(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響光学媒質と、
前記音響光学媒質に取り付けられた複数の圧電トランスデューサのアレイと、
それぞれの駆動信号を前記複数の圧電トランスデューサに印加すべく連結された駆動回路であって、それぞれの前記駆動信号は少なくとも、異なるそれぞれの第１および第２周波数にあり、かつ、前記複数の圧電トランスデューサのそれぞれでの第１および第２周波数成分について異なるそれぞれの位相オフセットを有する、第１および第２周波数成分、を含む、駆動回路と
を備え、
前記駆動回路により印加される前記駆動信号は、前記第１および第２周波数成分の少なくとも１つに起因して前記音響光学媒質内で前記第１および第２周波数の少なくとも１つの倍数で生成された調和波をキャンセルするように選択されるそれぞれの振幅および位相を有する１または複数の高調波周波数成分をさらに含む、光学装置。
【請求項２】
前記第１および第２周波数でのそれぞれの前記位相オフセットは、前記第１および第２周波数にある音波が異なるそれぞれの第１および第２波面角度で前記音響光学媒質を伝搬するように選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記音響光学媒質は、放射入力ビームを受け取り、前記第１および第２周波数により決定されるそれぞれの第１および第２ビーム角度で前記放射入力ビームを少なくとも第１および第２出力ビームに分割し、前記第１および第２波面角度は、前記第１および第２ビーム角度でそれぞれのＢｒａｇｇ条件を満たすように選択される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記駆動回路により印加される前記駆動信号は少なくとも、第３周波数にあり、前記第１および第２周波数成分とは異なる位相オフセットを有する、第３周波数成分、をさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも第１、第２および第３周波数は、ゴロム定規を定義する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記音響光学媒質に入射するように放射入力ビームを方向付ける放射源を備え、前記音響光学媒質は、前記少なくとも第１および第２周波数成分のそれぞれの前記周波数により決定されたそれぞれのビーム角度で前記放射入力ビームを複数の出力ビームに分割する、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記駆動信号の前記少なくとも第１および第２周波数成分は、前記複数の出力ビームが等しいそれぞれの強度を有するように選択される異なるそれぞれの振幅を有する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
放射入力ビームを受け取る音響光学媒質と、
前記音響光学媒質に取り付けられた少なくとも１つの圧電トランスデューサと、
少なくとも３つの周波数成分を含む駆動信号を前記少なくとも１つの圧電トランスデューサに印加するよう連結された駆動回路であって、前記少なくとも３つの周波数成分は、ゴロム定規を定義し、かつ、前記音響光学媒質に、それぞれの周波数により決定されるそれぞれのビーム角度で前記放射入力ビームを複数の出力ビームに分割させるように選定されるそれぞれの周波数を有する、駆動回路と
を備え、
前記駆動回路により印加される前記駆動信号は、前記音響光学媒質内で前記少なくとも３つの周波数成分のそれぞれの前記周波数の少なくとも１つの倍数で生成された調和波をキャンセルするように選択されるそれぞれの振幅および位相を有する１または複数の高調波周波数成分をさらに含む、光学装置。
【請求項９】
前記駆動信号の前記少なくとも３つの周波数成分は、前記複数の出力ビームが等しいそれぞれの強度を有するように選択される異なるそれぞれの振幅を有する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
放射入力ビームを受け取る音響光学媒質と、
前記音響光学媒質に取り付けられた少なくとも１つの圧電トランスデューサと、
複数の周波数成分を含む駆動信号を前記少なくとも１つの圧電トランスデューサに印加するよう連結された駆動回路であって、前記複数の周波数成分は少なくとも、前記音響光学媒質に、第１および第２基本周波数により決定されるそれぞれのビーム角度で前記放射入力ビームを第１および第２出力ビームに分割させるように選定されるそれぞれの第１および第２基本周波数にある第１および第２基本成分と、前記音響光学媒質内で前記基本周波数のそれぞれの倍数で調和波をキャンセルするように選択されるそれぞれの振幅および位相を有する１または複数の高調波周波数成分とを含む、駆動回路と
を備える光学装置。
【請求項１１】
複数の圧電トランスデューサのアレイが取り付けられた音響光学媒質に入射するように放射入力ビームを方向付ける段階と、
前記音響光学媒質に、異なるそれぞれの第１および第２周波数により決定されるそれぞれのビーム角度で前記放射入力ビームを少なくとも第１および第２出力ビームに分割させるようにそれぞれの駆動信号を前記複数の圧電トランスデューサに印加する段階と
を備え、
それぞれの前記駆動信号は少なくとも、前記異なるそれぞれの第１および第２周波数にあり、かつ、前記複数の圧電トランスデューサのそれぞれでの第１および第２周波数成分について異なるそれぞれの位相オフセットを有する、第１および第２周波数成分、を含み、
それぞれの前記駆動信号を印加する前記段階は、前記第１および第２周波数成分の少なくとも１つに起因して前記音響光学媒質内で前記第１および第２周波数の少なくとも１つの倍数で生成された調和波をキャンセルするように選択されるそれぞれの振幅および位相を有する１または複数の高調波周波数成分を印加する段階をさらに有する、光学方法。
【請求項１２】
前記第１および第２周波数でのそれぞれの前記位相オフセットは、前記第１および第２周波数にある音波が異なるそれぞれの第１および第２波面角度で前記音響光学媒質を伝搬するように選択される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１および第２波面角度は、前記第１および第２周波数により決定されるそれぞれの前記ビーム角度でそれぞれのＢｒａｇｇ条件を満たすように選択される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
