JPS63202724A - Optical frequency shifter - Google Patents

Optical frequency shifter

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JPS63202724A
JPS63202724A JP3656087A JP3656087A JPS63202724A JP S63202724 A JPS63202724 A JP S63202724A JP 3656087 A JP3656087 A JP 3656087A JP 3656087 A JP3656087 A JP 3656087A JP S63202724 A JPS63202724 A JP S63202724A
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JP
Japan
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polarized light
light
frequency
optical
acousto
Prior art date
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Pending
Application number
JP3656087A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Motohito Hino
元人 日野
Yoshinori Bessho
別所 芳則
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Publication date
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Priority to US07/155,999 priority patent/US4852106A/en
Priority to FR8801918A priority patent/FR2611279A1/en
Priority to GB8803885A priority patent/GB2202959B/en
Publication of JPS63202724A publication Critical patent/JPS63202724A/en
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Abstract

PURPOSE:To generate a desired beat frequency by polarizing a 1st laser light of laser light which is emitted by a common layer light source and split into two by an acoustooptic modulating element and imposing frequency modulation, converting it to an optical path parallel to the optical axis through a convex lens, and mixing the light with the other laser light by an optical mixing means to cause interference. CONSTITUTION:The laser light from the laser light source 10 is split into two by a polarization beam splitter 12 to obtain a P polarized light Lp parallel to an incidence surface and an S polarized light Ls perpendicular to the incidence surface. Then the angle of polarization of, for example, a 2nd acoustooptic modulating element 24 is made constant, the set value in a setter 71 is varied, and the frequency of the P polarized light Lp of a 1st acoustooptica modulating element 24 and an angle of deflection are varied. Then the P polarized light Lp is passed through a convex lens 30 and converted into a deviation parallel to the optical axis K to generate a deviation parallel to the optical path of the S polarized light Ls. Then, this deviation is detected by a photosensor 46 and the optical axes of the P polarized light Lp and S polarized light Ls are aligned with each other to obtain the desired beat frequency.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、2種類の互いに異なる周波数の光を混合する
ことによりそれらの光の周波数よりも大幅に低いビート
周波数を発生させる光周波数シフタの改良に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to an improvement in an optical frequency shifter that generates a beat frequency significantly lower than the frequencies of two types of light by mixing two types of light with different frequencies. .

従来技術 光の周波数変化の検出には極めて応答性の高い光センサ
を用いることが必要であるため、そのような光の周波数
の変化を直接検出することは一般的には困難とされてい
る。このため、通常の光センサにより周波数変化が検出
可能な低いビート周波数を有する光を発生させることが
望まれる。
Prior Art Since it is necessary to use an optical sensor with extremely high responsiveness to detect changes in the frequency of light, it is generally considered difficult to directly detect such changes in the frequency of light. For this reason, it is desirable to generate light with a low beat frequency whose frequency change can be detected by an ordinary optical sensor.

これに対し、横ゼーマン型レーザ装置が考えられている
。これはレーザ管の軸方向に磁界を印加し、ゼーマン効
果に基づいて互いに1.8 M Hz離れた2種類の周
波数のレーザ光を同軸上に発生させることにより、それ
ら2種類のレーザ光の干渉によるビート周波数を有する
レーザ光を出力させるものである。
In contrast, a transverse Zeeman type laser device has been considered. This applies a magnetic field in the axial direction of the laser tube, and generates two types of laser beams with two frequencies 1.8 MHz apart from each other on the same axis based on the Zeeman effect, thereby preventing interference between the two types of laser beams. This outputs a laser beam having a beat frequency according to the following.

また、音響光学変調素子により偏向された光の周波数が
僅かにずれることを利用し、一対の音響光学変調素子を
それぞれ通過した光の干渉によるビート周波数を有する
レーザ光を発生させることが考えられている。たとえば
、第7図に示すように、レーザ光源100から出力され
たレーザ光は偏光ビームスプリッタ102によりP偏光
およびS偏光に2分され、P偏光は音響光学変調素子1
04により、またS偏光はミラー103を経て音響光学
変調素子105により、それぞれ偏向されるとともに偏
向角に応じた周波数シフトを受ける。
It has also been considered that by utilizing the slight deviation in the frequency of light deflected by an acousto-optic modulator, a laser beam having a beat frequency can be generated by interference of the lights that have passed through a pair of acousto-optic modulators. There is. For example, as shown in FIG. 7, the laser beam output from the laser light source 100 is split into two by the polarizing beam splitter 102 into P-polarized light and S-polarized light, and the P-polarized light is transmitted to the acousto-optic modulator 1.
04, the S-polarized light is deflected by the acousto-optic modulator 105 via the mirror 103, and undergoes a frequency shift according to the deflection angle.

