DE10196893T5

DE10196893T5 - Modulator für räumliches Licht und Lichtimpuls-Wellenformsteuerung

Info

Publication number: DE10196893T5
Application number: DE10196893T
Authority: DE
Inventors: Yasushi Hamamatsu Ohbayashi; Narihiro Hamamatsu Yoshida; Hideo Hamamatsu Suzuki; Tsutomu Hamamatsu Hara
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: US7057788B2; AU2002210971A1; WO2002037174A1; JP2002139716A; DE10196893B4; JP4824855B2; US20040012835A1

Abstract

Modulator für räumliches Licht, der folgendes aufweist:
einen Adressenteil, der Adresseninformation empfängt;
einen optischen Modulationsteil, der einfallendes Licht unter Verwendung seiner Modulationscharakteristiken moduliert, die gemäß der Adresseninformation geändert werden, wobei das einfallende Licht einen vorbestimmten Wellenlängenbereich hat;
einen Lichttransmissionsteil, der das einfallende Licht durchlässt; und
einen Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film, der das durch den optischen Modulationsteil modulierte einfallende Licht reflektiert, wobei der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film vorbestimmte Reflexionsvermögenscharakteristiken innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs hat, wobei der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film Gruppenlaufzeitcharakteristiken hat, die verhindern, dass wenigstens einer von dem Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film und dem Lichttransmissionsteil eine Phasenstörung auf das einfallende Licht innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs ausübt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Modulator für räumliches Licht.
STAND DER TECHNIK
Ein Modulator für räumliches Licht ist als Vorrichtung zum aktiven Steuern einer Phase und von ähnlichem von Licht bekannt.
Ein Modulator für räumliches Licht von einem optischen Adressentyp ist beispielsweise in US-Patent Nr. 5,841,489 und in der ungeprüften japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 6-51340 offenbart. Dieser Modulator für räumliches Licht weist folgendes auf:
einen Adressenteil, einen Leseteil und einen zwischen dem Adressenteil und dem Leseteil vorgesehenen Reflexionsspiegel. Der Adressenteil hat eine fotoleitende Schicht. Der Leseteil weist folgendes auf: einen optischen Modulationsteil mit einer Flüssigkristallzelle und einen Lichttransmissionsteil bzw. Lichtdurchlassteil zum Durchlassen von gelesenem Licht dort hindurch. Der Lichtdurchlassteil hat ein Glassubstrat und ähnliches zum Durchlassen des gelesenen Lichts dort hindurch. Der Reflexionsspiegel ist durch einen dielektrischen mehrschichtigen Film gebildet, in welchem SiO₂ und TiO₂ abwechselnd übereinander abgelagert sind. Die durch die Flüssigkristallzelle angelegte Spannung wird gemäß einem Adressenlicht geändert, das auf die fotoleitende Schicht einfällt. Als Ergebnis ändert sich ein molekularer Aufbau des Flüssigkristalls und ändert sich auch ein Brechungsindex des Flüssigkristalls. Wenn das gelesene Licht durch die Flüssigkristallzelle läuft, wird die Phase des gelesenen Lichts moduliert.
Dieser Modulator für räumliches Licht ist von einem Reflexionstyp. Viele Modulatoren für räumliches Licht von einem Transmissionstyp verwenden ein Metallgitter bzw. -netz als Elektrode. Im Modulator für räumliches Licht von einem Transmissionstyp kann ein Teil, auf welchen ein Schatten des Metallnetzes geworfen wird, nicht verwendet werden, und daher kann der gesamte Schirm nicht effektiv verwendet werden. Andererseits hat der Modulator für räumliches Licht von einem Reflexionstyp ein solches Problem nicht, und der gesamte Schirm kann effektiv verwendet werden.
Herkömmlich ist der Modulator für räumliches Licht von einem Reflexionstyp normalerweise dazu verwendet worden, die Phase eines Laserstrahls einer einzigen Wellenlänge zu steuern. Jedoch ist von Itoh et al. in "Reflect-Type, Highpower-Laser Pulse Shaping System and its Operation Verified by Frequency Resolved Optical Gating", Laser Research, Vol. 28, No. 8, S. 511 bis 515, August 2000 vorgeschlagen worden, dass der Modulator für räumliches Licht von einem Reflexionstyp zum Steuern der Phase eines ultrakurzen Lichtimpulses mit einem breiten Spektrum verwendet wird, um die Wellenform des ultrakurzen Lichtimpulses zu formen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
1(a), 1(b) und 1(c) zeigen, wie sich die Phasenmodulationsgrade, die durch den Modulator für räumliches Licht erreicht werden, der im US-Patent Nr. 5,841,489 und in der ungeprüften japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 6-51340 offenbart ist, bei gelesenem Licht mit Wellenlängen von 530 nm, 633 nm und 800 nm gemäß der Intensität der darauf angewendeten Adressenlichtintensität ändern. Es ist aus diesen Figuren offensichtlich, dass, wenn sich die Adressenlichtintensität von 0,1 μW/cm² bis 1000 μW/cm² ändert, die Phasenmodulation von 0 bis 2π (die einer einzigen Wellenlänge entspricht) bei jeder Wellenlänge erreicht werden kann. Es ist bekannt, dass das Ausmaß der Phasenmodulation für jede Wellenlänge des gelesenen Lichts aktiv gesteuert werden kann, indem veranlasst wird, dass das gelesene Licht durch die Flüssigkristallzelle läuft, und indem die Intensität des Adressenlichts geändert wird, das auf die fotoleitende Schicht einfällt.
Es ist denkbar, einen dielektrischen mehrschichtigen Film als den Reflexionsspiegel innerhalb des Modulators für räumliches Licht zu verwenden, in welchem Film ein dielektrisches Material mit einem beliebig hohen Brechungsindex und ein weiteres dielektrisches Material mit einem beliebig niedrigen Brechungsindex abwechselnd übereinander vorgesehen sind. Zum Erreichen eines hohen Reflexionsvermögens kann der dielektrische mehrschichtige Film beispielsweise in der Form eines mit λ/4 alternierenden mehrschichtigen Films hergestellt werden. Der mit λ/4 alternierende mehrschichtige Film ist ein derartiger mehrschichtiger Film, bei welchem die optische Filmdicke (das Produkt aus Brechungsindex und einer Filmdicke) von jeder Schicht auf ein Viertel der Wellenlänge λ des gelesenen Lichts eingestellt ist.
Jedoch hat ein mit λ/4 alternierender mehrschichtiger Film ein hohes Reflexionsvermögen nur in einem vorbestimmten schmalen Wellenlängenbereich, wie es durch eine durchgezogene Linie (Kurve "a") in 2 angezeigt ist. Aus diesem Grund ist der mit λ/4 alternierende mehrschichtige Film nicht geeignet zum Reflektieren von einfallendem Licht mit einem breiten Spektrum.
Es ist denkbar, den mit λ/4 alternierenden mehrschichtigen Film durch geeignetes Einstellen der optischen Filmdicke jeder dielektrischen Bestandteilsschicht zu modifizieren, um einen breitbandigen Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film zu erzeugen, der ein hohes Reflexionsvermögen über ein breites Band hat, wie es durch eine gestrichelte Linie (eine Kurve "b") in 2 angezeigt ist. Gemäß einem solchen dielektrischen mehrschichtigen Film ist es möglich, das gelesene Licht mit einem breiten Spektrum zu reflektieren.
Der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film reflektiert das einfallende Licht durch Ausnutzen eines Interferenzeffekts, der durch dünne Filme verursacht wird. Ungleich der Reflexion durch einen metallischen Film tritt das einfallende Licht in die Innenseite des Spiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film ein und wird daran reflektiert. Aus diesem Grund unterzieht sich das einfallende Licht, während das einfallende Licht vom Spiegel aus dem dielektrischen mehrschichtigen Film reflektiert, einer Phasenverzögerung bzw. -Laufzeit (Gruppenlaufzeit), deren Größe bei jeder Wellenlänge unterschiedlich ist, und daher wird das einfallende Licht mit einer Gruppenlaufzeitdispersion versehen. Demgemäß wird der Spiegel die uneinheitliche Größe einer Gruppenlaufzeit auf jeweilige Wellenlängen des einfallenden Lichts anwenden, wenn die Dicke einer jeweiligen Schicht im Spiegel nur unter Berücksichtigung der Reflexionscharakteristiken des resultierenden Spiegels, aber nicht unter Berücksichtigung der Gruppenlaufzeitcharakteristiken des resultierenden Spiegels eingestellt wird.
Beispielsweise wird die Größe einer Gruppenlaufzeit für die jeweiligen Wellenlängen uneinheitlich werden, wie es in 3 gezeigt ist, wenn die Filmdicke von jeder Schicht im Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film nur unter Berücksichtigung der Reflexionscharakteristiken des resultierenden Spiegels eingestellt wird, um die durch die Kurve "b" der 2 gezeigten Reflexionscharakteristiken zu erhalten. Wenn das gelesene Licht mit einem breiten Wellenlängenbereich durch einen solchen Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film reflektiert wird, wird das gelesene Licht mit einer Dispersion der Gruppenlaufzeit, d.h. der Verzögerung einer Phase, versehen, deren Größe für jede Wellenlänge unterschiedlich ist. Als Ergebnis wird das gelesene Licht zusätzlich zu dem erwünschten in 1(a) bis 1(c) gezeigten Ausmaß an Phasenmodulation durch die Flüssigkristallzelle mit einer unerwünschten Phasenstörung durch den Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film versehen. Folglich ist es unmöglich, die erwünschte Phasensteuerung am gelesenen Licht mit einem breiten Spektrum zu erhalten.
Auf das gelesene Licht kann möglicherweise eine weitere Gruppenlaufzeit ausgeübt werden, deren Größe für jede Wellenlänge unterschiedlich ist (d.h. einer Wellenlängendispersion für die Gruppenlaufzeit), und zwar auch dann, wenn das gelesene Licht mit einem solchen breiten Wellenlängenbereich durch das Glassubstrat und ähnliches innerhalb des Modulators für räumliches Licht läuft. Als Ergebnis wird, zusätzlich zu dem Ausmaß an Phasenmodulation, die in 1(a) bis 1(c) gezeigt ist, durch die Flüssigkristallzelle, auf das gelesene Licht eine unerwünschte Phasenstörung durch das Glassubstrat und ähnliches ausgeübt. Demgemäß kann die erwünschte Phasenstörung nicht auf das gelesene Licht mit einem breiten Spektrum angewendet werden.
Die vorliegende Erfindung dient zum Lösen der oben beschriebenen Probleme, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Modulator für räumliches Licht zu schaffen, der Licht mit einem erwünschten Wellenlängenbereich mit hoher Genauigkeit modulieren kann, ohne auf die Phase des einfallenden Lichts irgendeine zusätzliche unerwünschte Störung auszuüben.
Zum Erreichen der oben beschriebenen Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung einen Modulator für räumliches Licht, der folgendes aufweist: einen Adressenteil, der Adresseninformation empfängt; einen optischen Modulationsteil, der einfallendes Licht durch Verwenden seiner Modulationscharakteristiken moduliert, die gemäß der Adresseninformation geändert werden, wobei das einfallende Licht einen vorbestimmten Wellenlängenbereich hat; einen Lichttransmissionsteil, der das einfallende Licht durchlässt; und einen Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film, der das durch den optischen Modulationsteil modulierte einfallende Licht reflektiert, wobei der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film vorbestimmte Reflexionsvermögenscharakteristiken innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs hat, wobei der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film Gruppenlaufzeitcharakteristiken hat, die verhindern, dass wenigstens einer von dem Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film und dem Lichttransmissionsteil eine Phasenstörung auf das einfallende Licht innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs ausübt.