それぞれの前記駆動信号を印加する前記段階は、第３周波数にあり、前記第１および第２周波数成分とは異なる位相オフセットを有する少なくとも第３周波数成分を印加する段階をさらに有する、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも第１、第２および第３周波数は、ゴロム定規を定義する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記駆動信号を印加する前記段階は、前記少なくとも第１および第２出力ビームが等しいそれぞれの強度を有するように選択される異なるそれぞれの振幅を有するよう前記駆動信号の前記少なくとも第１および第２周波数成分を設定する段階を有する、請求項１１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも１つの圧電トランスデューサが取り付けられた音響光学媒質に入射するように放射入力ビームを方向付ける段階と、
駆動信号を前記少なくとも１つの圧電トランスデューサに印加する段階と
を備え、
前記駆動信号は、ゴロム定規を定義し、かつ、前記音響光学媒質に、それぞれの周波数により決定されるそれぞれのビーム角度で前記放射入力ビームを複数の出力ビームに分割させるように選定されるそれぞれの周波数を含む少なくとも３つの周波数成分を有し、
前記駆動信号を印加する前記段階は、前記音響光学媒質内で前記少なくとも３つの周波数成分のそれぞれの前記周波数の少なくとも１つの倍数で生成された調和波をキャンセルするように選択されるそれぞれの振幅および位相を有する１または複数の高調波周波数成分を印加する段階をさらに有する、光学方法。
【請求項１８】
前記駆動信号を印加する前記段階は、前記複数の出力ビームが等しいそれぞれの強度を有するように選択される異なるそれぞれの振幅を有するよう前記駆動信号の前記少なくとも３つの周波数成分を設定する段階を有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも１つの圧電トランスデューサが取り付けられた音響光学媒質に入射するように放射入力ビームを方向付ける段階と、
複数の周波数成分を含む駆動信号を前記少なくとも１つの圧電トランスデューサに印加する段階と
を備え、
前記複数の周波数成分は少なくとも、前記音響光学媒質に、第１および第２基本周波数により決定されるそれぞれのビーム角度で前記放射入力ビームを第１および第２出力ビームに分割させるように選定されるそれぞれの第１および第２基本周波数にある第１および第２基本成分と、前記音響光学媒質内で前記基本周波数のそれぞれの倍数で調和波をキャンセルするように選択されるそれぞれの振幅および位相を有する１または複数の高調波周波数成分とを含む、
光学方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して光学デバイスおよびシステムに関し、特に音響光学デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
音響光学デバイスは、音波を用いて光を回折する。典型的なこの種のデバイスでは、圧電トランスデューサなどのトランスデューサが音響光学媒質に、典型的には適切な透過結晶または透過ガラスに取り付けられる。トランスデューサは、電気信号により駆動されて特定の周波数で振動するので、音響光学媒質中で音波を生成する。音波に起因する音響光学媒質の膨張および圧縮により局所の屈折率が変調されるので、駆動信号の周波数により決定される周期で、媒質内に格子構造が生成される。したがって、この格子に入射した光ビームは、デバイスを通過する時に回折されることになる。
【０００３】
様々な種類の音響光学デバイスが当技術分野において公知である。音響光学デフレクタは例えば、入射ビームの回折を用いて出力ビームの角度を誘導する。出力ビームの偏向角度は、音響光学材料における格子構造の周期によって決まるので、駆動信号の周波数を適切にばらつかせることにより調整され得る。
【０００４】
音響光学デフレクタは、入射ビームを異なるそれぞれの角度の複数の出力ビームに回折すべく、マルチ周波数駆動信号で駆動され得る。この種のマルチ周波数駆動のさらなる詳細は例えば、Ｈｅｃｈｔにより、"Ｍｕｌｔｉｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ａｃｏｕｓｔｏｏｐｔｉｃ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，"  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｓｏｎｉｃｓ  ａｎｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ  ＳＵ−２４，  ｐａｇｅｓ  ７−１８  （１９７７）において説明されており、これは参照により本明細書に組み込まれている。また、Ａｎｔｏｎｏｖらにより、"Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｂｅａｍ  Ｂｒａｇｇ  Ａｃｏｕｓｔｏｏｐｔｉｃ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｐｈａｓｅ  Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｍｕｌｔｉｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ，"  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ５２：８，  ｐａｇｅｓ  １０５３−１０６０  （２００７）において説明されており、これは同様に、参照により本明細書に組み込まれている。
【０００５】
複数の出力ビームを備える音響光学デバイスも、特許文献において説明されてきた。例えば、米国特許第５,８９０,７８９号は、光源から放射された光ビームを、光学導波管型の音響光学素子等を用いて複数のビームに分割する、異なる周波数の複数の電気信号で駆動されるマルチビーム放射デバイスを説明している。別の例として、米国特許出願公開第２００９／００７３５４４号は、ビーム源により生成されたビームを音響光学素子が複数の部分ビームに分割する、単色コヒーレント電磁放射の光学分割および変調用のデバイスを説明している。音響光学素子の下流に配置された音響光学変調器は、分割された部分ビームを供給され、追加の高周波数電気信号で駆動される。
【０００６】
さらに別の例として、米国特許第５,２５５,２５７号は、音響光学デフレクタをマルチ周波数モードにおいて高出力レベルで各周波数間の最小相互変調量で使用可能にすると言われる電子回路を説明している。複数の別個の信号周波数間の干渉の低減は、共通基準周波数に対するそれぞれの別個の周波数の個別の位相調整を精密に制御することにより達成される。各周波数の相対位相はまた、音響光学デフレクタに渡された合成された信号について、複数の信号周波数の全体的な平均出力を減らすことなく低い最大出力が達成されるように制御される。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の実施形態は、光学偏向のための改良されたデバイスおよび方法を提供する。
【０００８】
