[发明专利]一种并行密集多通道声光调制装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光介质成像技术领域，尤其涉及一种并行密集多通道声光调制装置。

背景技术

传统激光介质成像技术使用高敏感读的介质，如银盐胶片等，激光能量密度数量级在几个uJ/cm^-2，主要应用在激光照排，光绘，打印等领域，成像装置结构有绞盘式，内鼓式和外鼓式等几种结构。绞盘式结构最为简单，它的主扫描采用转镜扫描(也有用振镜的)，胶片通过几个传动辊带动。外鼓式结构是将胶片用真空吸附在旋转的外圆滚筒上，然后装有激光扫描装置的小车慢慢移动，在胶片上象刻螺纹那样扫描出图文。内鼓式结构集中了外鼓式照排机和绞盘式照排机的特点。它主要由Ω形的内鼓和高速旋转的扫描马达组成。胶片通过真空吸附在滚筒的内表面上，激光沿着滚筒的轴心射向高速旋转的反射镜。同时，反射镜一边旋转一边慢慢的沿着轴心移动，如同刻内螺纹那样扫描出图文。从对以上激光介质成像结构我们可以分析出在同样的机械加工条件下，外鼓式结构具有最高的精度。而且外鼓式结构容易实现多路激光扫描，大大提高成像速度。

在现有的激光多路扫描技术中常用的有光纤合成技术、声光频分调制(AOFM)技术和声光时分调制(AOTM)。光纤合成技术是用多路光纤并排在一起并用成像物镜成像在外鼓上，每根光纤和激光二级管的耦合效率都各不相同，需要独立调节以避免各个光点的不一致，且为了减小发散角，激光较低要求功率。在很多路光纤并排时，整个系统庞大而复杂，很难实现64路以上扫描。声光频分调制(AOFM)技术利用不同的超声产生不同偏转角衍射光的原理，通过声光调制器将一束入射光调制成几束衍射光以实现多路扫描的目的。输出光的路数受到超声换能器的频带宽度限制不能太多，一般仅能达到32路。声光时分调制(AOTM)也可实现多路扫描，即先将激光聚焦成一束平行的扁光，再对超声波进行分时的调制。当包含N路调制信号的一帧串行超声波从侧面正好通过平行扁光的时候，光路上的一个快门打开一瞬间曝光一次。这种调制方式对于光能的利用率较低，而且它也受限于声光调制器的中心频率，但它可以达到同时扫描得到48路激光。

以上三种常用的外鼓式多路激光扫描介质成像技术，不但扫描路数受到限制，而且很难应用于低敏感介质的激光扫描成像，如CTP技术中的热敏版成像。热敏版成像需要很高的能量密度，达到150mJ/cm^-2以上，激光器输出功率通常在40W以上。使用单束激光的声光频分调制技术时，晶体会因中心激光能量过于集中的损坏。声光时分调制由于快门的限制使光功率很难达到要求。光纤合成技术也存在输出光束散射角大，一致性差的问题。且扫描调制都不能超过64路。

并行多通道声光调制可以有效克服串行调制速度受限的问题，并可以降低调制带宽，极大地提高器件的线性特性。并行多通道声光调制器的基本结构是块较大的压电换能器晶片键合到一块声光晶体上，金属键合层同时也作为换能器的底电极。顶电极包含有许多条蒸镀到换能器上的叉形交错电极，每一对电极将确定提供一路调幅射频源激励，确定一个独立的调制通道。这样当光束通过该多通道声光调制器时，将独立地调制出一系列的衍射光。

为了增加调制路数，需要设计声光晶体尺寸，达到较少渡越时间和合理的衍射角度。同时减小电极的宽度并设计合理的电极引出结构，以减小相邻通道间的电串扰和声串音。随着固体激光器和微加工技术的发展，我们已经研制出可以并行调制256以上激光束的基于声光空分复用调制原理的并行密集多通道声光调制装置。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种并行密集多通道声光调制装置。

用于激光介质成像的高功率密集多通道声光调制装置是在同一装置光轴上依次设有激光条、快轴准直柱面镜、慢轴准直柱面镜、聚焦透镜、场镜、声光调制晶体、遮光板、成像透镜组、成像介质，声光调制晶体上侧同一晶体光轴方向设有插错型超声换能器，声光调制晶体下侧同一晶体光轴方向设有超声吸收端。

所述的声光调制晶体的晶体光轴可与装置光轴光路重合或成10～15度角。遮光板为中心透光的遮光板、两侧不透光的遮光板或中心不透光且两侧透光的遮光板。

本发明可工作在Raman-Nath衍射模式下和Bragg衍射模式下，提供10∶1和1000∶1两种消光比。既适合CTP中热敏版成像等需要高输出功率的激光介质成像，又适合在激光照排和光绘中银盐版等需要低输出功率的激光介质成像场合。本发明可提供高功率输出和低功率，密集多通道，光束一致性好，光路平行易于进一步准直聚焦，使该调制阵列很好应用于CTP、激光照排及激光光绘系统中。