このようにして周波数シフトを受けたP偏光はミラー1
06により反射されて偏光ビームスプリッタ108を通
過させられるとともに、S偏光は偏光ビームスプリンタ
108により反射される。そして、偏光ビームスプリッ
タ108では互いに異なる周波数シフトを受けた上記P
偏光およびS偏光が重ね合わされることにより合成され
、P偏光およびS偏光の干渉によるビート周波数を有す
るレーザ光が出力されるのである。
The P-polarized light that has undergone a frequency shift in this way is mirrored at mirror 1.
06 and passes through the polarizing beam splitter 108, and the S-polarized light is reflected by the polarizing beam splitter 108. Then, in the polarization beam splitter 108, the P
The polarized light and the S-polarized light are superimposed and synthesized, and a laser beam having a beat frequency due to the interference of the P-polarized light and the S-polarized light is output.

発明が解決すべき問題点 しかしながら、斯る従来の光周波数シフタでは、ビート
周波数を所望の値に変化させることが困難であった。す
なわち、前記横ゼーマン型レーザ装置では、ゼーマン効
果により発生させられる2種類の周波数のレーザ光の周
波数差が1.13MHzの固定値であるため、得られる
ビート周波数が一定の1.8MHzでしかなかった。ま
た、前記音響光学変調素子を利用した光周波数シフタで
は、音響光学変調素子において偏向角を変化させると、
P偏光およびS偏光相互の同軸関係が大幅に崩れて互い
の光軸に角度が形成される関係となるので、音響光学変
調素子から離隔する程P偏光およびS偏光相互を互いに
重ね合わすことが困難となる。このため、音響光学変調
素子における偏向角が固定されるので、一定のビート周
波数の光しか得られないのである。
Problems to be Solved by the Invention However, with such conventional optical frequency shifters, it is difficult to change the beat frequency to a desired value. That is, in the transverse Zeeman type laser device, the frequency difference between the laser beams of two different frequencies generated by the Zeeman effect is a fixed value of 1.13 MHz, so the beat frequency obtained is only a constant 1.8 MHz. Ta. Furthermore, in the optical frequency shifter using the acousto-optic modulator, when the deflection angle is changed in the acousto-optic modulator,
Since the coaxial relationship between the P-polarized light and the S-polarized light is significantly disrupted, and an angle is formed between their optical axes, it becomes difficult to superimpose the P-polarized light and the S-polarized light on each other as the distance from the acousto-optic modulator increases. becomes. Therefore, since the deflection angle in the acousto-optic modulator is fixed, only light with a constant beat frequency can be obtained.

問題点を解決するための手段 本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その要旨とするところは、2種類のレーザ光を混合する
ことにより得られるそれらレーザ光の周波数よりも低い
ビート周波数を変化させるための光周波数シフタであっ
て、(a)レーザ光源から出力されたレーザ光を第1レ
ーザ光および第2レーザ光に2分するビームスプリフタ
と、伽)光軸上に焦点を有し、その焦点を通る光の光路
をその光軸に平行な光路に変換する凸レンズと、(C)
前記第1レーザ光を前記焦点を中心として偏向させると
ともに、偏向された光の周波数を連続的に変化させる音
響光学変調素子と、(d)その音響光学変調素子により
偏向された第1レーザ光および前記第2レーザ光の光路
を一致させて相互干渉させることにより、その相互干渉
に起因するビート周波数を備えた合成光を発生させる光
混合手段とを、含むことにある。
Means for Solving the Problems The present invention has been made against the background of the above circumstances.
Its gist is that it is an optical frequency shifter for changing the beat frequency lower than the frequency of the laser beams obtained by mixing two types of laser beams; A beam splitter that splits the laser beam into two, a first laser beam and a second laser beam, and a) a beam splitter that has a focal point on the optical axis and converts the optical path of the light passing through the focal point into an optical path parallel to the optical axis. Convex lens and (C)
(d) a first laser beam deflected by the acousto-optic modulation element; The present invention further includes a light mixing means for generating a composite light having a beat frequency caused by the mutual interference by aligning the optical paths of the second laser light and causing mutual interference.

作用および発明の効果 このようにすれば、共通のレーザ光源から2分された一
方の第1レーザ光が音響光学変調素子により偏向され且
つ周波数変調されるとともに、このように偏向されたレ
ーザ光の光路が凸レンズによりその光軸に平行な光路に
変換される。そして、光混合手段により、上記第1レー
ザ光の光路と上記共通のレーザ光源から2分された他方
の第2レーザ光の光路とが互いに一致させられて、第1
レーザ光と第2レーザ光とが好適に混合されて相互の干
渉によるビート周波数が発生させられる。したがって、
上記音響光学変調手段により第1レーザ光の周波数を変
化させることにより上記ビート周波数を変化させて、所
望のビート周波数を得ることができる。
Operation and Effect of the Invention By doing this, one of the first laser beams split into two from a common laser light source is deflected and frequency-modulated by the acousto-optic modulation element, and the laser beam thus deflected is The optical path is converted by a convex lens into an optical path parallel to its optical axis. Then, by the light mixing means, the optical path of the first laser beam and the optical path of the other second laser beam divided into two from the common laser light source are made to coincide with each other.
The laser beam and the second laser beam are suitably mixed to generate a beat frequency due to mutual interference. therefore,
By changing the frequency of the first laser beam using the acousto-optic modulation means, the beat frequency can be changed to obtain a desired beat frequency.