Auf diese Weise hat der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film die vorbestimmten Reflexionsvermögenscharakteristiken über dem gesamten Wellenlängenbereich des einfallenden Lichts und hat Gruppenlaufzeitcharakteristiken, die verhindern, dass wenigstens einer von dem Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film und dem Lichttransmissionsteil eine unerwünschte Phasenstörung auf das einfallende Licht ausübt. Somit ist es möglich, alle Wellenlängenkomponenten im einfallenden Licht zu reflektieren. Es wird sichergestellt, dass die Phase des einfallenden Lichts nicht an einer zusätzlichen unerwünschten Störung leiden wird. Es ist möglich, das einfallende Licht mit hoher Genauigkeit zu modulieren.
Es ist vorzuziehen, dass der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film eine Vielzahl von unterschiedlichen Arten von dielektrischen Filmen enthält, die abwechselnd übereinander vorgesehen sind, wobei eine optische Dicke jedes dielektrischen Films, die abhängig vom Brechungsindex und von einer Dicke des betreffenden dielektrischen Films bestimmt wird, einen Wert hat, der den vorbestimmten Reflexionsvermögenscharakteristiken und den Gruppenlaufzeitcharakteristiken entspricht.
Wie es oben beschrieben ist, ist gemäß der vorliegenden Erfindung die optische Filmdicke jeder Schicht im Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film derart entworfen, dass sie nicht nur die Reflexionsvermögenscharakteristiken erreicht, sondern dass sie auch die Gruppenlaufzeitcharakteristiken erreicht. Folglich kann der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film alle Wellenlängenkomponenten des einfallenden Lichts reflektieren. Es wird sichergestellt, dass die Phase des einfallenden Lichts nicht an einer zusätzlichen unerwünschten Störung leiden wird.
Beispielsweise kann der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film vorzugsweise die Gruppenlaufzeitcharakteristiken zum Versehen des einfallenden Lichts mit einer Gruppenlaufzeit haben, deren Größe im Wesentlichen über dem vorbestimmten Wellenlängenbereich fest ist, wenn der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film das einfallende Licht reflektiert.
Das bedeutet, dass die optische Filmdicke jeder Schicht im dielektrischen mehrschichtigen Film so entworfen ist, dass der dielektrische mehrschichtige Film das einfallende Licht mit einer solchen Gruppenlaufzeit versehen wird, deren Größe relativ zur Wellenlänge des einfallenden Lichts im Wesentlichen fest ist. Demgemäß wird dann, wenn das einfallende Licht am Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film reflektiert wird, das einfallende Licht mit der Gruppenlaufzeit versehen, deren Größe ungeachtet der Wellenlänge des einfallenden Lichts im Wesentlichen fest ist. Als Ergebnis wird sichergestellt, dass die Phase des ausgegebenen Lichts nicht an einer zusätzlichen unerwünschten Störung leiden wird.
Es wird angenommen, dass der Lichttransmissionsteil das einfallende Licht mit einem sehr geringen und vernachlässigbaren Ausmaß an Gruppenlaufzeitdispersion versieht, während der Lichttransmissionsteil das Licht dort hindurch durchlässt. In diesem Fall wird auf das einfallende Licht nur Folgendes angewendet werden: die Modulation durch den optischen Modulationsteil und die einheitliche Größe einer Gruppenlaufzeit durch den Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film. Es wird sichergestellt, dass die Phase des ausgegebenen Lichts nicht an einer zusätzlichen unerwünschten Störung leiden wird.
In dem Fall, in welchem der Lichttransmissionsteil das einfallende Licht mit einer vorbestimmten Gruppenlaufzeit versieht, wenn das einfallende Licht dort hindurch durchgelassen wird, ist es vorzuziehen, dass der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film die vorbestimmten Reflexionsvermögenscharakteristiken innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs hat und die Gruppenlaufzeitcharakteristiken hat, die die vorbestimmte Gruppenlaufzeit innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs kompensieren.
Beispielsweise ist es dann, wenn der Lichttransmissionsteil das einfallende Licht mit einem großen Ausmaß an Gruppenlaufzeitdispersion versieht, wenn der Lichttransmissionsteil das einfallende Licht dort hindurch durchlässt, vorzuziehen, die optische Filmdicke jeder Schicht im dielektrischen mehrschichtigen Film so zu entwerfen, dass der dielektrische mehrschichtige Film das einfallende Licht mit einer solchen Gruppenlaufzeit versehen wird, die die Gruppenlaufzeitdispersion auslöscht, wenn der dielektrische mehrschichtige Film das einfallende Licht reflektiert. Genauer gesagt ist es vorzuziehen, die optische Filmdicke jeder Schicht in der mehrschichtigen Struktur so zu entwerfen, dass die mehrschichtige Struktur die Reflexionscharakteristiken mit dem vorbestimmten Reflexionsvermögen für den gesamten Wellenlängenbereich des einfallenden Lichts haben wird, und so, dass die mehrschichtige Struktur derartige Gruppenlaufzeitcharakteristiken haben wird, die die Gruppenlaufzeit auslöschen, die durch den Lichttransmissionsteil verursacht wird. Es wird sichergestellt, dass alle Wellenlängenkomponenten des einfallenden Lichts durch den Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film reflektiert werden und auch dass die Störung einer Phase, welche der Lichttransmissionsteil auf das einfallende Licht ausübt, wenn der Lichttransmissionsteil das einfallende Licht dort hindurch durchlässt, ausgelöscht werden wird, wenn der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film das einfallende Licht reflektiert. Folglich wird sichergestellt, dass auf das Ausgangslicht nur die erwünschte Modulation durch den optischen Modulationsteil angewendet sein wird, es aber nicht an irgendeiner zusätzlichen unerwünschten Phasenstörung leiden wird.
Es ist vorzuziehen, dass der Lichttransmissionsteil ein transparentes Substrat enthält, das das einfallende Licht dort hindurch durchlässt, wobei das transparente Substrat die vorbestimmte Gruppenlaufzeit auf das einfallende Licht ausübt, wenn das einfallende Licht durch das transparente Substrat läuft, wobei der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film die Gruppenlaufzeitcharakteristiken hat, die die vorbestimmte Gruppenlaufzeit innerhalb des Wellenlängenbereichs kompensieren.
In diesem Fall wird die Störung einer Phase, die auf das einfallende Licht ausgeübt wird, wenn das einfallende Licht durch das transparente Substrat läuft, dann ausgelöscht, wenn das einfallende Licht am Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film reflektiert wird. Es wird sichergestellt, dass auf die Phase des ausgegebenen Lichts keine zusätzliche unerwünschte Störung ausgeübt werden wird.
Es wird angenommen, dass das transparente Substrat das einfallende Licht mit einem großen Ausmaß an Gruppenlaufzeitdispersion versieht, wenn das transparente Substrat das einfallende Licht dort hindurch durchlässt, und dass ein übriger Teil, der ein anderer als das transparente Substrat im Lichttransmissionsteil ist, ein geringes und vernachlässigbares Ausmaß an Gruppenlaufzeitdispersion ausübt, wenn der übrige Teil das einfallende Licht dort hindurch durchlässt. In einem solchen Fall wird deshalb, weil der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film die durch das transparente Substrat verursachte Gruppenlaufzeitdispersion auslöscht, die Phase des einfallenden Lichts nicht mit einer zusätzlichen unerwünschten Störung versehen werden.
Auf diese Weise ist es gemäß dem Modulator für räumliches Licht der vorliegenden Erfindung möglich, das einfallende Licht eines erwünschten breiten Wellenlängenbereichs einer hochgenauen Gruppenlaufzeitsteuerung zu unterziehen, ohne dass es an irgendeiner zusätzlichen unerwünschten Störung leidet.
Es ist möglich, eine Lichtimpuls-Wellenformsteuerung unter Verwendung des Modulators für räumliches Licht der vorliegenden Erfindung zu schaffen.
Das bedeutet, dass die vorliegende Erfindung eine Lichtimpuls-Wellenformsteuerung zur Verfügung stellt, die folgendes aufweist: eine erste Spektralkomponenten-Trenneinheit, die einen einfallenden Lichtimpuls mit einem vorbestimmten Wellenlängenbereich in spektrale Komponenten trennt bzw. zerlegt, um dadurch ein einfallendes Licht zu erzeugen; eine erste Kondensoreinheit, die das durch die erste Spektralkomponenten-Trenneinheit erhaltene einfallende Licht sammelt; eine erste Adresseninformations-Schreibeinheit, die eine erste Adresseninformation ausgibt, die eine Phasenmodulation anzeigt, für die es erwünscht ist, dass das einfallende Licht ihr unterzogen wird; einen Modulator zur Phasenmodulation von räumlichem Licht von einem Reflexionstyp, der das einfallende Licht einer durch die erste Adresseninformation angezeigten Phasenmodulation unterzieht, wobei der Modulator zur Phasenmodulation von räumlichem Licht folgendes enthält: einen ersten Adressenteil, der die erste Adresseninformation empfängt; einen ersten optischen Modulationsteil, der einfallendes Licht unter Verwendung seiner Modulationscharakteristiken moduliert, die gemäß der ersten Adresseninformation geändert werden; einen ersten Lichttransmissionsteil, der das einfallende Licht durchlässt; und einen ersten Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film, der das durch den ersten optischen Modulationsteil modulierte einfallende Licht reflektiert, wobei der erste Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film erste vorbestimmte Reflexionsvermögenscharakteristiken innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs hat, wobei der erste Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film erste Gruppenlaufzeitcharakteristiken hat, die verhindern, dass wenigstens einer von dem ersten Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film und dem ersten Lichttransmissionsteil eine Phasenstörung auf das einfallende Licht innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs ausübt; eine zweite Kondensoreinheit, die ein Ausgangs-Licht sammelt, das vom Modulator zur Phasenmodulation von räumlichem Licht von einem Reflexionstyp ausgegeben worden ist; und eine zweite Spektralkomponenten-Trenneinheit, die das durch die zweite Kondensoreinheit gesammelte ausgegebene Licht empfängt, das empfangene Ausgangs-Licht miteinander kombiniert und ein resultierendes Licht als Ausgangs-Lichtimpuls ausgibt.
Gemäß der Lichtimpuls-Wellenformsteuerung mit der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, das einfallende Licht der vorbestimmten Wellenlänge einer Phasenmodulation zu unterziehen, während sichergestellt wird, dass die Phase des ausgegebenen Lichts nicht an einer zusätzlichen unerwünschten Störung leiden wird.
