專利名稱：并行密集多通道聲光調(diào)制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光介質(zhì)成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種并行密集多通道聲 光調(diào)制裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)激光介質(zhì)成像技術(shù)使用高敏感讀的介質(zhì)，如銀鹽膠片等，激光能量密
度數(shù)量級(jí)在幾個(gè)uJ/cm—2,主要應(yīng)用在激光照排，光繪，打印等領(lǐng)域，成像裝置 結(jié)構(gòu)有絞盤式，內(nèi)鼓式和外鼓式等幾種結(jié)構(gòu)。絞盤式結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，它的主f3 描采用轉(zhuǎn)鏡掃描(也有用振鏡的)，膠片通過幾個(gè)傳動(dòng)輥帶動(dòng)。外鼓式結(jié)構(gòu)是4祭 膠片用真空吸附在旋轉(zhuǎn)的外圓滾筒上，然后裝有激光掃描裝置的小車慢慢移動(dòng)， 在膠片上象刻螺紋那樣掃描出圖文。內(nèi)鼓式結(jié)構(gòu)集中了外鼓式照排機(jī)和絞盤式 照排機(jī)的特點(diǎn)。它主要由Q形的內(nèi)鼓和高速旋轉(zhuǎn)的掃描馬達(dá)組成。膠片通過真 空吸附在滾筒的內(nèi)表面上，激光沿著滾筒的軸心射向髙速旋轉(zhuǎn)的反射鏡。同曰寸， 反射鏡一邊旋轉(zhuǎn)一邊慢慢的沿著軸心移動(dòng)，如同刻內(nèi)螺紋那樣掃描出圖文。乂人 對(duì)以上激光介質(zhì)成像結(jié)構(gòu)我們可以分析出在同樣的機(jī)械加工條件下，外鼓式結(jié) 構(gòu)具有最高的精度。而且外鼓式結(jié)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)多路激光掃描，大大提高成f象速 度。
在現(xiàn)有的激光多路掃描技術(shù)中常用的有光纖合成技術(shù)、聲光頻分調(diào)匍J (AOFM)技術(shù)和聲光時(shí)分調(diào)制(AOTM)。光纖合成技術(shù)是用多路光纖并抖一在 一起并用成像物鏡成像在外鼓上，每根光纖和激光二級(jí)管的耦合效率都各不f目 同，需要獨(dú)立調(diào)節(jié)以避免各個(gè)光點(diǎn)的不一致，且為了減小發(fā)散角，激光較《氐要 求功率。在很多路光纖并排時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)龐大而復(fù)雜，很難實(shí)現(xiàn)64路以上掃描。 聲光頻分調(diào)制(AOFM)技術(shù)利用不同的超聲產(chǎn)生不同偏轉(zhuǎn)角衍射光的原理，通 過聲光調(diào)制器將一束入射光調(diào)制成幾束衍射光以實(shí)現(xiàn)多路掃描的目的。輸出光 的路數(shù)受到超聲換能器的頻帶寬度限制不能太多， 一般僅能達(dá)到32路。聲光B寸 分調(diào)制(AOTM)也可實(shí)現(xiàn)多路掃描，即先將激光聚焦成一束平行的扁光，再 對(duì)超聲波進(jìn)行分時(shí)的調(diào)制。當(dāng)包含N路調(diào)制信號(hào)的一幀串行超聲波從側(cè)面正女子 通過平行扁光的時(shí)候，光路上的一個(gè)快門打開一瞬間曝光一次。這種調(diào)制方式 對(duì)于光能的利用率較低，而且它也受限于聲光調(diào)制器的中心頻率，但它可以te 到同時(shí)掃描得到48路激光。
以上三種常用的外鼓式多路激光掃描介質(zhì)成像技術(shù)，不但掃描路數(shù)受至'JP艮制，而且很難應(yīng)用于低敏感介質(zhì)的激光掃描成像，如CTP技術(shù)中的熱敏版成像。
熱敏版成像需要很高的能量密度，達(dá)到150mJ/cm—2以上，激光器輸出功率通常 在40W以上。使用單束激光的聲光頻分調(diào)制技術(shù)時(shí)，晶體會(huì)因中心激光能量過 于集中的損壞。聲光時(shí)分調(diào)制由于快門的限制使光功率很難達(dá)到要求。光纖合 成技術(shù)也存在輸出光束散射角大， 一致性差的問題。且掃描調(diào)制都不能超過64路。
