JPS6218520A - 超音波光変調器 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、超音波光変調器に間し、特に、特性が良く、
製造が容易で、コストが低置な超音波光変調器に係わる
。

［発明の技術的背景］ 第６図（ａ）、（ｂ）に示すように、透明媒体４０中を
進行する音波４１（速度Ｖ、波長入）にレーザ光４２を
入射させると回折光４３が得られる。回折されるレーザ
光４３の強度は音波４１０強度によって変化する。した
がって、音波４１の印加振幅を変化させれば回折される
レーザ光４３の強度を変調させることができる。そのよ
うな超音波光変調器の光学構成を第７図に示す。同図に
おいて、超音波光透明媒体４０の一端に配置されたトラ
ンスジューサ４４の電極４５には駆動源４６により高周
波信号が印加され超音波を超音波光媒体４０に進行させ
る。該媒体に放射された超音波にレーザビーム光４１を
入射させて回折ビーム光４３を得る。なお、図中４７．
４９はアバ−チア、４８．５０は人、出力レンズ、５１
は超音波光媒体４０の他端に設けられた超音波吸収材で
ある。　ところで、高特性の超音波光変調器を得るため
の大きな要素の一つは超音波光媒体中を第６図（ａ）、
（ｂ）に示すように位相の揃った強い超音波が伝搬する
ことである。

このため従来から、第８図に示すようにトランスジュー
サ４４から超音波光媒体４０中に放射された、一般には
縦波の超音波４１のうち位相の揃った音波す、Ｃ，ｄ部
のみで光音響相互作用を起こさせ、サイドローブとして
斜行する音波＆、　８部で光音響相互作用を起こさせな
いで、かつ音波ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを超音波光媒体４０
の斜面５２で反射させ超音波光媒体４０の他の面５３に
設けた吸収材５１により吸収し、戻りの音波を発生させ
ないようにしている。

［背景技術の問題点］ このような超音波光変調器は、位相の揃った音波す、ｃ
、ｄを発生させるためには超音波光媒体が厚くなり、か
つ１個づつ製造するためコストが高くなるという難点が
ある。

［発明の目的］ 本発明は上記従来の難点に鑑みなされたもので、特性が
良く、製造が容易で、コストが低置な超音波光変調器を
提供することである。

［発明の概要］ このような目的を達成するために本発明の超音波光変調
器によれば、超音波光媒体の一つの面に配置されたトラ
ンスジューサにより該媒体に放射された超音波に光を入
射させて回折光を得る超音波光変調器において、前記超
音波光媒体の前記一つの面に直交する主境界面の少なく
とも一部に前記トランスジューサから放射された超音波
のスプリアスを前記主境界面において乱反射させる超音
波乱反射領域を設けたものである。

［発明の実施例］ 以下、本発明の好ましい実施例を図面により説明する。

本発明の超音波光変調器は、第１〜２図に示すように、
例えばモリブテン酸鉛、酸化テルル等の単結晶や重フリ
ントガラス製の超音波光媒体１の一つの面２にトランス
ジューサ１０が配置されている。トランスジューサ１０
は、例えば、リチウムナイオベート単結晶でできている
。このトランスジュー・す１０により媒体ｌに放射され
た超音波に光４１を入射させて回折光４３を得る超音波
光変調器の光学構成は第７図に示すものと同様であるの
で、その説明は省略する。

第３図に示すように、超音波光媒体１の一つの面２に直
交する主境界面１２．１３の少なくとも一部、図示の例
では殆ど全面に、トランスジューサ１０から放射された
縦波８の超音波のスプリアスＳを主境界面において乱反
射させる超音波乱反射領域１４、！５を設けたものであ
る。超音波乱反射領域１４．１５の面の粗さは伝搬超音
波の波長λのλ／２０乃至λ／５である。面の粗さが伝
１１１４音波の波長入のλ／２０より細かいとき、λ／
５より粗いときは所望の乱反射をしないので、何れも好
ましくない。

トランスジューサ１０の厚さは超音波光媒体１の厚さと
同幅（１，で示す）であり、かつ前記主境界面】２．１
３と直交（、？Ｒて示す）している。

但し、トランスジューサ１０の電極く図示せず）は超音
波光媒体１の厚さと同幅（ｔｏ）にする必要はない。ま
た、超音波光媒体１の厚さは伝搬超音波の波長λの５０
λ乃至ｌＯλである。光ビームは通常１　ｍｍ程度であ
り、超音波光媒体ｌの厚さが伝搬超音波の波、長久の５
０人より厚くなると、材料が無駄になり、１０λより薄
くなると、光ビームを通過できなくなる。

このように構成された超音波光変調器によれば、超音波
光媒体１の一つの面２に配置されたトランスジューサ１
０からその面に９０’で放射された縦波７は超音波光媒
体１中を伝播してゆく（なお、トランスジューサ１０か
らその面に９０°で放射される波は、縦波７０代わりに
横波を用いてもよい）。この縦波７を超音波光媒体１の
他面に設けた超音波吸収材１６において吸収させてもよ
い。

前述のように本発明による超音波光変調器はトランスジ
ューサ１０が超音波光媒体１の厚さと同幅（ｔｏ）であ
るので、トランスジューサ１０は０モード以外のモート
波を発信しない機能を実質的に帯有するから、ノンディ
スパーシブモート超音波光変調器の構成を容易にする。