Die Lichtimpuls-Wellenformsteuerung kann weiterhin folgendes aufweisen: eine zweite Adresseninformations-Schreibeinheit, die eine zweite Adresseninformation ausgibt, die eine Intensitätsmodulation anzeigt, für die es erwünscht ist, dass das einfallende Licht ihr ausgesetzt wird; und einen Modulator zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht von einem Reflexionstyp, der das einfallende Licht einer Intensitätsmodulation unterzieht, die durch die zweite Adresseninformation angezeigt wird, und wobei der Modulator zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht von einem Reflexionstyp folgendes enthält: einen zweiten Adressenteil, der die zweite Adresseninformation empfängt, einen zweiten optischen Modulationsteil, der einfallendes Licht von der ersten Kondensoreinheit unter Verwendung seiner Modulationscharakteristiken moduliert, die gemäß der zweiten Adresseninformation geändert werden; einen zweiten Lichttransmissionsteil, der das einfallende Licht durchlässt; und einen zweiten Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film, der das durch den optischen Modulationsteil modulierte einfallende Licht reflektiert, wobei der zweite Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film zweite vorbestimmte Reflexionsvermögenscharakteristiken innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs hat, wobei der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film zweite Gruppenlaufzeitcharakteristiken hat, die verhindern, dass wenigstens einer von dem zweiten Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film und dem zweiten Lichttransmissionsteil eine Phasenstörung auf das einfallende Licht innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs ausübt, und wobei der erste optische Modulationsteil im Modulator zur Phasenmodulation von räumlichem Licht von einem Reflexionstyp das einfallende Licht empfängt, das bezüglich der Intensität durch den Modulator zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht von einem Reflexionstyp moduliert worden ist.
Gemäß der Lichtimpuls-Wellenformsteuerung mit der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, sowohl eine Phase als auch eine Intensität des einfallenden Lichts des vorbestimmten Wellenlängenbereichs zu modulieren, während sichergestellt wird, dass die Phase des ausgegebenen Lichts bzw. Ausgangs-Lichts nicht an irgendeiner zusätzlichen unerwünschten Störung leiden wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1(a) ist ein Diagramm, das zeigt, wie sich ein Ausmaß an Phasenmodulation, das durch einen Modulator für räumliches Licht bei gelesenem Licht mit einer Wellenlänge von 530 nm erhalten wird, gemäß der Intensität eines zu ihm eingegebenen Adressenlichts ändert;
1(b) ist ein Diagramm, das zeigt, wie sich ein Ausmaß an Phasenmodulation, das durch einen Modulator für räumliches Licht bei gelesenem Licht mit einer Wellenlänge von 633 nm erhalten wird, gemäß der Intensität eines zu ihm eingegebenen Adressenlichts ändert;
1(c) ist ein Diagramm, das zeigt, wie sich ein Ausmaß an Phasenmodulation, das durch einen Modulator für räumliches Licht bei gelesenem Licht mit einer Wellenlänge von 800 nm erhalten wird, gemäß der Intensität eines zu ihm eingegebenen Adressenlichts ändert;
2 ist ein Diagramm, das Reflexionscharakteristiken eines Spiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film von einem λ/4-Typ und eines weiteren Spiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film, der durch Verbreitern der Bandbreite des Spiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film von einem λ/4-Typ erhalten wird, zeigt;
3 ist ein Diagramm, das Gruppenlaufzeitcharakteristiken des Spiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film zeigt, der durch Verbreitern der Bandbreite des Spiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film eines λ/4-Typs erhalten wird;
4 ist eine schematische Ansicht, die die Struktur eines Modulators für räumliches Licht gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist eine Tabelle, die eine Filmdickenverteilung eines Chirp-Kompensationsspiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film bei einem ersten Beispiel zeigt, das bei dem Modulator für räumliches Licht gemäß dem Ausführungsbeispiel verwendet wird;
6(a) ist ein Diagramm, das Reflexionscharakteristiken des Chirp-Kompensationsspiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film mit der Filmdickenverteilung der 5 zeigt;
6(b) ist ein Diagramm, das Gruppenlaufzeitcharakteristiken des Chirp-Kompensationsspiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film mit der Filmdickenverteilung der 5 zeigt;
7 ist ein Diagramm, das Gruppenlaufzeitcharakteristiken eines transparenten Substrats bei einem Modulator für räumliches Licht gemäß einem zweiten Beispiel zeigt;
8 ist eine Tabelle, die eine Filmdickenverteilung des Chirp-Kompensationsspiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film beim zweiten Beispiel zeigt, das bei dem Modulator für räumliches Licht gemäß dem Ausführungsbeispiel verwendet wird;
9(a) ist ein Diagramm, das Reflexionscharakteristiken des Chirp-Kompensationsspiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film mit der Filmdickenverteilung der 8 zeigt;
9(b) ist ein Diagramm, das Gruppenlaufzeitcharakteristiken des Chirp-Kompensationsspiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film mit der Filmdickenverteilung der 8 zeigt;
10 zeigt die Struktur einer Lichtimpuls-Wellenformsteuerung, die eine Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht hat, die mit dem Modulator für räumliches Licht gemäß dem Ausführungsbeispiel versehen ist;
11 zeigt die Struktur einer weiteren Lichtimpuls-Wellenformsteuerung, die die Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht hat, die mit dem Modulator für räumliches Licht gemäß dem Ausführungsbeispiel versehen ist, und welche Steuerung eine Modulationsvorrichtung zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht hat, die mit dem Modulator für räumliches Licht gemäß dem Ausführungsbeispiel versehen ist;
12(a) und 12(b) sind Diagramme, die zeigen, wie sich die Gruppenlaufzeitcharakteristiken des Modulators für räumliches Licht bei der Lichtimpuls-Wellenformsteuerung der 11 ändern; wobei 12(a) ein Diagramm ist, das die Gruppenlaufzeitcharakteristiken zur Zeit t0 zeigt, und 12(b) ein Diagramm ist, das die Gruppenlaufzeitcharakteristiken zur Zeit t1 zeigt;
13(a) bis 13(e) sind Diagramme, die Beispiele einer Wellenformsteuerung zeigen, die durch die Lichtimpuls-Wellenformsteuerung der 11 erhalten wird; wobei 13(a) ein Wellenformdiagramm eines resultierenden Ausgangsimpulses ist, der durch Komprimieren eines einfallenden Lichtimpulses erhalten wird; 13(b) ein Wellenformdiagramm eines resultierenden Ausgangsimpulses ist, wobei sich die Wellenlänge von der längeren Wellenlänge zu der kürzeren Wellenlänge ändert; 13(c) ein Wellenformdiagramm eines resultierenden Ausgangsimpulses ist, wobei sich die Wellenlänge von der kürzeren Wellenlänge zu der längeren Wellenlänge ändert; 13(d) ein Wellenformdiagramm eines resultierenden Ausgangsimpulses ist, der durch Trennen eines einfallenden Lichtimpulses erhalten wird, so dass ein Impuls mit einer kürzeren Wellenlänge einem Impuls mit einer längeren Wellenlänge folgt; und 13(e) ein Wellenformdiagramm eines resultierenden Ausgangsimpulses ist, der durch Trennen eines einfallenden Lichtimpulses erhalten wird, so dass ein Impuls mit einer längeren Wellenlänge einem Impuls mit einer kürzeren Wellenlänge folgt;
14(a) zeigt einen Querschnitt des gesamten Teils eines Modulators für räumliches Licht von einem LC-MSLM-Typ gemäß einer Modifikation; und
14(b) ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Flüssigkristallteils beim Modulator für räumliches Licht vom LC-MSLM-Typ gemäß der Modifikation.
BESTE ART ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Hierin nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Modulators für räumliches Licht gemäß der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es wird angemerkt, dass dieselben oder entsprechenden Elemente mit denselben oder entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet sind und die wiederholte Beschreibung weggelassen wird.
Nachfolgend wird ein Modulator für räumliches Licht 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf 4 bis 9(b) beschrieben.
4 ist eine schematische Ansicht, die die Konfiguration des Modulators für räumliches Licht 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels zeigt. Der Modulator für räumliches Licht 1 hat einen Adressenteil 1a und einen Leseteil 1b. Eine Lichtabschirmschicht 11 und ein Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 sind zwischen dem Adressenteil 1a und dem Leseteil 1b vorgesehen.
Die Lichtabschirmschicht 11 dient zum Verhindern, dass Leselicht, das auf den Leseteil 1b einfällt, in den Adressenteil 1a eintritt, und auch zum Verhindern, dass Adressenlicht, das auf den Adressenteil 1a einfällt, in den Leseteil 1b eintritt.
Im Adressenteil 1a sind eine fotoleitende Schicht 12, eine transparente Elektrode 13, ein transparentes Substrat 14 und eine Antireflexionsbeschichtung 15 übereinander in dieser Reihenfolge von der Seite der Lichtabschirmschicht 11 aus vorgesehen. Die fotoleitende Schicht 12 ist vorzugsweise aus amorphem Silizium hergestellt. Die transparente Elektrode 13 ist vorzugsweise aus einem ITO-(Indium-Zinn-Oxid)-Film hergestellt. Das transparente Substrat 14 ist vorzugsweise aus einem Glassubstrat hergestellt.
Im Leseteil 1b sind eine Orientierungs- bzw. Ausrichtungsschicht 16, eine Flüssigkristallschicht 17, eine weitere Orientierungs- bzw. Ausrichtungsschicht 18, eine transparente Elektrode 19, ein transparentes Substrat 20 und eine Antireflexionsbeschichtung 21 in dieser Reihenfolge von der Seite des Chirp-Kompensationsspiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 aus übereinander vorgesehen. In der Flüssigkristallschicht 17 sind nematische Flüssigkristallmoleküle homogen parallel zum transparenten Substrat 14 ausgerichtet. Die transparente Elektrode 19 ist vorzugsweise aus einem ITO-Film hergestellt. Das transparente Substrat 20 ist vorzugsweise aus einem Glassubstrat hergestellt.
Der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 dient zum Reflektieren des Leselichts, das auf den Leseteil 1b eingefallen ist und das durch die parallel ausgerichtete nematische Flüssigkristallschicht 17 ausgebreitet worden ist. Der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 ist durch Ablagern von Titanoxid (TiO₂) und Siliziumdioxid (SiO₂) abwechselnd übereinander ausgebildet. In diesem Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 dient das Titanoxid (TiO₂) als Material mit hohem Brechungsindex und dient das Siliziumdioxid (SiO₂) als Material mit niedrigem Brechungsindex.