ここで、前記ビームスプリッタには、好適には、レーザ
光をP偏光およびS偏光に2分する偏光ビームスプリッ
タが用いられる。
Here, the beam splitter is preferably a polarizing beam splitter that splits the laser beam into P-polarized light and S-polarized light.

また、前記音響光学変調素子は、たとえば、音響光学効
果を有する透明基板と、その透明基板に表面弾性波を付
与し、その表面弾性波に対応して透明基板内に形成され
る屈折率の周期的な粗密部分により形成される回折格子
に基づいて光を回折させる超音波振動子とを備え、その
超音波振動子から付与される表面弾性波の周波数変化に
伴って回折される光の周波数をシフトさせるとともに、
格子定数の変化によって回折(偏向)角度も変化させる
。通常、上記音響光学変調素子による偏向光は、ブラッ
グ回折の一次回折光が利用される。
In addition, the acousto-optic modulator includes, for example, a transparent substrate having an acousto-optic effect, a surface acoustic wave applied to the transparent substrate, and a period of refractive index formed in the transparent substrate corresponding to the surface acoustic wave. It is equipped with an ultrasonic transducer that diffracts light based on a diffraction grating formed by dense and dense parts, and the frequency of the diffracted light is adjusted as the frequency of the surface acoustic wave applied from the ultrasonic transducer changes. Along with shifting,
The diffraction (deflection) angle is also changed by changing the lattice constant. Usually, the first-order diffracted light of Bragg diffraction is used as the polarized light by the acousto-optic modulation element.

また、前記光混合手段には、好適には、前記第1レーザ
光と第2レーザ光とを同じ方向へ出力するための偏光ビ
ームスプリンタ或いはハーフミラ−と、その位置を移動
させて第1レーザ光および第2レーザ光の出力光軸を一
致させるための位置決め機構とから構成される。
Further, the light mixing means preferably includes a polarizing beam splinter or a half mirror for outputting the first laser beam and the second laser beam in the same direction, and a polarizing beam splinter or a half mirror for outputting the first laser beam and the second laser beam in the same direction, and a polarizing beam splinter or a half mirror for outputting the first laser beam and the second laser beam in the same direction, and a polarizing beam splinter or a half mirror for outputting the first laser beam and the second laser beam in the same direction, and a polarizing beam splinter or a half mirror for outputting the first laser beam and the second laser beam in the same direction, and a polarizing beam splinter or a half mirror for outputting the first laser beam and the second laser beam in the same direction, and a polarizing beam splinter or a half mirror for outputting the first laser beam and the second laser beam in the same direction, and a polarizing beam splinter or a half mirror for outputting the first laser beam and the second laser beam in the same direction. and a positioning mechanism for aligning the output optical axes of the second laser beam.

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
EXAMPLE Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail based on the drawings.

第1図において、レーザ光源10から放射されたレーザ
光は偏光ビームスプリッタ12において入射面に平行な
P偏光L9と入射面に垂直なS偏光り、とに2分される
。この入射面とは、入射光線、入射点の面法線、反射光
線若しくは屈折光線を含む平面である。偏光ビームスプ
リッタ12を透過したP偏光Lpは第1音響光学変調素
子14に入射させられる。第1音響光学変調素子14は
、音響光学効果を有する透明基板16と、この透明基板
16に表面弾性波を付与し、その表面弾性波に対応して
透明基板16内に形成される屈折率の周期的な粗密部分
により構成される回折格子に基づいて光を回折させる超
音波振動子18とを備えている。周波数コントローラ7
0は、設定器71の設定値に応答して、上記超音波振動
子18へ高周波駆動信号を供給するための発振器72の
発振周波数を変更し、超音波振動子18から付与される
表面弾性波の周波数を変化させてP偏光LPの周波数を
シフトさせるとともに、回折格子定数の変化によってP
偏光り、の回折(偏向)角度も変化させる。
In FIG. 1, laser light emitted from a laser light source 10 is split into two by a polarization beam splitter 12 into P-polarized light L9 parallel to the plane of incidence and S-polarized light perpendicular to the plane of incidence. This plane of incidence is a plane that includes the incident ray, the surface normal of the point of incidence, the reflected ray, or the refracted ray. The P-polarized light Lp transmitted through the polarization beam splitter 12 is made incident on the first acousto-optic modulation element 14. The first acousto-optic modulator 14 includes a transparent substrate 16 having an acousto-optic effect, a surface acoustic wave applied to the transparent substrate 16, and a refractive index formed in the transparent substrate 16 in response to the surface acoustic wave. It includes an ultrasonic transducer 18 that diffracts light based on a diffraction grating made up of periodic dense and dense parts. Frequency controller 7
0 changes the oscillation frequency of the oscillator 72 for supplying a high-frequency drive signal to the ultrasonic transducer 18 in response to the setting value of the setting device 71, and generates a surface acoustic wave applied from the ultrasonic transducer 18. By changing the frequency of P-polarized light LP, the frequency of P-polarized light LP is shifted, and by changing the diffraction grating constant,
It also changes the diffraction (deflection) angle of the polarized light.