但し、第３図に示すように、殆ど主境界面１２．１３に
平行に近い波８が発生し、スプリアスＳとなる。即ち、
トランスジューサ１０から放射された縦波８の超音波の
スプリアスＳは主境界面１２．１３において縦波−横波
変換され、あるいは縦波−縦波変換され横波あるいは縦
波として乱反射される。乱反射部を代表的に１１で示す
。

この様子を第５図により説明する。

固体媒体Ｉと流体媒体■との境界面５に縦波８がαの角
度で入射すると、反射波は縦波８ａの他に横波９も現わ
れる。縦波の反射角αは入射角αに等しいが、横波の反
射角βはこれと異なる。これらの反射における反射角相
互の関係は、Ｓｉｎα／Ｓｉｎβ＝Ｃｐｌ／Ｃｓｌ となる。なお、Ｃｐｌは媒体Ｉ中の縦波の伝播速度、Ｃ
ｓｌは媒体Ｉ中の横波の伝播速度である。

人削縦彼８と反射縦波８ａの振幅の割合は媒体Ｉのポア
ソン比をパラメータとして入射角αに依存。

本発明では主境界面１２．１３の少なくとも一部、図示
の例では殆ど全面に、超音波乱反射領域１４．１５を設
けたので、人カドランスジューサ１０から放射され主境
界面１２．１３に平行に近い角度で入射した縦波８のス
プリアス波は第５図で説明したように少なくともその一
部が縦波−横波のモード変換され、あるいは縦波−縦波
変換され横波あるいは縦波として乱反射されるから、ス
プリアス波はこの超音波乱反射領域１４．１５で消滅し
、取り除かれる。さらに、主境界面１２．１３の超音波
乱反射領域１４．１５上にエポキシ樹脂等の超音波吸収
材を接着すれば、このスプリアス波が主境界面１２．１
３において吸収され、スプリアス波の除去効果が向上す
る。

なお、トランスジューサ１０が２つの平行な主境界面１
２．１３と直交しているので、トランスジューサ１０か
ら放射された直進波縦波７が主境界面１２．１３間にお
いて直進する。

このような超音波光変調器を製造するに当たっては、第
５図に示すように、予め設計した形状寸法の４角形を形
成した超音波光媒体ｌのブロック４０を準備する。一つ
の面２に錫電極４１を蒸着て付ける。その上に、トラン
スジューサストリップ４３を配置する。これをスライシ
ングマシンで切断し、トランスジューサ１０を備えた各
ユニツ１−４５を得る。各ユニット４５の主境界面に粗
面加工を施して超音波乱反射領域１４．１５を形成する
（第３図）。

このような製造技法によれば、予め設計した形状寸法の
多角形を形成した超音波光媒体のブロックに、トランス
ジューサストリップを設けた状態で、全体を各ユニット
に切断するので、得られた各ユニットに超音波が不揃い
となることはなく、高品質の超音波光変調器が得られる
。また、トランスジューサは超音波光媒体の厚さと同幅
で切断されるから、ノンディスパーシブモード超音波光
変調器の構成を容易にする。

［発明の効果］ 以上の実施例からも明らかなように本発明によれば、超
音波光媒体の一つの面に配置されたトランスジューサに
より該媒体に放射された超音波に光を入射させて回折光
を得る場合に、超音波光媒体の一つの面に直交する主境
界面の少なくとも一部に前記トランスジューサから放射
された超音波のスプリアスを主境界面において乱反射さ
せる超音波乱反射領域を設けたので、超音波の位相が揃
って特性が良く、製造が容易で、コストが低置なノンデ
ィスパーシブ超音波光変調器が得られる。

また、超音波光媒体の厚さを薄くすることができ材料が
節約される。さらに、製造が容易で、高品質の超音波光
変調器が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超音波光変調器に適用される超音
波光媒体の平面図、第２図は同超音波光媒体の側面図、
第３図は同超音波光媒体の拡大側面図、第４図は同超音
波光媒体の動作説明図、第５図は同超音波光媒体を製造
する際の説明図、第６図は超音波光変調器の原理を示す
説明図、第７図は一般的な超音波光変調器の光学構成図
、第８図は従来の超音波光変調器における超音波光媒体
の側面図である。 １・・・超音波光媒体 ２・・・一つの面 ７・・・超音波（縦波） Ｓ・・・スプリアス １０・・・トランスジューサ １２．１３・・・主境界面 １４．１５・・・超音波乱反射領域 ４３・・・回折光 代理人　弁理士　　　守　谷　−雄 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超音波光媒体の一つの面に配置されたトランスジュ
   ーサにより該媒体に放射された超音波に光を入射させて
   回折光を得る超音波光変調器において、前記超音波光媒
   体の前記一つの面に直交する主境界面の少なくとも一部
   に前記トランスジューサから放射された超音波のスプリ
   アスを前記主境界面において乱反射させる超音波乱反射
   領域を設けたことを特徴とする超音波光変調器。 ２、前記トランスジューサは超音波光媒体の厚さと同幅
   であり、かつ前記主境界面と直交している特許請求の範
   囲第１項記載の超音波光変調器。 ３、前記超音波光媒体の厚さは伝搬超音波の波長λの５
   ０λ乃至１０λである特許請求の範囲第１項記載の超音
   波光変調器。 ４、前記超音波乱反射領域の面の粗さは伝搬超音波の波
   長λのλ／２０乃至λ／５である特許請求の範囲第１項
   記載の超音波光変調器。