Bei diesem Beispiel sind bei dem Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 die TiO₂-Schichten und die SiO₂-Schichten abwechselnd vorgesehen. Die Gesamtanzahl der Schichten beläuft sich auf 39. Genauer gesagt sind Schichten aus TiO₂ und SiO₂ von der ersten Schicht zur 39-ten Schicht in einer Reihenfolge von der Seite der Lichtabschirmschicht 11 aus zwischen der Lichtabschirmschicht 11 und der Ausrichtungsschicht 16 abwechselnd vorgesehen. Die ungeradzahligen Schichten (die erste Schicht, die dritte Schicht, ..., die 39-te Schicht) sind aus Titanoxid (TiO₂) ausgebildet, während die geradzahligen Schichten (die zweite Schicht, die vierte Schicht, ..., die 38-te Schicht) aus Siliziumdioxid (SiO₂) ausgebildet sind. (Es wird angemerkt, dass die k-te Schicht (k = 1 bis 39) von der Seite der Lichtabschirmschicht 11 aus hierin nachfolgend die k-te Schicht genannt wird.) Der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 mit der oben beschriebenen Konfiguration wird beispielsweise durch abwechselndes Ablagern von TiO₂ und SiO₂ unter Verwendung einer Sputtervorrichtung oder einer Evaporations- bzw. Verdampfungsvorrichtung hergestellt.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration wird das Leselicht durch die Antireflexionsbeschichtung 21, das transparente Substrat 20, die transparente Elektrode 19 und die Orientierungsschicht 18 in dieser Reihenfolge innerhalb des Leseteils 1b durchgelassen. Das Leselicht wird dann durch die Flüssigkristallschicht 17 ausgebreitet. Darauf folgend wird das Leselicht durch die Orientierungsschicht 16 durchgelassen und wird durch den Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 reflektiert. Dann wird das Leselicht durch die Orientierungsschicht 16 durchgelassen und wird wieder durch die Flüssigkristallschicht 17 ausgebreitet. Das Leselicht wird dann durch die Orientierungsschicht 18, die transparente Elektrode 19, das transparente Substrat 20 und die Antireflexionsschicht 21 in dieser Reihenfolge durchgelassen, bevor es von der Antireflexionsbeschichtung 21 ausgegeben wird. Demgemäß dienen die Schichten, die andere als die Flüssigkristallschicht 17 sind, im Leseteil 1b (d.h. die Orientierungsschicht 16, die weitere Orientierungsschicht 18, die transparente Elektrode 19, das transparente Substrat 20 und die Antireflexionsbeschichtung 21) als Lichttransmissionsteil zum Durchlassen des Leselichts dort hindurch.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration kann der Modulator für räumliches Licht 1 beispielsweise zum Modulieren eines ultrakurzen Lichtimpulses verwendet werden, der von einem Titan-Saphir-Laser ausgegeben wird. Der ultrakurze Lichtimpuls, der von dem Titan-Saphir-Laser ausgegeben wird, enthält Wellenlängenkomponenten in einem Wellenlängenbereich von 700 bis 1000 nm und hat somit eine breite Spektrumsbreite, was ungleich einem monochromatischen Licht ist.
Der Modulator für räumliches Licht 1 mit der oben beschriebenen Konfiguration arbeitet so, wie es nachfolgend beschrieben ist.
Ein ultrakurzer Lichtimpuls von einer Leselichtquelle, wie beispielsweise einem Titan-Saphir-Laser (nicht gezeigt), fällt auf den Leseteil 1b ein, wie es in 4 gezeigt ist. Die Leselichtquelle erzeugt einen ultrakurzen Lichtimpuls eines linear polarisierten Lichts. Die Leselichtquelle wird so orientiert bzw. ausgerichtet, dass die Polarisationsebene des Leselichts parallel zu der Ausrichtungsrichtung bzw. Orientierungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht 17 des Modulators für räumliches Licht 1 ausgerichtet ist.
Eine Wechselspannung von etwa 3 Volt wird zwischen den transparenten Elektroden 13 und 19 von einer Leistungsversorgung (nicht gezeigt) angelegt. Es wird angemerkt, dass die Impedanz der fotoleitenden Schicht 12 ausreichend groß ist. Demgemäß wird, während der Adressenteil 1a mit keinem Adressenlicht bestrahlt wird, nur ein festes geringes Ausmaß an Spannung über die Flüssigkristallschicht 17 angelegt. Somit werden die Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht 17 nicht geändert.
Wenn das Adressenlicht auf den Adressenteil 1a einfällt, läuft das Adressenlicht durch das transparente Substrat 14 und fällt auf die fotoleitende Schicht 12 ein. Die Impedanz des Teils in der fotoleitenden Schicht 12, bei welchem das Adressenlicht einfällt, wird kleiner, und die zu der Flüssigkristallschicht 17 zugeführte Spannung wird bei einem entsprechenden Teil erhöht, bei welchem die Flüssigkristallmoleküle entsprechend geneigt werden. Auf diese Weise wird der Brechungsindex an jeder Stelle der Flüssigkristallschicht 17 entsprechend der Intensität des Adressenlichts bei der entsprechenden Position geändert. Als Ergebnis wird eine Brechungsindexverteilung entsprechend dem Muster des Adressenlichts in der Flüssigkristallschicht 17 erzeugt. Das Leselicht, das auf die Antireflexionsbeschichtung 21 des Leseteils 1b einfällt, läuft durch das transparente Substrat 20, die transparente Elektrode 19 und die Orientierungsschicht 18 in dieser Reihenfolge und erreicht schließlich die Flüssigkristallschicht 17. Wenn das Leselicht durch die Flüssigkristallschicht 17 läuft, wird das Leselicht bezüglich der Phase bei Bereichen der Flüssigkristallschicht 17 moduliert, die den Bereichen des Adressenteils 1a entsprechen, bei welchen das Adressenlicht einfällt. Das Leselicht, dessen Phase auf diese Weise moduliert worden ist, läuft dann durch die Orientierungsschicht 16 und wird dann durch den Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 reflektiert. Das Leselicht läuft dann wieder durch die Orientierungsschicht 16 und läuft durch die Flüssigkristallschicht 17, wo die Phase des Leselichts weiter moduliert wird. Das Leselicht läuft dann durch die Orientierungsschicht 18, die transparente Elektrode 19, das transparente Substrat und die Antireflexionsbeschichtung 21, bevor es von der Antireflexionsbeschichtung 21 nach außen ausgegeben wird.
Durch beliebiges Ändern des Adressenlichts, das auf den Adressenteil 1a einfällt, ist es möglich, die auf das Leselicht, das auf den Leseteil 1b einfällt, ausgeübte Phasenmodulation geeignet zu ändern und einzustellen.
Es wird angemerkt, dass die Leselichtquelle in einer anderen Orientierung angeordnet sein kann, bei welcher die Polarisationsebene beim Leselicht um einen Winkel von 45° gegenüber der Orientierungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle innerhalb der Flüssigkristallschicht 17 des Modulators für räumliches Licht 1 verschoben ist. In diesem Fall wird die Flüssigkristallschicht 17 die Polarisationsebene beim Leselicht gemäß dem Adressenlichtmuster drehen. Ein Polarisierungselement eines Transmissionstyps ist in einer vorbestimmten Orientierung angeordnet und wird mit einem Ausgangslicht bestrahlt, dessen Polarisationsebene durch die Flüssigkristallschicht 17 gedreht worden ist und das von der Flüssigkristallschicht 17 ausgegeben worden ist. Das Ausgangslicht wird eine Intensitätsverteilung entsprechend dem Adressenlichtmuster haben, nachdem es durch das Polarisierungselement gelaufen ist. Somit ist es durch Vorsehen des Polarisierungselements in der darauf folgenden oder einer folgenden Stufe des Modulators für räumliches Licht 1 möglich, das Leselicht einer Intensitätsmodulation zu unterziehen. Es wird angemerkt, dass ein Polarisierungselement von einem Reflexionstyp anstelle des Polarisierungselements von einem Transmissionstyp vorgesehen sein kann. Das Polarisierungselement von einem Reflexionstyp ist in einer anderen vorbestimmten Orientierung angeordnet und wird mit dem Ausgangslicht bestrahlt, dessen Polarisationsebene durch die Flüssigkristallschicht 17 gedreht worden ist und das von der Flüssigkristallschicht 17 ausgegeben worden ist. Das Ausgangslicht wird die Intensitätsverteilung entsprechend dem Adressenlichtmuster haben, nachdem es vom Polarisierungselement reflektiert worden ist.
Bei dem Modulator für räumliches Licht 1 dieses Ausführungsbeispiels reflektiert der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 das einfallende Licht im vorbestimmten Wellenlängenbereich (in diesem Fall 700 bis 1000 nm). Der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 hat auch Gruppenlaufzeitcharakteristiken, die verhindern, dass wenigstens einer von dem Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 und dem Lichttransmissionsteil (d.h. von den Orientierungsschichten 16 und 18, der transparenten Elektrode 19, dem transparenten Substrat 20 und der Antireflexionsbeschichtung 21) eine Phasenstörung auf das einfallende Licht innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs ausübt. Demgemäß werden alle Wellenlängenkomponenten des einfallenden Lichts im vorbestimmten Wellenlängenbereich durch den Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 reflektiert. Die Phase des einfallenden Lichts leidet nicht an irgendeiner zusätzlichen unerwünschten Störung.
Nachfolgend werden einige Beispiele der Konfiguration des Chirp-Kompensationsspiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 beschrieben.
Erstes Beispiel
Bei einem ersten Beispiel reflektiert der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 das einfallende Licht innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs (700 bis 1000 nm bei diesem Beispiel) und hat eine einheitliches Ausmaß an Gruppenlaufzeit innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs. Aus diesem Grund werden alle Wellenlängenkomponenten des einfallenden Lichts im vorbestimmten Wellenlängenbereich durch den Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 reflektiert. Ruf die Phase des einfallenden Lichts wird keine Störung ausgeübt, während das einfallende Licht am Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 reflektiert wird.
Die Dicke jeder Schicht, die den Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 dieses Beispiels bildet, ist so eingestellt, dass ihre entsprechende optische Filmdicke einen Wert hat, wie es in 5 gezeigt ist. Es wird angemerkt, dass die optische Filmdicke jeder Schicht durch ein Produkt aus dem Brechungsindex eines Materials, das die betreffende Schicht bildet, und einer aktuellen Dicke der betreffenden Schicht definiert ist. Es wird angemerkt, dass der Brechungsindex von Titanoxid 2,25 ist und der Brechungsindex von Siliziumdioxid 1,45 ist.
Der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 mit einer solchen Filmdickenverteilung hat ein ausreichend hohes Reflexionsvermögen über dem breiten Bereich von 700 nm bis 1000 nm, wie es in 6(a) gezeigt ist, und hat eine einheitliches Ausmaß an Gruppenlaufzeit über dem breiten Bereich von 700 nm bis 1000 nm, wie es in 6(b) gezeigt ist.
Auf diese Weise kann der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 mit der Filmdickenverteilung der 5 das Licht mit den Wellenlängen von 700 nm bis 1000 nm mit einem hohen Reflexionsvermögen reflektieren, was gegensätzlich zum allgemeinen Typ eines λ/4-Spiegels aus einem mehrschichtigen Film ist, wie er bereits unter Bezugnahme auf die Kurve "a" in 2 beschrieben ist. Aus diesem Grund kann der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 alle Wellenlängenkomponenten des Leselichts bzw. gelesenen Lichts effizient reflektieren, das vom Titan-Saphir-Laser ausgestrahlt bzw. emittiert wird. Darüber hinaus ist die mehrschichtige Filmstruktur des Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 derart eingestellt, dass ungeachtet der Wellenlänge ein einheitliches Ausmaß an Gruppenlaufzeit erreicht wird. Der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 hat keine Dispersion des Ausmaßes an Gruppenlaufzeit in Bezug auf die Wellenlänge des Leselichts. Demgemäß wird dann, wenn das Leselicht am Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 reflektiert wird, auf die Phase des Leselichts keine unerwünschte Störung ausgeübt werden. Wenn der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 das Leselicht reflektiert, übt der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 keine unerwünschte Störung auf die Phase des Leselichts aus. Demgemäß kann der Modulator für räumliches Licht 1 dieses Ausführungsbeispiels eine hochgenaue Phasenmodulation am Leselicht erreichen.