前記偏光ビームスプリッタ12により反射されたS偏光
り、は、ミラー20.21、および22によって反射さ
れることにより第2音響光学変調素子24に入射させら
れる。第2音響光学変調素子24は、第1音響光学変調
素子14と同様に、音響光学効果を有する透明基板26
と、この透明基板26に表面弾性波を付与し、その表面
弾性波に対応して透明基板26内に形成される屈折率の
周期的な粗密部分により構成され−る回折格子に基づい
て光を回折させる超音波振動子28とを備えている。周
波数コントローラ74は、設定器75の設定値に応答し
て、上記超音波振動子28へ高周波駆動信号を供給する
ための発振器76の発振周波数を変更し、超音波振動子
28から付与される表面弾性波の周波数を変化させてS
偏光L1の周波数をシフトさせるとともに、回折格子定
数の変化によってS偏光り、の回折(偏向)角度も変化
させる。
The S-polarized light reflected by the polarization beam splitter 12 is reflected by mirrors 20, 21 and 22, and is made incident on the second acousto-optic modulator 24. Like the first acousto-optic modulator 14, the second acousto-optic modulator 24 includes a transparent substrate 26 having an acousto-optic effect.
A surface acoustic wave is applied to this transparent substrate 26, and light is emitted based on a diffraction grating formed in the transparent substrate 26 corresponding to the surface acoustic wave, which is made up of periodic dense and dense portions of refractive index. It is equipped with an ultrasonic transducer 28 that causes diffraction. The frequency controller 74 changes the oscillation frequency of an oscillator 76 for supplying a high frequency drive signal to the ultrasonic transducer 28 in response to the setting value of the setting device 75, and changes the oscillation frequency of the oscillator 76 for supplying a high frequency drive signal to the ultrasonic transducer 28, S by changing the frequency of elastic waves
The frequency of the polarized light L1 is shifted, and the diffraction (deflection) angle of the S-polarized light is also changed by changing the diffraction grating constant.

本実施例では、上記第1音響光学変調素子14の出射点
S、と第2音響光学変調素子24の出射点S2とが、凸
レンズ30の光軸に上に位置し且つ凸レンズ30の焦点
とそれぞれ一致するように、第1音響光学変調素子14
および第2音響光学変調素子24の相対位置が凸レンズ
30に対して決定されている。上記凸レンズ30は、第
1音響光学変調素子14の出射点S1および第2音響光
学変調素子24の出射点S2からマスク32および34
を通して入射するP偏光Ll、およびS偏光り。
In this embodiment, the emission point S of the first acousto-optic modulation element 14 and the emission point S2 of the second acousto-optic modulation element 24 are located above the optical axis of the convex lens 30 and are respectively at the focal point of the convex lens 30. In order to match, the first acousto-optic modulation element 14
And the relative position of the second acousto-optic modulator 24 with respect to the convex lens 30 is determined. The convex lens 30 is connected to the masks 32 and 34 from the emission point S1 of the first acousto-optic modulation element 14 and the emission point S2 of the second acousto-optic modulation element 24.
P-polarized light Ll incident through, and S-polarized light Ll.

をそれらの偏向角度に拘わらず光軸Kに平行な光路に変
換する。上記マスク32および34は、第1音響光学変
調素子14および第2音響光学変調素子24の一次回折
光をそれぞれ選択的に通過させるためのものである。
into an optical path parallel to the optical axis K, regardless of their deflection angle. The masks 32 and 34 are for selectively passing the first-order diffracted light from the first acousto-optic modulator 14 and the second acousto-optic modulator 24, respectively.

凸レンズ30により光軸Kに平行な光路に変換されたP
偏光LPは、ミラー36により反射されてビームスプリ
ンタ38へy方向から入射され、そこで透過且つ直進し
て次のビームスプリンタ40へ入射するビームと直角方
向へ反射されてX方向に沿って外部へ出力されるビーム
とに分割される。また、凸レンズ30により光軸Kに平
行な光路に変換されたS偏光り、は、ミラー42および
r43により反射されてビームスプリンタ38へX方向
から入射される。このS偏光り、も、ビームスプリッタ
38において直進してX方向に沿って外部へ出力される
ビームと直角方・向へ反射されて次のビームスプリッタ
4oへX方向から入射するビームとに分割される。
P converted into an optical path parallel to the optical axis K by the convex lens 30
The polarized light LP is reflected by the mirror 36 and enters the beam splinter 38 from the y direction, where it is transmitted, goes straight, is reflected in a direction perpendicular to the beam that enters the next beam splinter 40, and is output to the outside along the X direction. The beam is divided into two beams. Further, the S-polarized light, which is converted into an optical path parallel to the optical axis K by the convex lens 30, is reflected by the mirror 42 and r43 and enters the beam splinter 38 from the X direction. This S-polarized light is also split by the beam splitter 38 into a beam that travels straight and is output to the outside along the X direction, and a beam that is reflected in the right angle direction and enters the next beam splitter 4o from the X direction. Ru.

