[发明专利]紧凑声光调制器

说明书

技术领域

本发明一般地涉及一种声光调制器(AOM)、制造AOM的方法以及使用AOM来调整激光束功率的装置和方法，它们特别用于彩色图像投影系统，所述彩色图像投影系统用于在保持低功耗、高分辨率、小型紧凑尺寸、静音操作和最小振动的同时，投影二维彩色图像。

背景技术

通常已知根据在相互正交的方向上振荡以在光栅图案上扫描激光束的一对扫描镜，在屏幕上投影二维图像。但是，已知的图像投影系统通过有限分辨率和非全色来投影图像，所述分辨率通常小于640×480像素的视频图形阵列(VGA)质量的四分之一。

为了获得全色图像，需要红色、蓝色和绿色激光器在大约100MHz的频率脉动。当前可以获得的红色和蓝色激光器可以在这样的高频下脉动，但是当前可以获得的绿色激光器不能如此。结果，使用声光调制器(AOM)来高频调制由绿色激光器发出的绿色激光束的强度。通常，AOM包括：通过绿色光束的晶体；声换能器，用于在所述晶体中产生声波以产生调制的输出光束；以及匹配网络，用于将声驱动信号阻抗匹配到所述换能器。

但是，已知的AOM的物理尺寸较大，由此使得它们不适合于小型手持电池操作的应用。例如，所述匹配网络和晶体通常被彼此隔开地安装在公共散热器上。而且，调整已知AOM相对于激光束的位置很麻烦，因为需要相当大尺寸并具有多个运动自由度的光具座。已知的匹配网络还使用可手动调谐的部件，其助长了高装配成本。

发明内容

因此，本发明的一般目的是，提供一种紧凑声光调制器(AOM)，其特别用于图像投影装置，所述装置在离开所述装置的扩展距离范围上投影锐利清晰的二维彩色图像。

本发明的另一个目的是，最小化这样的AOM的物理尺寸。

本发明的另一个目的是，简化由这样的AOM产生的激光束输出功率的调整。

本发明的另一个目的是，消除在这样的AOM中使用的匹配网络的调谐。

一个附加目的是，提供一种在不同形状因子的许多仪器中使用的小型、紧凑、轻便和便携的彩色图像投影装置。

与以下变得显然的这些目的和其他目的一致，本发明的一个特征简而言之在于一种紧凑声光调制器(AOM)及其制造方法，其包括组件，所述组件包括晶体和声换能器，所述晶体最好是声光晶体，所述声换能器最好是压电换能器，用于通过由所述换能器产生的声波来调制入射到晶体上的激光束的强度以产生调制的输出光束。AOM还包括：由所述组件支持的匹配网络，用于将声驱动信号(最好是射频信号)阻抗匹配到所述换能器；以及底座，其具有一个轴，并且用于支撑所述组件和匹配网络沿着所述轴以及在围绕所述轴的圆周方向上的联合运动。

因此，按照本发明的一个特征，所述匹配网络未被安装成与所述组件隔开，而是被安装在所述组件上以便与其联合运动，不仅在轴向上联合运动用于高度调整，而且在圆周方向上联合运动用于角度调整。而且，在所述匹配网络和所述组件之间以及在所述组件和所述底座之间使用导热粘合剂，以向底座传导废热，而不是使用独立的散热器。

本发明的另一个特征在于，使得能够在所述匹配网络和所述组件之间进行直接的点到点引线接合，而不改变所述AOM的任何部件的方位。因此，所述匹配网络包括印刷电路板，其具有位于通常与所述轴平行的平面内的导电电镀的边缘。所述组件具有也位于通常与所述轴平行的平面内的电极，因为所述电极和所述电镀边缘面向相同方向，因此进行直接的点到点引线接合。相反，现有技术要求在组件和匹配网络之间面向不同方向的点接合引线，由此要求在引线接合期间重新定位所述部件。

在所述板上与所述轴对准地安装连接器，其最好是共轴的射频(RF)连接器。因此，按照本发明的另一个特征，弹簧加载的RF探针在轴向上连接到所述RF连接器，以在激光束入射到晶体上的同时向换能器施加所述声驱动信号。因此在激光束入射到晶体上和声驱动信号被施加到换能器的同时调整AOM的位置。通过改变AOM相对于激光束的高度和/或角度位置，来调整输出光束的功率，最好是调整为最大值。在AOM的这个调整期间，RF探针不干扰所述高度或角度调整，因为RF探针沿着所述轴延伸。

另一个特征体现在使得匹配网络上的所有阻抗不可调整。在现有技术中，使用电感线圈的手动调谐来补偿容许范围。但是，通过使用固定阻抗来避免这种调谐。