Der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 dieses Beispiels ist insbesondere in dem Fall vorzuziehen, in welchem alle Schichten, die den Lichttransmissionsteil bilden, (d.h. die Orientierungsschichten 16 und 18, die transparente Elektrode 19, das transparente Substrat 20 und die Antireflexionsbeschichtung 21) ein sehr kleines und vernachlässigbares Ausmaß an Gruppenlaufzeitdispersion (Phasendispersion) auf das Leselicht ausüben, wenn diese Schichten das Leselicht dort hindurch durchlassen. Demgemäß übt in diesem Fall der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 keine zusätzliche unerwünschte Störung auf die Phase des Leselichts aus, wenn er das Leselicht reflektiert, und alle Bestandteilselemente, die den Lichttransmissionsteil bilden, üben keine zusätzliche unerwünschte Störung auf die Phase des Leselichts aus, wenn er das Leselicht dort hindurch durchlässt. Demgemäß kann der Modulator für räumliches Licht 1 auf das Leselicht nur die erwünschte Phasenmodulation anwenden, die durch die Flüssigkristallschicht 17 auftrat.
Zweites Beispiel
Bei diesem Beispiel reflektiert der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 das einfallende Licht im vorbestimmten Wellenlängenbereich (700 bis 1000 nm bei diesem Beispiel), und hat auch die Gruppenlaufzeitcharakteristiken zum Kompensieren der durch den Lichttransmissionsteil verursachten Gruppenlaufzeit innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs. Demgemäß werden alle Wellenlängenkomponenten des einfallenden Lichts im vorbestimmten Wellenlängenbereich durch den Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 reflektiert. Die Störung einer Phase, die auf das einfallende Licht ausgeübt wird, wenn das einfallende Licht durch den Lichttransmissionsteil läuft, wird dann ausgelöscht, wenn das einfallende Licht am Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 reflektiert wird. Demgemäß wird auf das einfallende Licht die erwünschte Modulation durch die Flüssigkristallschicht 17 ausgeübt und es wird keinerlei zusätzliche unerwünschte Phasenstörung auf dieses Licht ausgeübt.
Bei diesem Beispiel ist das transparente Substrat 20 aus einer Quarzplatte mit einer Dicke von 5 mm hergestellt, und es hat die Gruppenlaufzeitcharakteristiken, die in 7 gezeigt sind, im Wellenlängenbereich von 700 nm bis 1000 nm. Demgemäß leidet die Phase des Leselichts dann, wenn das Leselicht durch das transparente Substrat 20 läuft, an einer unerwünschten Störung.
Bei diesem Beispiel ist die Dicke jeder Schicht im Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 so eingestellt, dass die optische Filmdicke jeder Schicht den Wert hat, wie es in 8 gezeigt ist. Der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 mit einer solchen Filmdickenverteilung erreicht die Reflexionscharakteristiken über einen breiten Wellenlängenbereich, wie es in 9(a) gezeigt ist, und hat die Gruppenlaufzeitcharakteristiken, wie es in 9(b) gezeigt ist. Eine Kurve, die die Gruppenlaufzeitcharakteristiken in 9(b) anzeigt, hat eine solche Form, die durch Umkehren des Vorzeichens (+ oder –) der Gruppenlaufzeitcharakteristikenkurve (7) des transparenten Substrats 20 für den Wellenlängenbereich von 700 nm bis 1000 nm erhalten wird. Durch Verwenden von solchen Gruppenlaufzeitcharakteristiken kann der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 die Phasenstörung des Leselichts auslöschen, die durch das transparente Substrat 20 verursacht wird.
Wie es oben beschrieben ist, reflektiert bei diesem Beispiel der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 mit der Filmdickenverteilung der 8 alle Wellenlängenkomponenten des Leselichts und hat die Gruppenlaufzeitcharakteristiken, die die Gruppenlaufzeitdispersion, die durch das transparente Substrat 20 verursacht wird, in Bezug auf die Wellenlänge kompensieren. Demgemäß reflektiert der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 alle Wellenlängenkomponenten des Leselichts. Wenn er das Leselicht reflektiert, löscht der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 die Phasenstörung aus, die das transparente Substrat 20 auf das Leselicht ausübt, während das transparente Substrat 20 das Leselicht dort hindurch durchlässt.
Auf diese Weise wird gemäß diesem Beispiel die Störung einer Phase, die auf das Leselicht ausgeübt wird, wenn das Leselicht durch das transparente Substrat 20 läuft, dann ausgelöscht, wenn das Leselicht am Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 reflektiert wird. Demgemäß kann der Modulator für räumliches Licht 1 durch Verwenden des Chirp-Kompensationsspiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 die hochgenaue Phasenmodulation am Leselicht zur Verfügung stellen, ohne dem Leselicht irgendeine unerwünschte zusätzliche Phasenstörung zuzuteilen.
Der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 dieses Beispiels ist insbesondere in dem Fall effektiv, in welchem übrige Schichten, die andere als das transparente Substrat 20 sind, im Lichttransmissionsteil (d.h. die Orientierungsschicht 16, die weitere bzw. andere Orientierungsschicht 18, die transparente Elektrode 19 und die Antireflexionsbeschichtung 21) nur ein geringes und vernachlässigbares Ausmaß an Phasenstörung zum Leselicht zuführen. In einem solchen Fall löscht dann, wenn der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 das Leselicht reflektiert, der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 die Phasenstörung aus, die durch das transparente Substrat 20 verursacht wird. Keine zusätzliche unerwünschte Störung wird der Phase des Leselichts zugeführt werden, wenn das Leselicht durch die anderen übrigen Elemente im Lichttransmissionsteil läuft. Demgemäß kann der Modulator für räumliches Licht 1 nur die erwünschte Phasenmodulation durch die Flüssigkristallschicht 17 zum Leselicht liefern.
Drittes Beispiel
Beim oben beschriebenen zweiten Beispiel kompensiert der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 die durch das transparente Substrat 20 verursachte Phasenstörung. Wenn jedoch die durch eine andere der Bestandteilsschichten im Lichttransmissionsteil (d.h. die Orientierungsschicht 16 oder 18, die transparente Elektrode 19 oder die Antireflexionsbeschichtung 21) verursachte Phasenstörung groß und beachtlich wird, ist es vorzuziehen, die Filmdickenverteilung des Chirp-Kompensationsspiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 so zu entwerfen, dass der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 solche Gruppenlaufzeitcharakteristiken haben wird, die den Einfluss der Gruppenlaufzeit durch die störungsverursachende Schicht auslöscht.
Zusätzlich ist es dann, wenn die durch mehr als eine oder durch alle der Bestandteilsschichten des Lichttransmissionsteils (d.h. die Orientierungsschichten 16 und 18, die transparente Elektrode 19, das transparente Substrat 20 und die Antireflexionsbeschichtung 21) verursachte Phasenstörung beachtlich wird, vorzuziehen, die Filmdickenverteilung des Chirp-Kompensationsspiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 so zu entwerfen, dass der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 solche Gruppenlaufzeitcharakteristiken haben wird, die die Einflüsse der Gruppenlaufzeit durch alle störungsverursachenden Schichten völlig auslöschen können.
Genauer gesagt wird die Filmdickenverteilung des Chirp-Kompensationsspiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 so entworfen, dass der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 ein ausreichend hohes Reflexionsvermögen über dem breiten Wellenlängenbereich (700 nm bis 1000 nm bei diesem Beispiel) des Leselichts haben wird, was gleich dem zweiten Beispiel ist, und so, dass der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 solche Gruppenlaufzeitcharakteristiken haben wird, die durch Umkehren des Vorzeichens (+ oder –) der Gesamtsumme der Gruppenlaufzeitcharakteristiken erhalten werden, die durch alle störungsverursachenden Schichten verursacht werden.
Bei einer solchen Filmdickenverteilung reflektiert der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 alle Wellenlängenkomponenten im Leselicht. Wenn er das Leselicht reflektiert, löscht der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 die Gesamtsumme der Phasenstörung aus, die auf das Leselicht ausgeübt wird, wenn das Leselicht durch den Lichttransmissionsteil läuft. Demgemäß kann der Modulator für räumliches Licht 1 nur die erwünschte Phasenmodulation durch die Flüssigkristallschicht 17 in Bezug auf das Leselicht vorsehen, ohne irgendeine zusätzliche unerwünschte Phasenstörung auf das Ausgangslicht auszuüben.
Es wird angenommen, dass unter allen Bestandteilselementen im Lichttransmissionsteil (d.h. den Orientierungsschichten 16 und 18, der transparenten Elektrode 19, dem transparenten Substrat 20 und der Antireflexionsbeschichtung 21) einige Bestandteilselemente eine geringere Dicke als andere Bestandteilselemente haben. In einem solchen Fall ist selbst dann, wenn das dünne Bestandteilselement dem Leselicht irgendeine Gruppenlaufzeitdispersion auferlegt, das Ausmaß seiner Gruppenlaufzeitdispersion allgemein sehr gering. Der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 muss ein geringes Ausmaß an Gruppenlaufzeitdispersion nicht kompensieren, die durch die dünne Schicht verursacht wird.
Wie es oben beschrieben ist, reflektiert gemäß dem Modulator für räumliches Licht 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 alle Wellenlängenkomponenten des Leselichts und hat solche Gruppenlaufzeitcharakteristiken, die für alle Wellenlängenkomponenten des Leselichts verhindern, dass sie an einer zusätzlichen unerwünschten Phasenstörung leiden. Beispielsweise kann der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 das einheitliche Ausmaß an Gruppenlaufzeit haben. Oder der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 kann solche Gruppenlaufzeitcharakteristiken haben, die die durch den Lichttransmissionsteil verursachte Gruppenlaufzeit kompensieren. Somit dient der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 zum Reflektieren aller Wellenlängenkomponenten des Leselichts, während er keine Phasenstörung auf das Leselicht ausübt oder die durch den Lichttransmissionsteil verursachte Phasenstörung auslöscht. Demgemäß kann der Modulator für räumliches Licht 1 das Leselicht nur mit der erwünschten Phasenmodulation versehen, die durch die Flüssigkristallschicht 17 verursacht wird, während auf das Leselicht keine zusätzliche unerwünschte Phasenstörung ausgeübt wird.
Verfahren zum Entwerfen der Filmdickenverteilung
Als nächstes wird beschrieben, wie die optische Filmdicke (n_k, d_k) jeder Schicht (der k-ten (k = 1 bis 39) Schicht) zu bestimmen ist, um den Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 herzustellen, der ein ausreichendes Reflexionsvermögen über der erwünschten Bandbreite (dem breiten Bereich von 700 nm bis 1000 nm) hat und der auch die erwünschten Gruppenlaufzeitcharakteristiken über dem erwünschten Wellenlängenbereich hat. Es wird angemerkt, dass n_k ein Brechungsindex der k-ten Schicht ist und dass d_k eine Schichtdicke der k-ten Schicht ist. Es wird angemerkt, dass n_k = 2,25 für k = ungeradzahlig (der Schicht aus Titanoxid) gilt und n_k = 1,45 für k = geradzahlig (der Schicht aus Siliziumdioxid) gilt.
Zuallererst wird ein fester Wert (von 95 % oder 99 %) als Wert eines Reflexionsvermögens R(λ) eingestellt, der das ausreichende Reflexionsvermögen für die gesamte Wellenlänge λ im erwünschten Wellenlängenbereich (λ = 700 nm bis 1000 nm bei diesem Beispiel) anzeigt. Das bedeutet, dass die folgende Gleichung eingestellt wird: R (λ) = 0,95 oder 0,99
Als nächstes wird eine Gruppenlaufzeitfunktion t = T(λ) als die erwünschte Gruppenlaufzeitcharakteristik für den erwünschten Wellenlängenbereich (λ = 700 nm bis 1000 nm bei diesem Beispiel) eingestellt.