上記のようにビームスプリッタ4oへ入射されたP偏光
LPおよびS偏光り、は、それぞれX方向およびX方向
へ分割されるが、X方向へ出射されたP偏光り、および
S偏光り、の内、S偏光L8のみが偏光子45を通過し
て光センサ44へ到達し、そこで検出される。ビームス
プリッタ40からX方向へ出射されたP偏光り、および
S偏光L8は共に光センサ46により検出される。そし
て、上記ビームスプリッタ38.40、偏光子45、光
センサ44.46は、それらの相対位置が変化しないよ
うに、X方向駆動モータ48によりX方向へ移動させら
れ且つY方向駆動モータ5oによりX方向へ移動させら
れるX−Yテーブル52上に固定されている。ここで、
上記ビームスプリッタ38.40は所謂ハーフミラ−と
して知られるものであって、入射光の略半分の光量の光
を反射するとともに残りの光量の光を透過させる。
As described above, the P polarized light LP and S polarized light incident on the beam splitter 4o are split into the X direction and the , S-polarized light L8 passes through the polarizer 45 and reaches the optical sensor 44, where it is detected. Both the P-polarized light and the S-polarized light L8 emitted from the beam splitter 40 in the X direction are detected by the optical sensor 46. The beam splitter 38.40, polarizer 45, and optical sensor 44.46 are moved in the X direction by the X direction drive motor 48 and moved in the X direction by the Y direction drive motor 5o so that their relative positions do not change. It is fixed on an X-Y table 52 that can be moved in the direction. here,
The beam splitters 38 and 40 are known as so-called half mirrors, and reflect approximately half the amount of light of the incident light while transmitting the remaining amount of light.

偏光子45を通過したS偏光り、を検出するための光セ
ンサ44の受光面には、第2図に示すように、入射する
S偏光り、のX方向のずれを検出するための一対の検出
部54および56が所定距離離隔した状態で設けられて
いる。また、光センサ46の受光面にも、第3図に示す
ように、入射するP偏光り、およびS偏光り、のX方向
のずれを検出するための一対の検出部58および60が
設けられている。
As shown in FIG. 2, the light-receiving surface of the optical sensor 44 for detecting the S-polarized light that has passed through the polarizer 45 has a pair of sensors for detecting the deviation of the incident S-polarized light in the X direction. Detectors 54 and 56 are provided separated by a predetermined distance. Further, as shown in FIG. 3, the light receiving surface of the optical sensor 46 is also provided with a pair of detection sections 58 and 60 for detecting the deviation of the incident P-polarized light and S-polarized light in the X direction. ing.

上記光センサ44内の検出部54および56から出力さ
れた信号は差動増幅器62により差動増幅され、モータ
駆動回路64は差動増幅器62からの信号が小さくなる
方向へX−Yテーブル52を移動させるための駆動信号
をY方向駆動モータ50へ供給する。このため、何等か
の原因で第4図に示すようにS偏光り、の中心がずれた
場合には、x−Yテーブル52が自動的にX方向へ移動
させられて、第2図に示すようにS偏光り、の中心が光
センサ44の中心、すなわちその検出部54および56
間に常時位置させられる。これにより、S・偏光り、の
中心がビームスプリッタ38および40の中央を通過さ
せられるとともに、第3図および第5図に示すように光
センサ46の中心に受けられる。
The signals output from the detection units 54 and 56 in the optical sensor 44 are differentially amplified by the differential amplifier 62, and the motor drive circuit 64 moves the X-Y table 52 in the direction where the signal from the differential amplifier 62 becomes smaller. A drive signal for movement is supplied to the Y-direction drive motor 50. Therefore, if the center of the S-polarized light shifts as shown in FIG. 4 for some reason, the x-Y table 52 is automatically moved in the X direction, as shown in FIG. As shown in FIG.
It is always located in between. This causes the center of the S polarization to pass through the center of beam splitters 38 and 40 and to be received at the center of optical sensor 46 as shown in FIGS. 3 and 5.