并行多通道聲光調(diào)制可以有效克服串行調(diào)制速度受限的問題，并可以降低 調(diào)制帶寬，極大地提高器件的線性特性。并行多通道聲光調(diào)制器的基本結(jié)構(gòu)是塊 較大的壓電換能器晶片鍵合到一塊聲光晶體上，金屬鍵合層同時(shí)也作為換能器 的底電極。頂電極包含有許多條蒸鍍到換能器上的叉形交錯(cuò)電極，每一對(duì)電極將 確定提供一路調(diào)幅射頻源激勵(lì)，確定一個(gè)獨(dú)立的調(diào)制通道。這樣當(dāng)光束通過該 多通道聲光調(diào)制器時(shí)，將獨(dú)立地調(diào)制出一系列的衍射光。
為了增加調(diào)制路數(shù)，需要設(shè)計(jì)聲光晶體尺寸，達(dá)到較少渡越時(shí)間和合理的 衍射角度。同時(shí)減小電極的寬度并設(shè)計(jì)合理的電極引出結(jié)構(gòu)，以減小相鄰?fù)ǖ?間的電串?dāng)_和聲串音。隨著固體激光器和微加工技術(shù)的發(fā)展，我們已經(jīng)研制出 可以并行調(diào)制256以上激光束的基于聲光空分復(fù)用調(diào)制原理的并行密集多通道 聲光調(diào)制裝置。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種并行密集多通道聲光 調(diào)制裝置。
用于激光介質(zhì)成像的高功率密集多通道聲光調(diào)制裝置是在同一裝置光軸上 依次設(shè)有激光條、快軸準(zhǔn)直柱面鏡、慢軸準(zhǔn)直柱面鏡、聚焦透鏡、場(chǎng)鏡、聲光 調(diào)制晶體、遮光板、成像透鏡組、成像介質(zhì)，聲光調(diào)制晶體上側(cè)同一晶體光軸 方向設(shè)有插錯(cuò)型超聲換能器，聲光調(diào)制晶體下側(cè)同一晶體光軸方向設(shè)有超聲吸 收端。
所述的聲光調(diào)制晶體的晶體光軸可與裝置光軸光路重合或成10 15度角。 遮光板為中心透光的遮光板、兩側(cè)不透光的遮光板或中心不透光且兩側(cè)透光的 遮光板。
本實(shí)用新型可工作在Raman-Nath衍射模式下和Bragg衍射模式下,提供10: 1和1000: 1兩種消光比。既適合CTP中熱敏版成像等需要高輸出功率的激光 介質(zhì)成像，又適合在激光照排和光繪中銀鹽版等需要低輸出功率的激光介質(zhì)成 像場(chǎng)合。本實(shí)用新型可提供高功率輸出和低功率，密集多通道，光束一致性好，
4光路平行易于進(jìn)一步準(zhǔn)直聚焦，使該調(diào)制陣列很好應(yīng)用于CTP、激光照排及激
光光繪系統(tǒng)中。

圖1是并行密集多通道聲光調(diào)制裝置結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型工作在Raman-Nath衍射0級(jí)光模式下示意圖3是本實(shí)用新型工作在Raman-Nath衍射1級(jí)光模式下示意圖4是本實(shí)用新型工作在Bmgg衍射1級(jí)光模式下示意圖中激光條l、快軸準(zhǔn)直柱面鏡2、慢軸準(zhǔn)直柱面鏡3、聚焦透鏡4、場(chǎng)
鏡5、聲光調(diào)制晶體6、插錯(cuò)型超聲換能器7、超聲吸收端8、遮光板9、成像透
鏡組IO、成像介質(zhì)ll。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，用于激光介質(zhì)成像的高功率密集多通道聲光調(diào)制裝置是在同 一裝置光軸上依次設(shè)有激光條1、快軸準(zhǔn)直柱面鏡2、慢軸準(zhǔn)直柱面鏡3、聚焦 透鏡4、場(chǎng)鏡5、聲光調(diào)制晶體6、遮光板9、成像透鏡組IO、成像介質(zhì)ll，聲 光調(diào)制晶體6上側(cè)同一晶體光軸方向設(shè)有插錯(cuò)型超聲換能器7，聲光調(diào)制晶體6 下側(cè)同一晶體光軸方向設(shè)有超聲吸收端8。
遮光板9為中心透光的遮光板，兩側(cè)不透光的遮光板(見圖2)。中心不透 光且兩側(cè)透光的遮光板(見圖3)。聲光調(diào)制晶體6的晶體光軸可與裝置光車由光 路重合或成10 15度角(見圖4)。
本實(shí)用新型的工作過程如下