よって、本発明の一実施形態に従って、音響光学媒質と、上記音響光学媒質に取り付けられた複数の圧電トランスデューサのアレイとを含む光学装置が提供される。駆動回路は、それぞれの駆動信号を上記複数の圧電トランスデューサに印加すべく連結され、それぞれの上記駆動信号は、異なるそれぞれの第１および第２周波数にあり、かつ、上記複数の圧電トランスデューサのそれぞれでの少なくとも第１および第２周波数成分について異なるそれぞれの位相オフセットを有する、少なくとも第１および第２周波数成分を含む。
【０００９】
典型的には、上記第１および第２周波数でのそれぞれの上記位相オフセットは、上記第１および第２周波数にある音波が異なるそれぞれの第１および第２波面角度で上記音響光学媒質を伝搬するように選択される。開示される実施形態において、上記音響光学媒質は、放射入力ビームを受け取るよう、かつ、上記第１および第２周波数により決定されるそれぞれの第１および第２ビーム角度で上記入力ビームを少なくとも第１および第２出力ビームに分割するよう構成され、上記第１および第２波面角度は、上記第１および第２ビーム角度でそれぞれのＢｒａｇｇ条件を満たすように選択される。
【００１０】
いくつかの実施形態において、上記駆動回路により印加される上記駆動信号は少なくとも、第３周波数にあり、上記第１および第２周波数成分とは異なる位相オフセットを有する第３周波数成分をさらに含む。上記少なくとも第１、第２および第３周波数は、ゴロム定規を定義し得る。
【００１１】
開示される実施形態において、上記駆動回路により印加される上記駆動信号は、上記第１および第２周波数成分の少なくとも１つに起因して上記音響光学媒質内で上記第１および第２周波数の少なくとも１つの倍数で生成された調和波をキャンセルするように選択されるそれぞれの振幅および位相を有する１または複数の高調波周波数成分をさらに含む。
【００１２】
いくつかの実施形態において、上記装置は、上記音響光学媒質に入射するように放射入力ビームを方向付けるよう構成された放射源を含み、上記音響光学媒質は、上記少なくとも第１および第２周波数成分のそれぞれの上記周波数により決定されたそれぞれのビーム角度で上記入力ビームを複数の出力ビームに分割するよう構成される。上記駆動信号の上記少なくとも第１および第２周波数成分は、上記複数の出力ビームが等しいそれぞれの強度を有するように選択される異なるそれぞれの振幅を有してもよい。
【００１３】
本発明の一実施形態に従って、放射入力ビームを受け取るよう構成された音響光学媒質と、上記音響光学媒質に取り付けられた少なくとも１つの圧電トランスデューサとを含む光学装置も提供される。駆動回路は、駆動信号を上記少なくとも１つの圧電トランスデューサに印加するよう連結され、上記駆動信号は、ゴロム定規を定義し、かつ、上記音響光学媒質に、それぞれの周波数により決定されるそれぞれのビーム角度で上記入力ビームを複数の出力ビームに分割させるように選定されるそれぞれの上記周波数を有する少なくとも３つの周波数成分を含む。
【００１４】
上記駆動回路により印加される上記駆動信号は、上記音響光学媒質内で上記少なくとも３つの周波数成分のそれぞれの上記周波数の少なくとも１つの倍数で生成された調和波をキャンセルするように選択されるそれぞれの振幅および位相を有する１または複数の高調波周波数成分をさらに含み得る。追加でまたは代替的に、上記駆動信号の上記少なくとも３つの周波数成分は、上記複数の出力ビームが等しいそれぞれの強度を有するように選択される異なるそれぞれの振幅を有し得る。
【００１５】
本発明の一実施形態に従って、放射入力ビームを受け取るよう構成された音響光学媒質と、上記音響光学媒質に取り付けられた少なくとも１つの圧電トランスデューサとを含む光学装置が追加で提供される。駆動回路は、複数の周波数成分を含む駆動信号を上記少なくとも１つの圧電トランスデューサに印加するよう連結され、上記複数の周波数成分は少なくとも、上記音響光学媒質に、第１および第２基本周波数により決定されるそれぞれのビーム角度で上記入力ビームを第１および第２出力ビームに分割させるように選定されるそれぞれの第１および第２基本周波数にある第１および第２基本成分と、上記音響光学媒質内で上記基本周波数のそれぞれの倍数で調和波をキャンセルするように選択されるそれぞれの振幅および位相を有する１または複数の高調波周波数成分とを含む。
【００１６】
本発明の一実施形態に従って、複数の圧電トランスデューサのアレイが取り付けられた音響光学媒質に入射するように放射入力ビームを方向付ける段階を含む光学方法がさらに提供される。それぞれの駆動信号は、上記音響光学媒質に、異なるそれぞれの第１および第２周波数により決定されるそれぞれのビーム角度で上記入力ビームを少なくとも第１および第２出力ビームに分割させるように上記圧電トランスデューサに印加され、それぞれの上記駆動信号は、上記異なるそれぞれの第１および第２周波数にあり、かつ、上記複数の圧電トランスデューサのそれぞれでの少なくとも第１および第２周波数成分について異なるそれぞれの位相オフセットを有する、少なくとも第１および第２周波数成分を含む。
【００１７】
本発明の一実施形態に従って、少なくとも１つの圧電トランスデューサが取り付けられた音響光学媒質に入射するように放射入力ビームを方向付ける段階を含む光学方法がそのほかに提供される。駆動信号は、上記少なくとも１つの圧電トランスデューサに印加され、上記駆動信号は、ゴロム定規を定義し、かつ、上記音響光学媒質に、それぞれの周波数により決定されるそれぞれのビーム角度で上記入力ビームを複数の出力ビームに分割させるように選定されるそれぞれの上記周波数を有する少なくとも３つの周波数成分を含む。
【００１８】
本発明の一実施形態に従って、少なくとも１つの圧電トランスデューサが取り付けられた音響光学媒質に入射するように放射入力ビームを方向付ける段階を含む光学方法がさらに提供される。複数の周波数成分を有する駆動信号は、少なくとも１つの圧電トランスデューサに印加され、上記複数の周波数成分は少なくとも、上記音響光学媒質に、第１および第２基本周波数により決定されるそれぞれのビーム角度で上記入力ビームを第１および第２出力ビームに分割させるように選定されるそれぞれの第１および第２基本周波数にある第１および第２基本成分と、上記音響光学媒質内で上記基本周波数のそれぞれの倍数で調和波をキャンセルするように選択されるそれぞれの振幅および位相を有する１または複数の高調波周波数成分とを含む。
【００１９】
本発明は、図面とひとまとめにした以下の本発明の実施形態の詳細な説明からより完全に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に従ったマルチビーム偏向システムの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に従った、複数の出力ビームの生成に用いられる音響光学デフレクタの概略断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に従った、トランスデューサのフェーズドアレイにより駆動される音響光学デフレクタの概略断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に従った音響光学デフレクタ用のマルチ周波数駆動回路を概略的に示すブロック図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に従ったマルチビーム音響光学デフレクタの出力ビーム間の強度のばらつきを概略的に示すプロットである。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態に従ったマルチビーム音響光学デフレクタの出力ビーム間の強度のばらつきを概略的に示すプロットである。