また、光センサ46内の検出部58および60から出力
された信号は差動増幅器66により差動増幅され、モー
タ駆動回路64は差動増幅器66からの信号が小さくな
る方向へX−Yテーブル52を移動させるための駆動信
号をX方向駆動モータ48へ供給する。これにより、前
記第1音響光学変調素子14においてP偏光り、の周波
数が変化させられるに伴って光センサ46における受光
位置が第5図に示すように変化すると、x−Yテーブル
52が自動的にX方向へ移動させられて、第3図に示す
ようにP偏光Ll、の中心が光センサ46の中心、すな
わちその検出部58および60間に位置させられる。こ
れにより、ビームスプリッタ38からマスク68を通し
て外部へ出力されるS偏光L8およびP偏光り、の光路
が一致させられて混合されるので、それらS偏光り、お
よびP偏光Lpの周波数差に対応したビート周波数を有
する光が出力される。本実施例では、ビームスプリッタ
38.40、光センサ44.46、X方向駆動モータ4
8、Y方向駆動モータ50、X−Yテーブル52、差動
増幅器62.66、モータ駆動回路64などが2種類の
レーザ光であるS偏光L1およびP偏光り、を混合する
光混合手段として機能する。なお、第2図、第3図、第
4図、および第5図において、実線にて描かれた円はS
偏光り、のビームスポットを、破線にて描かれた円はP
偏光り、のビームスポットをそれぞれ示している。
Further, the signals output from the detection units 58 and 60 in the optical sensor 46 are differentially amplified by the differential amplifier 66, and the motor drive circuit 64 moves the X-Y table 52 in the direction in which the signal from the differential amplifier 66 becomes smaller. A drive signal for moving the is supplied to the X-direction drive motor 48. As a result, when the frequency of the P-polarized light is changed in the first acousto-optic modulator 14 and the light receiving position in the optical sensor 46 changes as shown in FIG. 5, the x-Y table 52 automatically changes. is moved in the X direction, so that the center of the P-polarized light Ll is located at the center of the optical sensor 46, that is, between its detection portions 58 and 60, as shown in FIG. As a result, the optical paths of the S-polarized light L8 and the P-polarized light L8 outputted from the beam splitter 38 to the outside through the mask 68 are matched and mixed, so that the optical paths of the S-polarized light L8 and the P-polarized light Lp output from the beam splitter 38 to the outside are matched and mixed. Light having a beat frequency is output. In this embodiment, a beam splitter 38.40, an optical sensor 44.46, an X-direction drive motor 4
8. Y-direction drive motor 50, X-Y table 52, differential amplifiers 62, 66, motor drive circuit 64, etc. function as light mixing means for mixing two types of laser light, S-polarized light L1 and P-polarized light. do. In addition, in Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, and Fig. 5, the circle drawn with a solid line is S.
The beam spot of polarized light is indicated by a circle drawn with a dashed line P.
The beam spots of polarized light are shown respectively.

以下、本実施例の作動を説明する。The operation of this embodiment will be explained below.

所望のビート周波数を得るために、たとえば第2音響光
学変調素子24におけるS偏光り、の偏向角度を一定と
する一方、設定器71における設定値を手動操作若しく
は自動操作に従って変化させることにより発振器72の
発振周波数を変化させると、第1音響光学変調素子14
におけるP偏光り、の周波数が変化させられるとともに
その偏向角度も変化させられて、第1図の破線に示す光
路となる。P偏光り、の光路は、凸レンズ3oを通過す
ることにより、偏向角度のずれから光軸にと平行なずれ
に変換されるので、S偏光L3の光路に対して平行なず
れが形成される。このようにしてP偏光り、のS偏光L
sに対するずれが形成されると、たとえば第5図に示す
ようにP偏光り。
In order to obtain a desired beat frequency, for example, the deflection angle of the S-polarized light in the second acousto-optic modulation element 24 is kept constant, while the setting value in the setting device 71 is changed according to manual or automatic operation, so that the oscillator 72 When the oscillation frequency of the first acousto-optic modulator 14 is changed,
The frequency of the P-polarized light is changed, and the deflection angle thereof is also changed, resulting in an optical path shown by the broken line in FIG. The optical path of the P-polarized light is converted from a deviation in the deflection angle to a deviation parallel to the optical axis by passing through the convex lens 3o, so that a deviation parallel to the optical path of the S-polarized light L3 is formed. In this way, P polarized light, S polarized light L
When a deviation from s is formed, for example, as shown in FIG. 5, P polarization occurs.

がS偏光りよに対してずれた状態で光センサ46に受け
られる。このため、P偏光り、のスポットが光センサ4
6の中心に位置するように、換言すればP偏光LPのス
ポットが光センサ46の中心に位置させられているS偏
光L3のスポットと一致するように、X−Yテーブル5
2がX方向へ自動的に移動させられる。これにより、ビ
ームスプリッタ38から外部へ出力されるP偏光り、お
よびS偏光り、の光軸が一致させられて、それらが好適
に混合され、P偏光LPおよびS偏光Lsの周波数差に
対応した所望のビート周波数を存する光が出力される。
is received by the optical sensor 46 in a state shifted from the S polarization direction. Therefore, the spot of P-polarized light is on the optical sensor 4.
In other words, the spot of the P-polarized light LP coincides with the spot of the S-polarized light L3 located at the center of the optical sensor 46.
2 is automatically moved in the X direction. As a result, the optical axes of the P-polarized light and the S-polarized light output from the beam splitter 38 to the outside are matched, and they are suitably mixed to correspond to the frequency difference between the P-polarized light LP and the S-polarized light Ls. Light having a desired beat frequency is output.

