の点にかんがみて欧されたもので、音響光
学変調器に入射して変調されたレーザビームを複数回繰
ル返して該変調器に入射させる光学的手段を設け、各入
射レーザビームとその変調されたレーザビームとのなす
平面が角度をなし且つその角度が各ビームの広がシ角度
ニジも大きくなるよう処したものである。

以下図面に基づいて本発明を説「明する。

第５図は本発明による音響光学変調器の一実施例の概略
構咬を示しており、（イ〕は正面図、（ロ）は平面図で
ある。図中、１は超音波を発生するトランスジューサ、
２は超音波を伝播しレーザビームとの相互作用を生ずる
音響光学媒体、３はトランスジューサ１に高周波電力を
印加する高周波源であシ第５図は高周波源がオン状態を
示している。第１図に示した音響光学変調器と同じ構成
であるが、この実施例においては、さらに、反射ミラー
５および６がレーザビームの出射側に設けられている。

Ｌは入射ビーム、Ｌ、は１次回折ビーム、Ｌ２は１次回
折ビームＬ、が反射ミラー５および６で反射されて再度
音響光学媒体２に入射するビーム、Ｌ′２は入射ビーム
Ｌ２の１次回折ビームである。すなわち、最初の回折の
際の入射ビームＬとその回折ビームＬ１とでなす平面と
第２回目の回折の際の入射ビームＬ２とその回折ビーム
Ｌ′２とでなす平面とは角度９をなすように構成される
。この角度ψはビームの広がシ角よる大きく設定しであ
る。

ここで、入射ビームＬのパワーＰ、１次回折ビームＬ＋
　ノパワーをＰｌｘビームＬ２ノパワーをＰ２．１次回
折ビームＬ；のパワーをＰ３とし＼音響光学変調器に印
加される高周波電力がオンのとき上記パワーをそれぞれ
Ｐ　（ＯＮ）　、Ｐｉ（ＯＮ）、Ｐ２（ＯＮ）　、Ｐｇ
（ＯＮ）とし、オフのときの上記パワーをそれぞれＰ（
ＯＦＦ＞　、Ｐ＋（ＯＦＦ）　、Ｐ２（ＯＦＦ）　、Ｐ
３（ＯＦＦ）で表わすと、高周波源のオン時の１次回折
効率をＴ。ｎ１オフ時のリークによる回折の効率をＴｏ
ｆｆ、反射ミラー５，６の透過率をＴｒ＋１とすると１ の関係が成立し、回折ビームＬ′２のキャリャリータに
基づく消光比＃−ｉ１次回折ビームＬ、　Ｋ比べて２乗
の割合で向上する。

なおキャリヤリーク以外の原因による消光比すなわち前
述した原因（１）および（２）に基づく消光比の低下は
ビームＬとＬｌとのなす平面およびビームＬ２とＬ′２
とのなす平面の角度をビームの広がりに比べて充分大き
くとシ且つピンホールやスリットを適切に用いることで
充分に小さくすることができる。

上記実施例は音響光学媒体２へのレーザビームの入射回
数が２回の例であるが、必要に応じて３回以上とするこ
ともできる。

第６図は本発明の他の実施例を示、しておシ、第５図の
実施例のように２つの反射ミラーを用いる代りに１つの
反射ミラーを用いた例である。

第６図（イ）は音響光学変調器の正面図、（ロ）は平面
図であり、ビームＬ、Ｌ□、Ｌ、　、Ｌ’２は第５図の
場合と同じで、音響光学変調器がオン状態の場合を示す
とともに、第１回目の入射平面り、Ｌ。

と第２回目の入射平面Ｌ２　＋　Ｌ’２とは角度ξをな
しており、この角度ξはビームの広がり角度より大きく
なるように設定されている。

第７図は本発明のさらに他の実施例を示しており、レー
ザビームＬが音響光学媒体２へ最初に入射し、１次回折
ビームＬ、として出射し、反射ミラー５および６で反射
してビームＬ２として再び音響光学媒体２へ入射する位
置を最初の入射位置より次に示す式によシ計算嘔れた値
Ｓだけ超音波の進行方向に対してずらすことにより複数
の入射でレーザビームが受ける変調信号の位相が一致し
て良好な変調が得らｎる。

Ｖ。

Ｓ＝ｔ　　・□ Ｏ ここでｔは最初の入射から次の入射までの光学的光路長
、ｖｏは光の空気中の速度、■あけ超音波の音響光学媒
体中における速度である。

第８図は本発明のさらに他の実施例を示しておシ、第５
図に示しだ実施例と同じ配置であるが、音響光学媒体へ
のレーザビームＬ２の入射ヲ第５図の実施例とは逆にし
たものである。この実ＩＮ例においても、第５図の実施
例と同様にして消光比を大幅に向上させることができる
。もちろんこの場合でも第５図と同様第１回目の入射平
面と第２回目の入射平面どは角度をなしている。上記実
施例において、消光比が２００　：　１の音１光学変調
器を用いた場合、レーザビームを変調器に２回入射させ
ることによシ消光比を４００００　：　１とすることが
できる。

以上説明したように、本発明においては、音響光学変調
器に入射して変調されたレーザビームを複数回繰返して
前記変調器に入射させる光学的手段を設け、各入射レー
ザビームとその変調されたレーザビームとのなす平面が
角度をなし、且つその角度が各ビームの広がり角度よシ
も大きくなるようにしたので簡単な構成でキャリヤリー
クが原因となる消光比の低下を防ぐことができ消光比を
向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は音響光学変調の原理説明図、第２図ないし第４
図は消光比の低下を説明する図、第５図および第６図は
本発明による音響光学変調器の異なる実施例の概略構成
を示しており、それぞれ（イ）は正面図、（ロ）は平面
図、第７図および第８図は本発明による音響光学変調器
の他の実施例の概略構成を示す。 １・・・１ランスジユーサ、１　ａ　＋　１　ｂ・・・
ｍｔ’ｉ％２・・・音響光学変調、３・・・高置波源、
５．６・・・反射ミラー 特許出願人　小西六写真工業株式会社 代理人　弁理士　鈴　木　弘　男 第２図 第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　入射したレーザビームを超音波により変調す
   る音響光学変調素子と、該変調素子によシ変調されたレ
   ーザビームを複数回繰り返して前記変調素子に入射させ
   る光学的手段とを備え、各入射レーザビームとそれぞれ
   変調されたレーザビームとのなす平面が互いに角度をな
   し且つ該角度が各ビームの広がり角度よりも大きくなる
   ように構成したことを特徴とする音響光学変調器。
2. （２）前記音響光学変調素子に繰返し入射するレーザビ
   ームの入射位置がその１回前に該音響光学変調素子に入
   射したレーザビームの入射位置に対して、レーザビーム
   が前記両入射位置間を走行するのに要する時間と前記変
   調素子内における音速との積に相当する距離だけ前記変
   調素子の超音波の進行方向に変位している特許請求の範
   囲第１項に記載の音響光学変調器。