激光條l，發(fā)出的強(qiáng)激光(功率達(dá)可40W)，通過快軸準(zhǔn)直柱面鏡2，禾時(shí)曼車由 準(zhǔn)直柱面鏡3形成平行光，聚焦透鏡4把平行光形成數(shù)值孔徑為0.03NA的聚焦 扁光，通過場(chǎng)鏡5后束腰落在過聲光調(diào)制(AOM)晶體6的中心，這樣可以減 少渡越時(shí)間。聲光調(diào)制晶體側(cè)面有插錯(cuò)型超聲換能器陣列7和超聲吸收端8，可 將扁平光平行調(diào)制成256路以上的輸出光束，遮光板9和成像透鏡組10可保i正 被調(diào)制光束聚焦到成像介質(zhì)上。
當(dāng)入射光光軸平行于x軸，工作在Raman-Nath衍射模式下(圖2)，使用的 O級(jí)光作為介質(zhì)成像光束。特點(diǎn)是能量損失小，消光比小，約為10: 1，適用于 低敏感介質(zhì)成像，比如CTP中的熱敏版成像。
工作在Raman-Nath衍射模式下，采用1級(jí)衍射光工作時(shí)(圖3)，消光比可 達(dá)到1000: 1，應(yīng)用在激光照排和光繪中銀鹽版等需要低輸出功率的激光介質(zhì)成 像場(chǎng)合。當(dāng)入射光光軸xz平面存在角度，工作在Bragg衍射模式下(圖4)，使用的 l級(jí)光作為介質(zhì)成像光束。特點(diǎn)是能量損失小，消光比大，約為1000: 1，消光 比可達(dá)到1000: 1，應(yīng)用在激光照排和光繪中銀鹽版等需要低輸出功率的激光介 質(zhì)成像場(chǎng)合。
本實(shí)用新型利用高功率半導(dǎo)體激光條提供的優(yōu)質(zhì)平行光，并設(shè)計(jì)了合理的 晶體和電極尺寸，使聲光并行調(diào)制的路數(shù)達(dá)到了 256路以上。
權(quán)利要求1.一種用于激光介質(zhì)成像的高功率密集多通道聲光調(diào)制裝置，其特征在于在同一裝置光軸上依次設(shè)有激光條(1)、快軸準(zhǔn)直柱面鏡(2)、慢軸準(zhǔn)直柱面鏡(3)、聚焦透鏡(4)、場(chǎng)鏡(5)、聲光調(diào)制晶體(6)、遮光板(9)、成像透鏡組(10)、成像介質(zhì)(11)，聲光調(diào)制晶體(6)上側(cè)同一晶體光軸方向設(shè)有插錯(cuò)型超聲換能器(7)，聲光調(diào)制晶體(6)下側(cè)同一晶體光軸方向設(shè)有超聲吸收端(8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于激光介質(zhì)成像的高功率密集多通道聲光 調(diào)制裝置，其特征在于所述的聲光調(diào)制晶體(6)的晶體光軸可與裝置光軸光路重 合或成10 15度角。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1 一種用于激光介質(zhì)成像的高功率密集多通道聲光調(diào)制裝 置，其特征在于所述的遮光板(9)為中心透光的遮光板、兩側(cè)不透光的遮光板或 中心不透光且兩側(cè)透光的遮光板。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種并行密集多通道聲光調(diào)制裝置。它是在同一裝置光軸上依次設(shè)有激光條、快軸準(zhǔn)直柱面鏡、慢軸準(zhǔn)直柱面鏡、聚焦透鏡、場(chǎng)鏡、聲光調(diào)制晶體、遮光板、成像透鏡組、成像介質(zhì)，聲光調(diào)制晶體上側(cè)同一晶體光軸方向設(shè)有插錯(cuò)型超聲換能器，聲光調(diào)制晶體下側(cè)同一晶體光軸方向設(shè)有超聲吸收端。所述的聲光調(diào)制晶體的晶體光軸可與裝置光軸光路重合或成10～15度角。遮光板為中心透光的遮光板、兩側(cè)不透光的遮光板或中心不透光且兩側(cè)透光的遮光板。本實(shí)用新型使得輸出激光具有高功率，密集多通道，光束一致性好，光路平行易于進(jìn)一步準(zhǔn)直聚焦，使該調(diào)制陣列很好應(yīng)用于CTP、激光照排及激光光繪系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)G02F1/11GK201408301SQ20092011843
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月23日
發(fā)明者暉 唐, 李九生, 李向軍 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院