Zum Herstellen des Chirp-Kompensationsspiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 des ersten Beispiels ist das erwünschte Gruppenlaufzeitausmaß ungeachtet des Werts der Wellenlänge λ einheitlich. Demgemäß wird die Gruppenlaufzeitfunktion T(λ) auf einen Wert eingestellt, der ungeachtet der Wellenform λ fest ist. Das bedeutet, dass die folgende Gleichung eingestellt wird: T(λ) = fester Wert
Bezüglich des zweiten Beispiels wird angemerkt, dass das Gruppenlaufzeitausmaß des transparenten Substrats 20 mit der Wellenlänge λ monoton abnimmt, wie es in 7 gezeigt ist. Demgemäß wird die Gruppenlaufzeitfunktion T(λ) als eine Funktion eingestellt, die durch Umkehren des Vorzeichens (+ oder –) der Gruppenlaufzeitcharakteristiken der 7 erhalten wird. Genauer gesagt wird die Gruppenlaufzeitfunktion T(λ) als eine Funktionskurve eingestellt, die mit der Wellenlänge λ monoton zunimmt, wobei ihr Gradient ihre Änderungsrate mit einem solchen Wert anzeigt, der durch Umkehren des Vorzeichens (+ oder –) des Gradienten der Gruppenlaufzeitcharakteristikenkurve des transparenten Substrats 20 erhalten wird.
Zum Herstellen des Chirp-Kompensationsspiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 des dritten Beispiels wird die Gruppenlaufzeitfunktion T(λ) als solches zu einer Gruppenlaufzeitcharakteristikenkurve eingestellt, die durch Umkehren des Vorzeichens (+ oder –) erhalten wird, und zwar von: den Gruppenlaufzeitcharakteristiken von einer Schicht mit der Gruppenlaufzeitdispersion; oder der Gesamtsumme der Gruppenlaufzeitcharakteristiken von mehr als einer Schicht mit der Gruppenlaufzeitdispersion. Beispielsweise wird angenommen, dass das Gruppenlaufzeitausmaß von einer Schicht mit der Gruppenlaufzeitdispersion oder die Gesamtsumme der Gruppenlaufzeitausmaße von mehr als einer Schicht mit der Gruppenlaufzeitdispersion mit der Wellenlänge monoton abnimmt. In diesem Fall wird die Gruppenlaufzeit T(λ) als eine solche Funktion eingestellt, die mit der Wellenlänge monoton zunimmt. Andererseits wird dann, wenn das Gruppenlaufzeitausmaß von einer Schicht mit der Gruppenlaufzeitdispersion oder die Gesamtsumme der Gruppenlaufzeitausmaße von mehr als einer Schicht mit der Gruppenlaufzeitdispersion mit der Wellenlänge monoton zunimmt, die Gruppenlaufzeit T(λ) als eine solche Funktion eingestellt, die mit der Wellenlänge monoton abnimmt. Die Zunahme- oder Abnahmerate des Gruppenlaufzeitausmaßes von T(λ), d.h. des Gradienten der Kurve T(λ), wird so eingestellt, dass eine geschätzte Phasenverschiebung ausgelöscht wird, welche durch die eine oder mehrere Schichten mit der Gruppenlaufzeitdispersion verursacht werden. Beispielsweise kann die Gruppenlaufzeit T(λ) auf eine solche Funktion eingestellt werden, die im Wesentlichen linear zunimmt oder abnimmt.
Als nächstes wird die optische Filmdicke n_k, d_k jeder Schicht auf eine nachfolgend beschriebene Weise bestimmt. Eine erste Differenz wird für jede Wellenlänge λ als eine Differenz zwischen dem erwünschten Reflexionsvermögen R(λ) und einem Reflexionsvermögen |γ_k+1,k|² jeder Schicht (der k-ten (k = 1 bis 39) Schicht), die den Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 bildet, definiert. Das Reflexionsvermögen |γ_k+1,k|² jeder Schicht ist als das Quadrat des Absolutwerts bei dem Reflexionsvermögen mit komplexer Amplitude γ_k+1,k der betreffenden Schicht definiert. Eine Gesamtsumme der ersten Differenzen ist als die Gesamtsumme der ersten Differenzen für alle Wellenlängen λ definiert, die in einem Intervall von 1 nm im erwünschten Wellenlängenbereich (λ = 700 nm bis 1000 nm bei diesem Beispiel) angeordnet sind.
Eine zweite Differenz ist für jede Wellenlänge λ als eine Differenz zwischen der erwünschten Gruppenlaufzeit T(λ) und einem Wert (dΦ_k+1,k/dω) jeder Schicht (der k-ten Schicht) definiert. Der Wert (dΦ_k+1,k/dω) jeder Schicht ist als erste Ableitung des Beugungswinkels Φ_k+1,k beim Reflexionsvermögen mit komplexer Amplitude γ_k+1,k der betreffenden Schicht in Bezug auf die Kreisfrequenz ω definiert. Eine Gesamtsumme der zweiten Differenzen ist als die Gesamtsumme der zweiten Differenzen für alle Wellenlängen λ definiert, die im Intervall von 1 nm im erwünschten Wellenlängenbereich (λ = 700 nm bis 1000 nm bei diesem Beispiel) angeordnet sind.
Die optische Filmdicke n_k, d_k jeder Schicht wird so bestimmt, dass sowohl die Gesamtsumme der ersten Differenzen als auch die Gesamtsumme der zweiten Differenzen Null (0) möglichst nahe kommt.
Genauer gesagt wird zuallererst der Bewertungsausdruck G(λ) der Gruppenlaufzeit in der Form des folgenden Ausdrucks (1) eingestellt und wird der Bewertungsausdruck H(λ) des Reflexionsvermögens in der Form des folgenden Ausdrucks (2) eingestellt:
wobei ω = 2π·c/λ gilt und Φ_k+1,k = tan^–1 [(Imaginärteil von γ_k+1,k)/(Realteil von γ_k+1,k)] gilt.
Es wird angemerkt, dass das Reflexionsvermögen mit komplexer Amplitude γ_k+1,k der k-ten Schicht durch den folgenden Ausdruck (3) ausgedrückt wird:
Wenn das Reflexionsvermögen mit komplexer Amplitude γ_k+1,k in der Form einer komplexen Zahl "a + bi" ausgedrückt wird (wobei "a" und "b" reelle Zahlen sind), dann wird Φ_k+1,k in der Form von tan^–1(b/a) ausgedrückt.
Es wird angemerkt, dass r_k ein Fresnel-Koeffizient der k-ten Schicht ist. Das bedeutet, dass r_k durch die folgende Gleichung definiert ist: r_k = (n_k – n_k–1) / (n_k + n_k–1).
Zusätzlich ist das Reflexionsvermögen mit komplexer Amplitude γ_1,0 der 0-ten Schicht (der Lichtabschirmschicht 11) gleich dem Fresnel-Koeffizienten der ersten Schicht. Das bedeutet, dass γ_1,0 durch die folgende Gleichung definiert ist: γ_1,0 = r₁ = (n – n0) / (n1 + n0).
Ebenso ist der Wert cosθk durch die folgende Gleichung definiert: cosθk = [1 – (nOrientierungsschicht/nk) × sinθOrientierungsschicht}2]1/2 wobei n_{k = ungeradzahlig} = 2,25 (Brechungsindex von TiO₂), n_{k = geradzahlig} = 1,45 (Brechungsindex von SiO₂), n_k=0 = 1,6 (Brechungsindex der Lichtabschirmschicht 11), n_{Orientierungsschicht} = 1,6 (Brechungsindex des Einfallsmediums, in diesem Fall der Orientierungsschicht 16), θ_{Orientierungsschicht} = 0°. Es wird angemerkt, dass θ_{Orientierungsschicht} von 0° der Einfallswinkel des Leselichts ist, das vertikal auf die Einfallsschnittstelle einfällt. Die Einfallsschnittstelle ist zwischen der 39-ten Schicht und der Orientierungsschicht 16 definiert. Das Leselicht fällt auf die 39-te Schicht von der Orientierungsschicht 16 (einem Einfallsmedium) aus ein.
Die oben beschriebenen Bewertungsausdrücke G(λ) und H(λ) dienen als Funktionen mit mehreren Variablen für die optische Filmdicke n_k, d_k der jeweiligen Schichten. Demgemäß ist es möglich, die optische Filmdicke n_k, d_k jeder Schicht zu bestimmen, welche zulässt, dass beide dieser Bewertungsausdrücke G(λ) und H(λ) nahe Null (0) werden, indem die minimalen Spitzenwerte der Funktionen mit mehreren Variablen G(λ) und H(λ) bestimmt werden. Genauer gesagt kann jede Variable n_k, d_k, die zulässt, dass beide Bewertungsausdrücke G(λ) und H(λ) nahe zu Null (0) werden, unter Verwendung einer wohlbekannten mathematischen Technik bestimmt werden können, wie beispielsweise ein simuliertes Vergütungsverfahren (SA-Verfahren) oder ein Simplex-Verfahren, welches den Spitzenwert einer allgemeinen Funktion mit mehreren Variablen bestimmt. Beispielsweise dann, wenn wie beim ersten Beispiel ein vorbestimmter fester Wert als T(λ) eingestellt wird, können die optischen Filmdicken n₁, d₁ bis n₃₉, d₃₉ von der ersten bis zur 39-ten Schicht bestimmt werden, wie es in 5 gezeigt ist. Wenn die vorbestimmte monoton anwachsende Funktion, die in 7 gezeigt ist, als T(λ) eingestellt wird, wie beim zweiten Beispiel, können die optischen Filmdicken n₁, d₁ bis n₃₉, d₃₉ von der ersten bis zur 39-ten Schicht bestimmt werden, wie es in 8 gezeigt ist.
Nachdem die optischen Filmdicken n₁, d₁ bis n₃₉, d₃₉ aller Schichten bestimmt sind, wird der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 durch Steuern des Sputterbetriebs und des Evaporations- bzw. Verdampfungsbetriebs hergestellt, so dass jede Schicht (die k-te Schicht) derart ausgebildet wird, dass sie die bestimmte Filmdicke d_k hat.
Wie es oben beschrieben ist, übt der Modulator für räumliches Licht 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels keine zusätzliche unerwünschte Dispersion der Gruppenlaufzeit auf das Leselicht aus. Genauer gesagt wird dann, wenn das Leselicht durch den Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 reflektiert wird, auf das Leselicht keine Dispersion der Gruppenlaufzeit ausgeübt. Oder selbst dann, wenn auf das Leselicht eine Dispersion der Gruppenlaufzeit ausgeübt wird, wenn das Leselicht durch den Lichttransmissionsteil läuft, wird diese Dispersion der Gruppenlaufzeit durch den Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 ausgelöscht.
Demgemäß kann auf das Leselicht nur die Modulation durch die Flüssigkristallschicht 17 ausgeübt werden, welche durch das Adressenlicht gesteuert wird, und somit kann auf das Leselicht die erwünschte Modulation genau ausgeübt werden. Durch beliebiges Ändern des Adressenlichts, das auf den Adressenteil 1a einfällt, ist es möglich, das Ausmaß an erwünschter Modulation aktiv und geeignet zu ändern und einzustellen.