上述のように、本実施例によれば、共通のレーザ光源1
0から2分されたP偏光LPおよびS偏光り、の内、P
偏光り、が第1音響光学変調素子14により偏向され且
つ周波数が変化させられるとともに、このP偏光り、は
凸レンズ30により最終的にS偏光L3と平行な光路に
変換される。
As described above, according to this embodiment, the common laser light source 1
Of the P-polarized light LP and S-polarized light divided into two from 0, P
The polarized light is deflected by the first acousto-optic modulator 14 and its frequency is changed, and the P-polarized light is finally converted into an optical path parallel to the S-polarized light L3 by the convex lens 30.

すなわち、P偏光り、およびS偏光り、の光路は互いに
角度を成すことな(平行な関係が保持されるので、ビー
ムスプリッタ38以後においてP偏光り、およびS偏光
L3が好適に混合されて相互の干渉によるビート周波数
が発生させられる。そして、第1音響変調素子14にお
ける振動子18の振動周波数を変化させることによりP
偏光Lpの周波数が変化させられると、P偏光LPおよ
びS偏光L8間のビート周波数が所望の値に連続的に変
化させられるのである。また、上記設定器71の設定値
を不連続に変化させれば、上記ビート周波数が不連続に
変化させられる。
In other words, the optical paths of the P-polarized light and the S-polarized light do not form an angle with each other (they maintain a parallel relationship, so after the beam splitter 38, the P-polarized light and the S-polarized light L3 are suitably mixed and mutually By changing the vibration frequency of the vibrator 18 in the first acoustic modulation element 14, a beat frequency is generated due to the interference of P.
When the frequency of the polarized light Lp is changed, the beat frequency between the P polarized light LP and the S polarized light L8 is continuously changed to a desired value. Furthermore, by discontinuously changing the set value of the setter 71, the beat frequency can be discontinuously changed.

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実
施例において前述の実施例と共通する部分には同一の符
号を付して説明を省略する。
Next, another embodiment of the present invention will be described. Note that in the following embodiments, parts common to those in the above-described embodiments are designated by the same reference numerals, and explanations thereof will be omitted.

第6図において、偏光ビームスプリッタ12において反
射されたS偏光り、はミラー20.21、および43を
経て、音響光学変調素子を通ることなくビームスプリッ
タ38へX方向から入射させられる。X方向駆動モータ
48によりX方向のみへ駆動されるXテーブル80には
、上記ビームスプリッタ38および光センサ46が取り
付けられており、ビームスプリッタ38からy方向へ出
射されたP偏光L2およびS偏光り、が光センサ46に
より受けられる。通常、光センサ46の中心部にはXテ
ーブル80の移動位置に拘わらすS偏光り、が受けられ
るようにビームスプリッタ38および光センサ46が配
置されており、モータ駆動回路64は、第3図に示すよ
うに、光センサ46に受けられたP偏光り、がS偏光り
、と一致するようにXテーブル80の移動位置を調節す
る。
In FIG. 6, the S-polarized light reflected by the polarizing beam splitter 12 passes through mirrors 20, 21 and 43, and is incident on the beam splitter 38 from the X direction without passing through the acousto-optic modulator. The beam splitter 38 and optical sensor 46 are attached to the X table 80 which is driven only in the X direction by the X direction drive motor 48, and the P polarized light L2 and S polarized light emitted from the beam splitter 38 in the Y direction are , is received by the optical sensor 46. Normally, the beam splitter 38 and the optical sensor 46 are arranged in the center of the optical sensor 46 so as to receive S-polarized light regardless of the moving position of the X table 80, and the motor drive circuit 64 is connected to the The moving position of the X table 80 is adjusted so that the P-polarized light received by the optical sensor 46 coincides with the S-polarized light, as shown in FIG.

これにより、ビームスプリッタ38からX方向に沿って
外部へ出射されたP偏光り、およびS偏光り、が好適に
混合され、両者の周波数差に対応したビート周波数が得
られる。したがって、前述のように、設定器71により
第1音響光学変調素子14、におけるP偏光り、の周波
数が変化させられることにより、上記ビート周波数が連
続的に変化させられるのである。
Thereby, the P-polarized light and the S-polarized light emitted from the beam splitter 38 to the outside along the X direction are suitably mixed, and a beat frequency corresponding to the frequency difference between the two is obtained. Therefore, as described above, by changing the frequency of the P-polarized light in the first acousto-optic modulation element 14 by the setter 71, the beat frequency is continuously changed.

以上、本発明の一実施例を示す図面に基づいて詳細に説
明したが、本発明はその他の態様においても適用される
Although one embodiment of the present invention has been described above in detail based on the drawings, the present invention can also be applied to other aspects.