【図５Ｃ】本発明の一実施形態に従ったマルチビーム音響光学デフレクタの出力ビーム間の強度のばらつきを概略的に示すプロットである。
【図５Ｄ】本発明の一実施形態に従ったマルチビーム音響光学デフレクタの出力ビーム間の強度のばらつきを概略的に示すプロットである。
【図５Ｅ】本発明の一実施形態に従ったマルチビーム音響光学デフレクタの出力ビーム間の強度のばらつきを概略的に示すプロットである。
【図６】本発明の一実施形態に従ったトランスデューサのアレイに適用される位相遅延を概略的に示すプロットである。
【図７】本発明の一実施形態に従って駆動される音響光学デフレクタの周波数スペクトルを概略的に示すプロットである。
【図８】本発明の一実施形態に従った、音響光学デフレクタからの複数の出力ビームの強度を均一化する方法を概略的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
概要  その高速性および角度範囲が理由で、音響光学デバイスは、単入力放射源を用いて複数の光放射ビームを生成し、偏向させるための魅力的な手段である。しかしながら、そのようなデバイスは、その大部分は変調器の音響光学応答における低回折効率および非線形性の問題に起因して、実際には広く採用されてこなかった。これらの非線形性の結果として、駆動周波数の高調波で、かつ、和および差の周波数で、音響光学変調器内に波が生成され、それにより、望ましくない回折次数にまでビーム出力が損なわれ、異なる出力ビームの出力レベルの制御が不十分になる。
【００２２】
本明細書において説明される本発明の実施形態はこれらの問題に対処しているので、音響光学デバイスが、高効率で、かつ出力ビームに分配される電力を精密に制御して複数の出力ビームを生成することが可能になる。開示される実施形態において、そのようなデバイスは、放射入力ビームを受け取る音響光学媒質と、音響光学媒質に取り付けられた少なくとも１つの圧電トランスデューサとを備える。駆動回路は、（複数の）圧電トランスデューサに、新規かつ有利な特性を有する複数の周波数成分を含む駆動信号を印加する。開示される実施形態において、駆動信号は、それぞれの基本周波数にある複数の基本成分を含む。それぞれの基本周波数は、音響光学媒質に、対応する基本周波数により決定されるそれぞれのビーム角度で入力ビームを複数の出力ビームに分割させるように選定される。駆動信号におけるこれらの周波数は、出力ビームを誘導すべく変調され得る。
【００２３】
いくつかの実施形態において、非線形性から生じる上記で説明される問題を無くすべく、駆動信号は、音響光学媒質において複数の基本周波数で調和波をキャンセルするように選択されるそれぞれの振幅および位相を有する高調波周波数成分も含む。結果として、そうしないとそのような調和波に起因して望ましくない角度の寄生ビームとなって損なわれるであろう、入力ビームからのエネルギーは、代わりに、所望の出力ビームに振り向けられる。
【００２４】
追加でまたは代替的に、この種の信号キャンセレーション技術を適用して、基本周波数の和および差に対応する角度での寄生回折が抑制され得る。基本周波数が均等に離れている場合、しかしながらまたは無作為に離れている場合でも、特定の和および差の周波数は、基本周波数の１または複数に一致し得る。これは、制御が困難な出力ビーム間の振幅のばらつきをもたらす。和および差の周波数が確実に基本周波数から十分に離れているようにすべく、本発明のいくつかの実施形態において、基本周波数は、２組の周波数が同じ距離だけ離れていないゴロム定規を定義するように選択される。
【００２５】
いくつかの実施形態において、複数の圧電トランスデューサのアレイが、音響光学媒質に取り付けられ、フェーズドアレイとして駆動される。この目的で、駆動回路は、上記で説明されるとおり様々な周波数にあり、複数のトランスデューサのそれぞれでの異なる周波数成分について異なるそれぞれの位相オフセットを有する、成分、を含む駆動信号を印加する。これらの位相オフセットは典型的に、異なる周波数にある音波が異なるそれぞれの波面角度で音響光学媒質を伝搬するように選択される。波面角度は、異なるそれぞれのビーム角度の複数の出力ビームがこれらのビーム角度でそれぞれのＢｒａｇｇ条件を満たすように（位相オフセットを適切に選択することにより）選択され得る。 システムの説明
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態に従ったマルチビーム偏向システム２０の概略図である。レーザー２２などの放射源は、可視光、紫外光または赤外光を含み得る、パルス性または連続的な光放射単入力ビーム２３を放射する。入力ビーム２３は、音響光学デフレクタ２４に入射する。音響光学デフレクタ２４は、入力ビームを複数の出力ビーム３０に分割する。駆動回路２８（単に「ドライバ」とも称される）は、マルチ周波数駆動信号を１または複数の圧電トランスデューサ２６に印加する。圧電トランスデューサ２６は、入力ビームを複数の出力ビーム３０に分割する音響光学媒質内に音波を生成すべく、デフレクタ２４を駆動する。デフレクタ２４は、クォーツ、二酸化テルル（ＴｅＯ２）、ゲルマニウム、または溶融石英ガラスもしくはカルコゲナイドガラス等のガラス材料、などの結晶材料を含む、当技術分野において公知の任意の適切な音響光学媒質を備え得る。結晶媒質を特定の好ましい結晶方向に沿って切断して、例えば音速および複屈折に関して、所望の音響光学特性を取得し得る。トランスデューサ２６は同様に、ニオブ酸リチウムなどの、典型的には金属接合層を介して音響光学媒質に取り付けられる任意の適切な１または複数の圧電材料を含み得る。駆動回路２８、および駆動回路２８が生成する駆動信号の動作の詳細は、下記の図面および以下の説明において示される。 
【００２７】
図示される実施形態において、スキャンミラー３２は、スキャンレンズ３４を介し、目標表面３６に対して出力ビーム３０をスキャンする。この種の構成は、マルチビームレーザーによる穴あけおよび印刷など、様々な適用例において用いられ得る。本図には単一のミラー３２のみが示されているが、代替的な実施形態（不図示）では、一緒にまたは単独でスキャンされ得る二軸ミラー、および／または当技術分野において公知の任意の他の適切な種類のビームスキャナを採用してもよい。代替的な実施形態において、入力ビーム２３を一方が第１方向に分離される複数の出力ビームに分割し、他方がその複数のビームを直交方向にスキャンする２つの音響光学デフレクタが直列に配置され得る。全てのそのような実施形態は、本明細書において説明されるマルチ周波数駆動スキームを利用し得、本発明の範囲内にあるものとみなされる。