Es ist möglich, eine Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 2 zu erzeugen, wie sie beispielsweise in 10 gezeigt ist, indem der Modulator für räumliches Licht 1 der 4 verwendet wird.
Die Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 2 wird nachfolgend detailliert beschrieben.
Die Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 2 dient zum Modulieren der Phase eines eingegebenen Impulslichts P₁, um dadurch das Impulslicht P₁ einer Impuls-Wellenformsteuerung, wie beispielsweise einer Impulskompression, zu unterziehen und ein anderes Impulslicht P₂ zu erzeugen.
Wie es in 10 gezeigt ist, enthält die Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 2 folgendes: eine Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht 3; ein optisches Eingabesystem 40 zum Führen des Impulslichts P₁, um auf die Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht 3 einzufallen; und ein optisches Ausgabesystem 41 zum Ausgeben des Impulslichts als das Impulslicht P₂, welches durch die Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht 3 phasenmoduliert worden ist.
Die Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht 3 enthält den Modulator für räumliches Licht 1, der die Konfiguration der 4 hat und der den Chirp- Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 mit der Filmdickenverteilung von einem der ersten bis dritten Beispiele enthält.
Die Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht 3 ist weiterhin mit einer Adressier-Lichtquelle 35, einem Flüssigkristallelement 32 von einem Transmissionstyp und einer Abbildungslinse 36 versehen.
Ein Computer 37 ist an das Flüssigkristallelement 32 vom Transmissionstyp angeschlossen. Der Computer 37 erzeugt ein Bildsignal basierend auf einem Adressenmuster, das ein Phasenmuster anzeigt, das das Ausmaß der erwünschten Phasenmodulation darstellt, der das Impulslicht zu unterziehen ist.
Die Adressier-Lichtquelle 35 enthält folgendes: eine Laserdiode 33 zum Erzeugen von Schreiblicht mit einer einheitlichen Intensitätsverteilung; und eine Kollimatorlinse 34 zum Ausrichten des Schreiblichts in einen parallelen Lichtstrahl.
Pixel im Flüssigkristallelement 32 vom Transmissionstyp werden selektiv durch das Bildsignal vom Computer 37 gesteuert, um das parallele Licht von der Kollimatorlinse 34 selektiv zu modulieren, um dadurch ein intensitätsmoduliertes Licht zu erzeugen, das darauf das Adressenmuster trägt.
Die Abbildungslinse 36 dient zum Abbilden des so erzeugten intensitätsmodulierten Lichts auf die fotoleitende Schicht 12 (4) des Modulators für räumliches Licht 1 durch das transparente Substrat 14.
Das optische Eingabesystem 40 enthält folgendes: ein Gitter 30 und eine Kollimatorlinse 38. Das Gitter 30 dient zum Trennen des einfallenden Lichtimpulses P₁ in seine Spektralkomponenten. Die Kollimatorlinse 38 dient zum Sammeln oder Verdichten des einfallenden Lichts, welches durch das Gitter 30 spektral getrennt worden ist, und zum Veranlassen, dass das einfallende Licht über das transparente Substrat 20 auf die Flüssigkristallschicht 17 (4) des Modulators für räumliches Licht 1 einfällt. Es wird angemerkt, dass die Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichen Licht 3 in einer solchen Ausrichtung bzw. Orientierung angeordnet ist, dass die Ausrichtungsrichtung bzw. Orientierungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle innerhalb der Flüssigkristallschicht 17 im Modulator für räumliches Licht 1 parallel zu der Richtung der Polarisation des einfallenden Lichts ausgerichtet ist, das auf den Modulator für räumliches Licht 1 einfällt.
Das optische Ausgabesystem 41 enthält folgendes: eine weitere Kollimatorlinse 39 und ein weiteres Gitter 31. Die Kollimatorlinse 39 dient zum Sammeln oder Verdichten eines Ausgangslichts, das vom Leseteil 1b des Modulators für räumliches Licht 1 ausgegeben wird. Das Gitter 31 dient zum Kombinieren oder Zusammensetzen des Lichts, das durch die Kollimatorlinse 39 gesammelt oder verdichtet ist, und zum Ausgeben des zusammengesetzten Lichts als den Ausgangs-Lichtimpuls P₂.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration arbeitet die Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 2 so, wie es nachfolgend beschrieben ist. Wenn das Impulslicht P₁ auf das Gitter 30 einfällt, wird das Impulslicht P₁ durch das Gitter 30 in seine Spektralkomponenten getrennt bzw. zerlegt, so dass die Spektralkomponenten in einer Dimension verteilt werden. Das Impulslicht P₁ wird dann durch die Kollimatorlinse 38 verdichtet und fällt auf den Leseteil 1b des Modulators für räumliches Licht 1 ein. Somit fällt das einfallende Licht auf den Leseteil 1b ein, wobei seine Bestandteils-Wellenlängenkomponenten voneinander eindimensional räumlich getrennt sind. Andererseits wird das von der Laserdiode 33 emittierte bzw. ausgesendete Schreiblicht durch die Kollimatorlinse 34 gesammelt und fällt auf das Flüssigkristallelement 32 vom Transmissionstyp ein und läuft selektiv durch die Pixel des Flüssigkristallelements 32 vom Transmissionstyp, das durch den Computer 37 gesteuert wird, um dadurch in ein Adressenlicht mit einer Phasensteuerungsausmaßinformation umgewandelt zu werden. Das Adressenlicht wird durch die Abbildungslinse 36 abgebildet, um auf den Adressenteil 1a des Modulators für räumliches Licht 1 einzufallen. Die Flüssigkristallmoleküle innerhalb der Flüssigkristallschicht 17 des Leseteils 1b im Modulator für räumliches Licht 1 werden gemäß dem Muster des Adressenlichts geändert. Als Ergebnis wird das einfallende Licht bei jeder Wellenlänge einer entsprechenden spezifischen Phasenmodulation unterzogen, die dem Muster des Adressenlichts entspricht, und wird als Ausgangslicht ausgegeben, das bei jeder Wellenlänge eine entsprechende erwünschte Phase hat. Das Ausgangslicht wird dann durch die Kollimatorlinse 39 gesammelt und wird durch das Gitter 31 zusammengesetzt und als ultrakurzer Lichtimpuls P₂ ausgegeben, bei welchem die erwünschte Phasensteuerung erreicht worden ist.
Weil der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 die Filmdickenverteilung bei einem der ersten bis dritten Beispiele hat, kann die Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 2 den ultrakurzen Impuls P₁ mit der erwünschten Phasenmodulation mit hoher Genauigkeit anwenden, ohne dass eine zusätzliche unerwünschte Störung auf die Phase des ultrakurzen Lichtimpulses P₁ ausgeübt wird.
Die Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 2 kann beispielsweise im Transmissionspfad angeordnet sein, der eine optische Kommunikation unter Verwendung eines ultrakurzen Lichtimpulses erreicht. Die Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 2 wird dazu verwendet, als das einfallende Impulslicht P₁ das Impulslicht zu empfangen, dessen Impulsbreite während seiner Transmission durch den Übertragungs- bzw. Transmissionspfad verbreitert worden ist, und das Impulslicht P₁ wieder zu dem Impuls P₂ mit der erwünschten Impulsbreite wiederherzustellen, indem die Impulskompression ausgeführt wird. Es wird angenommen, dass, während das Impulslicht durch den Übertragungspfad übertragen bzw. durchgelassen wird, das Impulslicht durch ein derartiges Medium, wie eine Linse, ein Fenstermaterial oder die Luftatmosphäre, ausgebreitet wird, das eine Wellenlängendispersion bei der Gruppenlaufzeit des Impulslichts verursacht. In einem solchen Medium wird die Lichtgeschwindigkeit unterschiedlich für jede Wellenlänge innerhalb des Impulslichts. Demgemäß wird die Phase des Lichts verteilt und streut die Impulsbreite im Medium. Jedoch ist es möglich, die Impulsbreite durch Anordnen der Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 2 im Transmissionspfad und durch Steuern der Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 2 zum Ausführen einer erwünschten Phasenmodulation zum Auslöschen der Gruppenlaufzeit, die durch das Medium verursacht wird und die sich für jede Wellenlänge unterscheidet, zu verkürzen. Zusätzlich ist es durch den Computer 37, der das Bildsignal ändert, möglich, die Impulskompression aktiv und geeignet zu ändern und einzustellen. Darüber hinaus wird innerhalb des Modulators für räumliches Licht 1 keine zusätzliche unerwünschte Gruppenlaufzeitdispersion durch den Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 verursacht, oder selbst dann, wenn die Gruppenlaufzeit durch den Lichttransmissionsteil verursacht wird, wird die Gruppenlaufzeit durch den Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 ausgelöscht. Demgemäß kann die Phasenmodulation nur durch die Flüssigkristallschicht 17 auf das Licht ausgeübt werden. Folglich kann die erwünschte Impulskompression mit Genauigkeit ausgeführt werden.
Ein Flüssigkristallelement von einem Reflexionstyp kann anstelle des Flüssigkristallelements 32 vom Transmissionstyp verwendet werden.
Zusätzlich können zum spektralen Trennen oder Zusammensetzen eines Impulslichts Elemente zum Trennen in spektrale Komponenten von einem Transmissionstyp, wie beispielsweise Prismen, anstelle der Gitter 30 und 31 verwendet werden.
Ebenso kann das Impulslicht in seine spektralen Komponenten zerlegt werden, so dass die spektralen Komponenten zweidimensional aufgeteilt sind, anstelle dass sie eindimensional sind. Durch ein solches spektrales Zerlegen des Impulslichts in zwei Dimensionen ist es möglich, die Modulationsfähigkeit des Modulators für räumliches Licht 1 noch effektiver zu nutzen. Zum spektralen Zerlegen des Impulslichtes in zwei Dimensionen kann beispielsweise das Echelle-Beugungsgitter oder ähnliches verwendet werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 11 eine weitere Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 6 beschrieben, auf welche der Modulator für räumliches Licht 1 der 4 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel angewendet ist.
Allgemein wird die Wellenform des ultrakurzen Impulslichts eines mehrfach longitudinalen Modes durch den folgenden Ausdruck (4) ausgedrückt:
Wie es aus dem Ausdruck (4) offensichtlich ist, gibt es einen Fall, in welchem die Impulsbreite nicht effizient gesteuert werden kann, wenn nur die Phase Φ_n des Impulses bei jedem Mode n gesteuert wird. In diesem Fall ist es vorzuziehen, nicht nur die Phase zu steuern, sondern auch das elektrische Feld E_n, d.h. eine Intensität des Impulses bei jedem Mode n.
Betrachtet man einen solchen Fall, steuert die Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 6 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sowohl die Phase als auch die Intensität des Lichtimpulses, um die Impuls-Wellenformsteuerung auszuführen.
Wie es in 11 gezeigt ist, sind bei der Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 6 die Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht 3 und eine Modulationsvorrichtung zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht 4 optisch miteinander verbunden.
Die Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 6 wird nachfolgend beschrieben. Bei der Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 6 enthält das optische Eingabesystem 40 ein Prisma zum Bilden eines Spektrums 50 und ein Prisma zum Sammeln von Licht 51 anstelle des Gitters 30 und der Kollimatorlinse 38 der 10. Zusätzlich enthält das optische Ausgabesystem 41 ein Prisma zum Bilden eines Spektrums 52 und ein Prisma zum Sammeln von Licht 53 anstelle des Gitters 31 und der Kollimatorlinse 39 der 10. Die Modulationsvorrichtung zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht 4, eine Polarisierungsplatte 60 von einem Transmissionstyp und die Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht 3 sind in dieser Reihenfolge zwischen dem optischen Eingabesystem 40 und dem optischen Ausgabesystem 41 angeordnet.