たとえば、前述の第1図の実施例において、第1音響光
学変調素子14におけるP偏光Lpの偏向角度を一定と
し、第2音響光学変調素子24におけるS偏光り、の周
波数および偏向角度を設定器75により変化させても、
P偏光り、およびS偏光51間のビート周波数を連続的
に変化させることができる。この場合には、X−Yテー
ブル52がy方向へ自動的に移動させられることにより
、ビームスプリッタ38から外部へ出力されるP偏光L
PおよびS偏光L8の光軸が一致させられる。
For example, in the embodiment shown in FIG. 1 described above, the deflection angle of the P-polarized light Lp in the first acousto-optic modulator 14 is constant, and the frequency and deflection angle of the S-polarized light in the second acousto-optic modulator 24 are set. Even if changed by 75,
The beat frequency between the P-polarized light and the S-polarized light 51 can be changed continuously. In this case, by automatically moving the X-Y table 52 in the y direction, the P-polarized light L output from the beam splitter 38 to the outside.
The optical axes of the P and S polarized lights L8 are made to coincide.

また、ビート周波数を連続的に変化させるために、上記
第1音響光学変調素子14におけるP偏光Lpの偏向角
度と第2音響光学変調素子24におけるS偏光り、の偏
向角度とを同時に変化させてもよいのである。
Furthermore, in order to continuously change the beat frequency, the deflection angle of the P-polarized light Lp in the first acousto-optic modulation element 14 and the deflection angle of the S-polarized light in the second acousto-optic modulation element 24 are simultaneously changed. It is also good.

また、前述の実施例において、レーザ光源10から出力
されたレーザ光を2分するために偏光ビームスプリッタ
ト2が用いられているが、所謂ハーフミラ−などにより
構成されるものであっても良いのである。
Further, in the above-mentioned embodiment, the polarizing beam splitter 2 is used to divide the laser beam output from the laser light source 10 into two, but it may also be constituted by a so-called half mirror. be.

また、前述の実施例において、必要に応じて、光路が変
更されたり、或いは他の光学素子が適宜設けられても差
支えない。
Furthermore, in the above-described embodiments, the optical path may be changed or other optical elements may be provided as appropriate.

なお、上述したのばあ(までも本発明の一実施例であり
、本発明はその精神を逸脱しない範囲で種々変更が加え
られ得るものである。
It should be noted that the above-mentioned example is just one embodiment of the present invention, and various modifications may be made to the present invention without departing from the spirit thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の構成を説明する図である。 第2図、第3図、第4図、および第5図は第1図の光セ
ンサにおける検出部の構成および受光状態をそれぞれ説
明する図である。第6図は本発明の他の実施例における
第1図に相当する図である。第7図は従来の光周波数シ
フタを説明する図である。 10:レーザ光源 12:偏光ビームスプリンタ(ビームスプリッタ)14
:第1音響光学変調素子(音響光学変調素子)24;第
2音響光学変調素子(音響光学変調素子)30:凸レン
ズ 出願人  ブラザー工業株式会社 第1t!1 第2図       第3図
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4, and FIG. 5 are diagrams each illustrating the configuration and light receiving state of the detection section in the optical sensor of FIG. 1. FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 1 in another embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram illustrating a conventional optical frequency shifter. 10: Laser light source 12: Polarized beam splitter (beam splitter) 14
: First acousto-optic modulator (acousto-optic modulator) 24; Second acousto-optic modulator (acousto-optic modulator) 30: Convex lens Applicant: Brother Industries, Ltd. 1st t! 1 Figure 2 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 2種類のレーザ光を混合することにより得られる該レー
ザ光の周波数よりも低いビート周波数を変化させるため
の光周波数シフタであって、レーザ光源から出力された
レーザ光を第1レーザ光および第2レーザ光に2分する
ビームスプリッタと、 光軸上に焦点を有し、該焦点を通る光の光路を該光軸に
平行な光路に変換する凸レンズと、前記第1レーザ光を
前記焦点を中心として偏向させるとともに、偏向された
光の周波数を連続的に変化させる音響光学変調素子と、 該音響光学変調素子により偏向された第1レーザ光およ
び前記第2レーザ光の光路を一致させて相互干渉させる
ことにより、その相互干渉に起因するビート周波数を備
えた合成光を発生させる光混合手段と、 を含むことを特徴とする光周波数シフタ。
[Claims] An optical frequency shifter for changing a beat frequency lower than the frequency of laser light obtained by mixing two types of laser light, the optical frequency shifter changing the beat frequency lower than the frequency of the laser light obtained by mixing two types of laser light, a beam splitter that splits the laser beam into two; a convex lens that has a focal point on the optical axis and converts the optical path of the light passing through the focal point into an optical path parallel to the optical axis; and the first laser beam. an acousto-optic modulator that deflects light around the focal point and continuously changes the frequency of the deflected light; and an optical path of the first laser beam and the second laser beam that are deflected by the acousto-optic modulator. 1. An optical frequency shifter comprising: an optical mixing means that generates synthesized light having a beat frequency caused by the mutual interference by matching and mutually interfering with each other;
JP3656087A 1987-02-19 1987-02-19 Optical frequency shifter Pending JPS63202724A (en)

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