【００２８】
図２は、本発明の一実施形態に従った音響光学デフレクタ２４の概略断面図である。本図は、駆動回路２８および圧電トランスデューサ２６により提供されるマルチ周波数駆動の効果および動作を示す。駆動回路２８からのマルチ周波数駆動信号は、圧電トランスデューサ２６に複数の駆動周波数で音波を生成させる。音波は、デフレクタ２４内の音響光学媒質を伝搬する。異なる駆動周波数のそれぞれは、対応する空間周波数で結晶内に音響光学回折格子を構築する。すなわち、結晶は、異なる空間周波数の複数の重畳格子を含有する。
【００２９】
入力ビーム２３がデフレクタ２４に入射した場合、デフレクタ内の格子のそれぞれは、格子周波数に応じて、入力ビームを異なる角度で回折させる。したがって、デフレクタ２４は、異なる周波数ｆ１，ｆ２，…に対応する異なる角度θ１,θ2, …で入力ビーム２３を複数の出力ビーム３０に分割する。光学部品３４は、出力ビームを集束させて、目標表面３６にスポット１，２…の対応するアレイを形成する。対応する周波数で信号の振幅を変調させることにより、入力ビーム２３のパルスと適切に同期させたうえで、駆動回路２６は、入力ビームの各パルスにより生成された対応する出力ビーム３０の強度を制御し得る。より具体的には、駆動回路２８は、各パルスで生成する出力ビーム３０の組み合わせを選択すべく、対応する周波数成分を開放および遮断し得る。追加でまたは代替的に、駆動回路２６は、対応する角度θ１，θ２，…を変調すべく成分周波数ｆ１，ｆ２，…を変調し得るので、表面３６上でのスポットの位置を変更し得る。
【００３０】
図３は、本発明の一実施形態に従った、デフレクタの音響光学媒質に取り付けられたトランスデューサ４０のフェーズドアレイを備える音響光学デフレクタ２４の概略断面図である。先行する図ではトランスデューサ２６が単体のブロックとして示されているが、実際には、本発明の実施形態は全て、トランスデューサ４０のアレイを用いて、この手法で実施され得る。
【００３１】
駆動回路２８は概念上、周波数発生器４２を備えるものとして図示される。周波数発生器４２は、それぞれの位相シフタ４４を通じてトランスデューサ４０を駆動する。これにより、信号は、異なるそれぞれの位相オフセットでトランスデューサに供給される。結果として、デフレクタ２４の音響媒質を伝搬する音波４６の波面は、トランスデューサ４０が取り付けられた媒質の面と平行ではなくなる。波面角度は典型的に、入力ビーム２３と波面との間の角度θが所与の駆動周波数についてＢｒａｇｇ条件、すなわち、ｓｉｎθ＝ｎλ／２ｄを満たすよう位相シフタ４４を適切に設定することにより選択される。式中、λは入力ビームの波長であり、ｎは回折次数（典型的にはｎ＝１）であり、ｄは所与の周波数の音波の波長である。このように波面角度を選択することにより、デフレクタ２４による回折の効率が、特に、パッシブ遅延線が位相差と十分に適合し得ないｆ０（隣接するチャネル間の位相差がゼロである周波数）から離れた周波数で向上する。隣接するトランスデューサ間の位相オフセットの設定の基準は、図６を参照して以下でさらに説明される。
【００３２】
本明細書に開示される実施形態において、駆動回路２８は、複数の異なる周波数にある周波数成分を有するそれぞれの駆動マルチ周波数信号を圧電トランスデューサ４０に印加する。これらの周波数のそれぞれについて、Ｂｒａｇｇ条件は異なる回折角度をもたらす。よって、全ての周波数でのデフレクタ２４の最適性能のために、位相シフタ４４は、トランスデューサ４０のそれぞれでの各周波数について異なる位相オフセットを適用する。結果的に、各周波数の音波４６は、対応する出力ビーム３０の対応する周波数ｆ１，ｆ２，…、および偏向角度θ１，θ２，…についてそれぞれのＢｒａｇｇ条件を満たすように選択される異なるそれぞれの波面角度で音響光学媒質を伝搬する。
【００３３】
図４は、本発明の一実施形態に従った音響光学デフレクタ２４の駆動回路２８の機能構成要素を概略的に示すブロック図である。駆動回路２８のデジタル構成要素は典型的に、プログラマブルゲートアレイ内など、ハードワイヤードロジック内またはプログラマブルロジック内に実装され得る。概念上の明確性のために図４のブロックは別個の構成要素として示されているが、実際には、これらの構成要素の機能は、単一のロジックデバイスにまとめられ得る。代替的に、回路２８のデジタル構成要素の少なくともいくつかは、コンピュータまたは専用マイクロプロセッサで動作するソフトウェアに実装され得る。
【００３４】
周波数選定ブロック５０は、対応する偏向角度θ１，θ２，…で出力ビーム３０を生成すべく、デフレクタ２４を駆動する際に印加される複数の基本周波数ｆ１，ｆ２，…を選定する。出力ビームの角度が（図１に示されるシステム２０におけるように）横断的にスキャンされる場合、ブロック５０は、これらの周波数のそれぞれを最大で±Δｆの量だけ継時的に変調するようプログラムされ得、最大±Δθの各ビームの角度スキャンをもたらす。したがって、典型的には、ブロック５０は一連の周波数ベクトルを生成する。各ベクトルは、対応する角度｛θｉ＋δθｉ｝でｍ個の出力ビーム３０を生成すべく特定の時刻にデフレクタ２４に印加されるｍ個の基本周波数値｛ｆｉ＋δｆｉ｝を有する。式中、δｆｉおよびδθｉはそれぞれ、範囲±Δｆおよび±Δθ内の周波数のばらつきおよび角度のばらつきである。実際には、システム２０の全周波数範囲ΔＦにＮｍａｘ個の別個の出力ビームが存在し得る。Ｎｍａｘ＝ΔＦ・Ｄ／Ｖｓである（式中、Ｄは光学開口であり、Ｖｓは音響媒質内の音速である）。周波数シフト±Δｆは、２つの隣接する周波数間の範囲である（ΔＦ＝２Δｆ・Ｎｍａｘ）。典型的に、存在し得るＮｍａｘ個のビームのアレイ内でｍ個のサブビームが選定される。
【００３５】
図５Ａ〜５Ｅは、本発明の複数の実施形態に従って生成される、音響光学デフレクタ２４の出力ビーム３０間の強度のばらつきを概略的に示すプロットである。これらのプロットは、出力ビームのそれぞれの強度に対する、デフレクタ２４における周波数の非線形性の効果を示す。図において、効果は、出力ビームの平均強度に対する出力ビームの強度の変動量（標準偏差（ＳＴＤ））間の比率に関して、縦軸に定量化されている。縦軸は、周波数選定ブロック５０により様々な周波数選定スキームで生成される基本周波数を示す。その全てが１０個の基本周波数を含む。代替的に、より多い、またはより少ない数の基本周波数が用いられ得る。プロットにおける変動量は、選択された周波数の集合について、その集合の各周波数に対応付けられた無作為に選択された位相でビーム強度を数多く試験することにより得られた。
【００３６】
図５Ａの棒６２は、隣接する周波数間に相対的な小さな間隔（約２ＭＨｚ）があり、均等に離された基本周波数の集合が用いられた場合の強度分散を示す。異なる周波数の間の和および差の効果により、他の周波数を犠牲にしていくつかの周波数の強調がもたらされる。これにより、出力ビーム３０の相対強度は、１００％ほども広くばらつく。この種の制御されない強度のばらつきは、マルチビームの多くの産業上の適用例において不適切である。この問題の深刻さは、図５Ｂに示されるように約６ＭＨｚの間隔で周波数を棒６４により示されるようにより離れて分散させることにより低減され得るが、ビーム間の実質的な強度のばらつきは依然として残る。
【００３７】
図５Ｃおよび５Ｄの棒６６および６８は、基本周波数が有効範囲（本例では６０〜１２０ＭＨｚ）に任意の間隔で分散された別のアプローチを示す。このアプローチにより出力ビーム３０間の強度分散がおおよそ２０％未満に低減されるが、このばらつきレベルは依然として、精密な適用例には高過ぎる。
【００３８】
図５Ｅの棒７０により示されるスキームにおいて、基本周波数は、ゴロム定規を定義するように選択される。これは、いずれの２組の周波数も同じ距離離れていないことを意味する。定規は、ΔＦ／（Ｎｍａｘ−１）だけ離れて配置されたシステム２０のＮｍａｘ個の有効分解点に対して定義される。この周波数の分布が理由で、所与の一組の基本周波数の和および差は、任意の他の一組の基本周波数のそれぞれの和または差とは一致しないことになり、形式２・ｆ１−ｆ２またはｆ１＋ｆ２−ｆ３の基本周波数の組み合わせは、任意の他の基本周波数とは一致しないことになるが、むしろ棒７０間の間隔内に入ることになる。よって、図５Ｅに示されるように、出力ビーム３０間の強度のばらつきは、おおよそ２％未満である。これはＮｍａｘ個の有効出力ビームから選定された１０個のビームの定規の一例に過ぎず、他のｍ個のビームの定規は、これらの基準を満たすように異なる定規周波数分布で定義され得る。さらに、音響光学デフレクタ２４における、定規周波数の和および差の周波数の寄生波は、これらの周波数の寄生波をキャンセルするように選択されるそれぞれの振幅および位相を有する和および差の周波数の周波数成分を加えることにより、以下に説明される高調波キャンセレーション技術に類似する手法でキャンセルされ得る。
【００３９】
ここで図４に戻ると、ブロック５０により選定される周波数の集合は、高調波キャンセレーションブロック５２により追加される。上記で説明されるとおり、デフレクタ２４の音響光学媒質の非線形性により、基本周波数の倍数の調和波が発生し、基本周波数間の和および差により与えられる中間周波数でも波が発生し得る。これらの非線形成分はデフレクタ２４の性能に寄生効果を及ぼす。これは、入力ビーム２３のエネルギーの一部分を望ましくない角度で回折させる格子成分をこれらの非線形成分がデフレクタ内に生成するからである。
【００４０】
ブロック５２は、ブロック５０により生成される周波数ベクトルに補正用高調波周波数成分を加えることにより、この問題に対処する。これらの補正成分のそれぞれの振幅および位相は、音響光学媒質内の寄生（調和ならびに和／差の）波をキャンセルするように選択される。具体的には、ブロック５２は、寄生波の期待振幅および期待位相を計算し、寄生周波数で同じ振幅であるが位相が反対である補正成分を加える。補正成分の振幅および位相は、デフレクタ２４の挙動の数学的モデルに基づいて先験的に計算されてもよく、経験的に設定されてもよい。いずれの場合も、最終的な結果として、音響光学媒質において格子成分の振幅が寄生周波数で実質的に低減することになり、したがって、出力ビーム３０への入力ビームのエネルギーのより大きい部分が所望の角度方向に分岐することになる。
【００４１】
位相調整ブロック５４は、ブロック５０および５４により提供される周波数成分に対応する時間領域サンプルの複数のストリームを生成する。各ストリームは、トランスデューサ４０のそれぞれに方向付けられており、同じ周波数成分を含有するが、異なるそれぞれの位相オフセットを有する。これらの位相オフセットは、デフレクタ２４における各周波数での音波４６の所望の波面角度に従って選択される。典型的には、サンプルストリーム間の相対位相オフセットは、周波数範囲全体にわたって均一なのではなく、むしろ、上記で説明されるように各周波数でＢｒａｇｇ条件を満たすべく、波面角度が同様に周波数と共に増大するように、周波数と共に増大する。
【００４２】
具体的には、ブロック５４は、以下の公式に従って、異なる周波数で位相オフセットを設定し得る。
【数１】
0006652559.tif 000002
【００４３】
この式において、Δφ（ｆ）は周波数ｆでのブロック５４の２つの隣接する出力チャネル間の位相差であり、Ｓは隣接するトランスデューサ４０の中心間の距離であり、λは光学ビームの波長であり、Ｖｓは音響光学媒質内での音響速度であり、ｆ０は隣接するチャネル間にゼロ位相差を与え、光学出力ビームについてのＢｒａｇｇ条件を満たす印加周波数である。
【００４４】
図６は、本発明の一実施形態に従った、ブロック５４によりトランスデューサ４０に適用される位相遅延を概略的に示すプロットである。図の曲線７２は、ｆ０＝２００ＭＨｚとした周波数の関数としての実際に測定された位相遅延を表す。比較のために、線７４は、固定された１メートルの遅延線についての、周波数の関数としての位相遅延を示す。ブロック５４により提供される周波数に依存した位相調整の利益は、特に高周波数で顕著である。
【００４５】
図４に戻ると、ブロック５０、５２および５４は、上記で説明されるように、典型的にはデジタルロジックおよび／またはソフトウェアに実装される。ブロック５４からのデジタルサンプルストリームは、マルチチャネルデジタル／アナログコンバータ５６のそれぞれのチャネルに入力される。マルチチャネルデジタル／アナログコンバータ５６は、トランスデューサ４０を駆動するための対応する出力信号を生成する。周波数成分および位相オフセットが適切に選択されたものと仮定すると、音響光学媒質内での非線形処理により生成される寄生波が抑制されつつ、トランスデューサがデフレクタ２４内に異なる基本周波数かつ異なる波面角度の音波の重ね合わせを生成することになる。
【００４６】
図７は、本発明の複数の実施形態に従って駆動された場合の音響光学デフレクタ２４の周波数スペクトルを概略的に示すプロットである。具体的には、このプロットは、デフレクタの駆動周波数の関数としてのデフレクタの回折効率（すなわち、所望の角度で回折された入力ビーム２３からの有効エネルギーの割合）を示す。
【００４７】
第１曲線８０は、高調波キャンセレーションがなく、固定された遅延線により設定されたトランスデューサ４０間の位相遅延がある（すなわち、ブロック５２および５４が動作していない）状態でデフレクタ２４が駆動された場合の基線回折効率を示す。第２曲線８２は、より高い周波数で、それだけではないが主に回折効率を向上させる、位相調整（ブロック５４）による波面角度調整の効果を示す。第３曲線８４は、ブロック５２による有効高調波キャンセレーションに起因する、主に低周波数での効率の向上を示す。最終的な結果として、デフレクタ２４の有効帯域幅がおおよそ５０％向上する。
【００４８】
図８は、本発明の一実施形態に従った音響光学デフレクタ２４からの出力ビーム３０間の強度の均一化の方法を概略的に示すフローチャートである。レーザー印刷およびレーザーマシニングなどのシステム２０の多くの適用例において、出力ビーム３０が（予め定められた許容差内で）等しいそれぞれの強度を有することは重要である。図８の方法は、この基準を満たすべく、駆動信号の周波数成分の相対振幅を設定する際にドライバ２８により適用され得る。これらの設定は算出されたモデルに基づいて先験的に行われ得るが、実際には、較正フェーズにおける本均一化アルゴリズムへの入力として適切な測定デバイス（例えば、不図示のカメラ）を用いて、生成された出力ビーム３０の実強度を測定することが概して好ましい。
【００４９】
図８の方法は、定規周波数の集合外の可能な駆動周波数の各非空部分集合について実行され得る。そのような各部分集合について、一連の解が生成される。各解は、反復処理において、前の解により生成されたビームよりもわずかに強い強度を有する、均一強度の出力ビームの集合を生成する。換言すれば、それぞれの連続する解は、前の解を始点として用いる。強度は、その回折効率に関して表され、（連続する反復処理の）目標効率Ｅのリストは、認められる解許容差Δと共に、その処理への入力として提供される。
【００５０】
算出は、駆動信号の周波数成分を等しい小さな振幅に設定したうえで、最小目標強度（または効率）で開始する。駆動回路２８は、ｍ個の異なる周波数成分のｍ個の振幅Ｘ０のベクトルを有する駆動信号を印加する。測定デバイスは、測定ステップ９０で、ｍ個の出力ビーム３０のそれぞれの光学強度のベクトルＭを測定する。プロセッサ（不図示）は、Ｍの（すなわち、全てのビームの）平均効率Ｍａｖｇを計算し、効率評価ステップ９２で、Ｍの効率のそれぞれのＭａｖｇからの偏差を評価する。
【００５１】
ステップ９２で計算された最大偏差がΔより大きい場合、増分測定ステップ９４で、入力振幅を［Ｘ０・（１＋δ）］に設定して追加の測定値Ｍｐが取得され、入力振幅を［Ｘ０・（１−δ）］に設定して別の測定値Ｍｍが取得される（式中、δは小さな増分であり、測定処理におけるノイズの量によって決まる。例えば、δ＝０．０５）。プロセッサはその後、モデル化ステップ９６で、測定された強度（Ｍｐ、Ｍｍ）およびＸ０からの相対的変化を所与として、各ビームに対して別々に線形モデルを当てはめ、各ビームｉについてモデルを解いて、目標効率Ｅを生成するはずの相対的変化ｕｉを求める（代替的に、より多い数の測定値をステップ９４で取得してもよく、プロセッサはその後、二次モデルなどのより高い次数のモデルを計算してもよい）。全ての算出された変化ｕｉのベクトルとなるＵを取得して、プロセッサは、振幅更新ステップ９８で、ベクトル
【数４】
0006652559.tif 000003
を計算する（各ビームについて別々に乗算が行われる）。計算結果は、ステップ９０の間、次の反復用の振幅ベクトルＸ０として用られる。
【００５２】
Ｍの測定された強度のＭａｖｇからの最大偏差がΔ未満であることがステップ９２で分かった場合、プロセッサは、効率評価ステップ１００で、現在の解Ｘ０を確認して、現在の反復についてＭが目標効率Ｅからの許容差Δ以内であるかどうかを判定する。解がＥからの許容差Δ以内でなかった場合には、現在の振幅ベクトルＸ０は、振幅更新ステップ１０２で、例えば値
【数２】
0006652559.tif 000004
に従って更新される（代替的に、Ｅ／Ｍａｖｇの異なる指数などの他の更新因子がこのステップで用いられてもよい。）。この処理はその後、ステップ９０に再び戻る。
【００５３】
ＭがＥのΔ以内であることがステップ１００で分かった場合、プロセッサは、リスト確認ステップ１０４で、目標効率Ｅのリスト全体に到達したかどうかを確認する。そうでなかった場合、効率更新ステップ１０６で、現在のベクトルＸ０は先行するステップを通して次の反復の始点になり、Ｅはリストの次の目標効率に設定される。リスト中の最後の効率の値に到達した場合、均一化処理は、終了ステップ１０８で終了する。しかしながら、非現実的な目標効率が選択された場合、この処理は、ステップ１０８に到達する前に失敗し得る。
【００５４】
上記で説明される実施形態が例として挙げられていること、および本発明が特に本明細書の上記で示され説明されたことに限定されない旨が理解されよう。むしろ、本発明の範囲は、本明細書の上記で説明された様々な特徴の組み合わせおよび部分的組み合わせの両方、ならびに当業者であれば前述の説明を読んで想到するであろう、従来技術に開示されていないそれらの変形および修正を含む。本明細書によれば、以下の各項目に記載の事項もまた開示される。
［項目１］
音響光学媒質と、
前記音響光学媒質に取り付けられた複数の圧電トランスデューサのアレイと、
それぞれの駆動信号を前記複数の圧電トランスデューサに印加すべく連結された駆動回路であって、それぞれの前記駆動信号は少なくとも、異なるそれぞれの第１および第２周波数にあり、かつ、前記複数の圧電トランスデューサのそれぞれでの第１および第２周波数成分について異なるそれぞれの位相オフセットを有する、第１および第２周波数成分、を含む、駆動回路と
を備える光学装置。
［項目２］
前記第１および第２周波数でのそれぞれの前記位相オフセットは、前記第１および第２周波数にある音波が異なるそれぞれの第１および第２波面角度で前記音響光学媒質を伝搬するように選択される、項目１に記載の装置。
［項目３］
前記音響光学媒質は、放射入力ビームを受け取り、前記第１および第２周波数により決定されるそれぞれの第１および第２ビーム角度で前記放射入力ビームを少なくとも第１および第２出力ビームに分割し、前記第１および第２波面角度は、前記第１および第２ビーム角度でそれぞれのＢｒａｇｇ条件を満たすように選択される、項目２に記載の装置。
［項目４］
前記駆動回路により印加される前記駆動信号は少なくとも、第３周波数にあり、前記第１および第２周波数成分とは異なる位相オフセットを有する、第３周波数成分、をさらに含む、項目１から３のいずれか一項に記載の装置。
［項目５］
前記少なくとも第１、第２および第３周波数は、ゴロム定規を定義する、項目４に記載の装置。
［項目６］
前記駆動回路により印加される前記駆動信号は、前記第１および第２周波数成分の少なくとも１つに起因して前記音響光学媒質内で前記第１および第２周波数の少なくとも１つの倍数で生成された調和波をキャンセルするように選択されるそれぞれの振幅および位相を有する１または複数の高調波周波数成分をさらに含む、項目１から５のいずれか一項に記載の装置。
［項目７］
前記音響光学媒質に入射するように放射入力ビームを方向付ける放射源を備え、前記音響光学媒質は、前記少なくとも第１および第２周波数成分のそれぞれの前記周波数により決定されたそれぞれのビーム角度で前記放射入力ビームを複数の出力ビームに分割する、項目１から６のいずれか一項に記載の装置。
［項目８］
前記駆動信号の前記少なくとも第１および第２周波数成分は、前記複数の出力ビームが等しいそれぞれの強度を有するように選択される異なるそれぞれの振幅を有する、項目７に記載の装置。
［項目９］
放射入力ビームを受け取る音響光学媒質と、
前記音響光学媒質に取り付けられた少なくとも１つの圧電トランスデューサと、
少なくとも３つの周波数成分を含む駆動信号を前記少なくとも１つの圧電トランスデューサに印加するよう連結された駆動回路であって、前記少なくとも３つの周波数成分は、ゴロム定規を定義し、かつ、前記音響光学媒質に、それぞれの周波数により決定されるそれぞれのビーム角度で前記放射入力ビームを複数の出力ビームに分割させるように選定されるそれぞれの周波数を有する、駆動回路と
を備える光学装置。
［項目１０］
前記駆動回路により印加される前記駆動信号は、前記音響光学媒質内で前記少なくとも３つの周波数成分のそれぞれの前記周波数の少なくとも１つの倍数で生成された調和波をキャンセルするように選択されるそれぞれの振幅および位相を有する１または複数の高調波周波数成分をさらに含む、項目９に記載の装置。
［項目１１］
前記駆動信号の前記少なくとも３つの周波数成分は、前記複数の出力ビームが等しいそれぞれの強度を有するように選択される異なるそれぞれの振幅を有する、項目９または１０に記載の装置。
［項目１２］
放射入力ビームを受け取る音響光学媒質と、
前記音響光学媒質に取り付けられた少なくとも１つの圧電トランスデューサと、
複数の周波数成分を含む駆動信号を前記少なくとも１つの圧電トランスデューサに印加するよう連結された駆動回路であって、前記複数の周波数成分は少なくとも、前記音響光学媒質に、第１および第２基本周波数により決定されるそれぞれのビーム角度で前記放射入力ビームを第１および第２出力ビームに分割させるように選定されるそれぞれの第１および第２基本周波数にある第１および第２基本成分と、前記音響光学媒質内で前記基本周波数のそれぞれの倍数で調和波をキャンセルするように選択されるそれぞれの振幅および位相を有する１または複数の高調波周波数成分とを含む、駆動回路と
を備える光学装置。
［項目１３］
複数の圧電トランスデューサのアレイが取り付けられた音響光学媒質に入射するように放射入力ビームを方向付ける段階と、
前記音響光学媒質に、異なるそれぞれの第１および第２周波数により決定されるそれぞれのビーム角度で前記放射入力ビームを少なくとも第１および第２出力ビームに分割させるようにそれぞれの駆動信号を前記複数の圧電トランスデューサに印加する段階であって、それぞれの前記駆動信号は少なくとも、前記異なるそれぞれの第１および第２周波数にあり、かつ、前記複数の圧電トランスデューサのそれぞれでの第１および第２周波数成分について異なるそれぞれの位相オフセットを有する、第１および第２周波数成分、を含む、印加する段階と
を備える光学方法。
［項目１４］
前記第１および第２周波数でのそれぞれの前記位相オフセットは、前記第１および第２周波数にある音波が異なるそれぞれの第１および第２波面角度で前記音響光学媒質を伝搬するように選択される、項目１３に記載の方法。
［項目１５］
前記第１および第２波面角度は、前記第１および第２周波数により決定されるそれぞれの前記ビーム角度でそれぞれのＢｒａｇｇ条件を満たすように選択される、項目１４に記載の方法。
［項目１６］
それぞれの前記駆動信号を印加する前記段階は、第３周波数にあり、前記第１および第２周波数成分とは異なる位相オフセットを有する少なくとも第３周波数成分を印加する段階をさらに有する、項目１３から１５のいずれか一項に記載の方法。
［項目１７］
前記少なくとも第１、第２および第３周波数は、ゴロム定規を定義する、項目１６に記載の方法。
［項目１８］
それぞれの前記駆動信号を印加する前記段階は、前記第１および第２周波数成分の少なくとも１つに起因して前記音響光学媒質内で前記第１および第２周波数の少なくとも１つの倍数で生成された調和波をキャンセルするように選択されるそれぞれの振幅および位相を有する１または複数の高調波周波数成分を印加する段階をさらに有する、項目１３から１７のいずれか一項に記載の方法。
［項目１９］
前記駆動信号を印加する前記段階は、前記少なくとも第１および第２出力ビームが等しいそれぞれの強度を有するように選択される異なるそれぞれの振幅を有するよう前記駆動信号の前記少なくとも第１および第２周波数成分を設定する段階を有する、項目１３から１８のいずれか一項に記載の方法。
［項目２０］
少なくとも１つの圧電トランスデューサが取り付けられた音響光学媒質に入射するように放射入力ビームを方向付ける段階と、
駆動信号を前記少なくとも１つの圧電トランスデューサに印加する段階であって、前記駆動信号は、ゴロム定規を定義し、かつ、前記音響光学媒質に、それぞれの周波数により決定されるそれぞれのビーム角度で前記放射入力ビームを複数の出力ビームに分割させるように選定されるそれぞれの周波数を含む少なくとも３つの周波数成分を有する、印加する段階と
を備える光学方法。
［項目２１］
前記駆動信号を印加する前記段階は、前記音響光学媒質内で前記少なくとも３つの周波数成分のそれぞれの前記周波数の少なくとも１つの倍数で生成された調和波をキャンセルするように選択されるそれぞれの振幅および位相を有する１または複数の高調波周波数成分を印加する段階をさらに有する、項目２０に記載の方法。
［項目２２］
前記駆動信号を印加する前記段階は、前記複数の出力ビームが等しいそれぞれの強度を有するように選択される異なるそれぞれの振幅を有するよう前記駆動信号の前記少なくとも３つの周波数成分を設定する段階を有する、項目２０または２１に記載の方法。
［項目２３］
少なくとも１つの圧電トランスデューサが取り付けられた音響光学媒質に入射するように放射入力ビームを方向付ける段階と、
複数の周波数成分を含む駆動信号を前記少なくとも１つの圧電トランスデューサに印加する段階であって、前記複数の周波数成分は少なくとも、前記音響光学媒質に、第１および第２基本周波数により決定されるそれぞれのビーム角度で前記放射入力ビームを第１および第２出力ビームに分割させるように選定されるそれぞれの第１および第２基本周波数にある第１および第２基本成分と、前記音響光学媒質内で前記基本周波数のそれぞれの倍数で調和波をキャンセルするように選択されるそれぞれの振幅および位相を有する１または複数の高調波周波数成分とを含む、印加する段階と
を備える光学方法。
【図１】
0006652559.tif 000005
【図２】
0006652559.tif 000006
【図３】
0006652559.tif 000007
【図４】
0006652559.tif 000008
【図５Ａ】
0006652559.tif 000009
【図５Ｂ】
0006652559.tif 000010
【図５Ｃ】
0006652559.tif 000011
【図５Ｄ】
0006652559.tif 000012
【図５Ｅ】
0006652559.tif 000013
【図６】
0006652559.tif 000014
【図７】
0006652559.tif 000015
【図８】
0006652559.tif 000016