Jede der Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht 3 und der Modulationsvorrichtung zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht 4 hat dieselbe Konfiguration wie die Lichtimpuls-Formungssteuerung 2 der 10. Anders ausgedrückt enthält jede der Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht 3 und der Modulationsvorrichtung zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht 4 folgendes: den Modulator für räumliches Licht 1, der den Aufbau der 4 hat und der den Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 mit der Filmdickenverteilung gemäß einem der ersten bis dritten Beispiele enthält; die Adressierungs-Lichtquelle 35; das Flüssigkristallelement 32 vom Transmissionstyp und die Abbildungslinse 36. Der Computer 37 (nicht gezeigt) ist mit dem Flüssigkristallelement 32 vom Transmissionstyp verbunden.
Gleich der Lichtimpuls-Formungssteuerung 2 ist die Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht 3 in einer solchen Ausrichtung angeordnet, dass die Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle innerhalb der Flüssigkristallschicht 17 im Modulator für räumliches Licht 1 parallel zu der Richtung der Polarisation des einfallenden Lichtimpulses P₁ ausgerichtet ist, der vom Prisma zum Sammeln von Licht 51 in die Flüssigkristallschicht 17 eintritt. Somit moduliert der Modulator für räumliches Licht 1 die Phase des einfallenden Lichts gemäß dem Adressenmuster, das in den Adressenteil 1a eintritt, und emittiert ein resultierendes Licht als phasenmoduliertes Licht.
Andererseits ist die Modulationsvorrichtung zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht 4 in einer solchen Ausrichtung angeordnet, dass die Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle innerhalb der Flüssigkristallschicht 17 im Modulator für räumliches Licht 1 um einen Winkel von 45° in Bezug auf die Richtung der Polarisation des einfallenden Lichtimpulses P₁ verschoben ist, der von dem Prisma zum Sammeln von Licht 51 in die Flüssigkristallschicht 17 eintritt. Somit dreht der Modulator für räumliches Licht 1 die Polarisationsebene des einfallenden Lichts gemäß dem Adressenmuster, das in den Adressenteil 1a eintritt, und emittiert ein resultierendes Licht als moduliertes Licht. Das modulierte Licht, dessen Polarisationsebene auf eine solche Weise gedreht worden ist, läuft durch die Polarisierungsplatte 60 und fällt auf die Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht 3 als ein intensitätsmoduliertes Licht mit dem Intensitätsmuster entsprechend dem Adressenmuster ein. Auf diese Weise wird bei der Modulationsvorrichtung zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht 4 der Modulator für räumliches Licht 1 in einer solchen Richtung ausgerichtet, dass die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht 17 um einen Winkel von 45° gegenüber der Richtung der Polarisation des einfallenden Lichtimpulses P₁ verschoben ist. Darüber hinaus ist die Polarisierungsplatte 60 auf der Seite einer Lichtausgabe der Modulationsvorrichtung zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht 4 eingebaut. Somit ist es möglich, die Intensitätsmodulation durch Steuern der Neigung der Flüssigkristallmoleküle bei den jeweiligen Positionen in der Flüssigkristallschicht 17 gemäß dem Adressenmuster zu erreichen.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration arbeitet die Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 6, wie es nachfolgend beschrieben wird.
Wenn der einfallende Lichtimpuls P₁ auf die Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 6 einfällt, wird das einfallende Impulslicht P₁ durch das Prisma 50 in seine Spektralkomponenten zerlegt und durch das Prisma 51 gesammelt oder verdichtet, und fällt auf den Modulator für räumliches Licht 1 innerhalb der Modulationsvorrichtung zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht 4 ein. Im Modulator für räumliches Licht 1 wird die Polarisationsebene bei jeder Wellenlängenkomponente des einfallenden Lichts um ein entsprechendes erwünschtes Ausmaß bei einer entsprechenden Stelle gemäß der Neigung der Flüssigkristallmoleküle gedreht, die bei der betreffenden Stelle auftreten, die dem Adressenlicht bei der betreffenden Stelle entspricht. Das Licht mit gedrehter Polarisationsebene läuft selektiv durch die Polarisierungsplatte 60, um dadurch in ein intensitätsmoduliertes Licht umgewandelt zu werden. Das so intensitätsmodulierte Licht fällt auf den Modulator für räumliches Licht innerhalb der Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht 3 ein und wird auf dieselbe Weise wie in der Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 2 der 10 phasenmoduliert. Das von der Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht 3 ausgegebene Licht wird durch das Prisma 53 gesammelt und durch das Prisma 52 in einen ultrakurzen Lichtimpuls P₂ zusammengesetzt.
Bei jedem der Modulatoren für räumliches Licht 1 innerhalb der Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht 3 und der Modulationsvorrichtung zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht 4 hat der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 die Filmdickenverteilung von einem der ersten bis dritten Beispiele. Demgemäß können die Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht und die Modulationsvorrichtung zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht die erwünschte Phasenmodulation und die erwünschte Intensitätsmodulation jeweils mit Genauigkeit erreichen, ohne irgendeine zusätzliche unerwünschte Phasenstörung am einfallenden Lichtimpuls zu verursachen.
Wie es oben beschrieben ist, sind gemäß der Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 6 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Modulationsvorrichtung zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht 4 und die Polarisierungsplatte 6 zu der Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht 3 hinzugefügt, die identisch zu der Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 2 der 10 ist. Demgemäß ist es möglich, sowohl die Phase als auch die Intensität des einfallenden Lichtimpulses P₁ zu steuern, ohne irgendeine zusätzliche unerwünschte Phasenstörung auf den einfallenden Lichtimpuls P₁ auszuüben. Es ist möglich, die Wellenform mit einem sehr hohen Freiheitsgrad zu steuern. Beispielsweise ist es möglich, die Impulsbreite mit einem sehr hohen Freiheitsgrad zu komprimieren.
Es wird angemerkt, dass eine Polarisierungsplatte von einem Reflexionstyp anstelle der Polarisierungsplatte 60 von einem Transmissionstyp vorgesehen sein kann. Das modulierte Licht, dessen Polarisationsebene durch die Modulationsvorrichtung zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht 4 gedreht worden ist, reflektiert die Polarisierungsplatte 60 vom Reflexionstyp und fällt dann auf die Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht 3 als das intensitätsmodulierte Licht mit dem Intensitätsmuster entsprechend dem Adressenmuster ein.
Zusätzlich ist es gemäß dem Modulator für räumliches Licht 1 durch Ändern des Adressenlichtmusters mit einer hohen Geschwindigkeit möglich, die durch die Flüssigkristallschicht 17 angelegte Spannung mit einer hohen Geschwindigkeit zu ändern. Aus diesem Grund ist es möglich, die Phasen- oder Intensitätsmodulationscharakteristiken an jeder Wellenlängenkomponente des Lichts beliebig und in Echtzeit zu ändern und zu steuern. Beispielsweise ist es möglich, zu einer Zeit t₀ das Leselicht mit Gruppenlaufzeitcharakteristiken (Phasencharakteristiken), wie es in 12(a) gezeigt ist, anzuwenden, und dann zu einem nächsten Moment t₁ die Gruppenlaufzeitcharakteristiken (Phasencharakteristiken) in andere Gruppenlaufzeitcharakteristiken (Phasencharakteristiken), wie sie in 12(b) gezeigt sind, zu ändern.
Gemäß der Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 6, die den Modulator für räumliches Licht 1 verwendet, kann das einfallende Impulslicht P₁ in das ausgegebene Impulslicht P₂ von verschiedenen Formen geformt werden.
Beispielsweise kann das einfallende Impulslicht P₁ in einen Impuls P₂ mit einer Breite von einigen Fempto-Sekunden komprimiert werden, wie es in 13(a) gezeigt ist. Weiterhin kann das einfallende Impulslicht P₁ so geformt werden, dass die Wellenlänge von der Vorderflankenseite aus in Laufrichtung nach und nach verkürzt wird, wie es in 13(b) gezeigt ist. Oder das einfallende Impulslicht P₁ kann gegensätzlich dazu so geformt werden, dass die Wellenlänge von der Vorderflankenseite aus in Laufrichtung nach und nach verlängert wird, wie es in 13(c) gezeigt ist. Weiterhin kann das einfallende Impulslicht P₁ in einen kürzeren Wellenlängenimpuls und einen längeren Wellenlängenimpuls geformt oder getrennt werden, wobei der längere Wellenlängenimpuls an der Vorderseite in der Laufrichtung relativ zu dem kürzeren Wellenlängenimpuls angeordnet ist, wie es in 13(b) gezeigt ist. Oder der kürzere Wellenlängenimpuls kann gegensätzlich dazu auf der Vorderseite in der Laufrichtung relativ zum längeren Wellenlängenimpuls angeordnet sein, wie es in 13(e) gezeigt ist. Auf diese Weise wird es möglich, die Wellenlängenkomponenten und deren Intensitäten im Lichtimpuls innerhalb einiger zehn Fempto-Sekunden zu ändern. Folglich ist es möglich, ein erwünschtes Impulslicht auf einfache Weise zu erzeugen, das dafür verwendet wird, auf ein Substrat gestrahlt zu werden, um Atome oder Moleküle auf beispielsweise irgendeinem Maß von Fempto-Sekunden zu erregen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern verschiedene Modifikationen können durchgeführt werden.
Beispielsweise ist beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Flüssigkristallschicht von einem parallel ausgerichteten Typ. Jedoch kann irgendein anderer Typ von Flüssigkristallschicht verwendet werden. Irgendwelche Lichtmodulationsschichten, die andere als die Flüssigkristallschicht sind, können verwendet werden.
Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel ist ein Modulator für räumliches Licht vom optischen Adressentyp. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auf einen elektrischen Adressentyp angewendet werden.
Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Lichttransmissionsteil durch die Ausrichtungs- bzw. Orientierungsschichten 16 und 18, die transparente Elektrode 19, das transparente Substrat 20 und die Antireflexionsbeschichtung 21 gebildet. Jedoch kann der Lichttransmissionsteil irgendeinen anderen Aufbau verwenden, solange der Lichttransmissionsteil das einfallende Licht (Leselicht) dort hindurch durchlassen kann.
Beim Modulator für räumliches Licht des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels sind die fotoleitende Schicht 12, die als Lichtadressenteil dient, der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 und die Flüssigkristallschicht 17, die als optischer Modulationsteil dient, über einander in dieser Reihenfolge zwischen dem Paar von transparenten Elektroden 19 vorgesehen. Jedoch ist der Modulator für räumliches Licht der vorliegenden Erfindung nicht auf diesen Typ von Struktur beschränkt.
Beispielsweise kann der Modulator für räumliches Licht der vorliegenden Erfindung auf einen Modulator für räumliches Licht 102 von einem LC-MSLM-(Flüssigkristall-Mikrokanal-Modulator für räumliches Licht)-Typ angewendet werden, der in
14(a) gezeigt ist. Der Modulator für räumliches Licht 102 von einem LC-MSLM-Typ enthält keine fotoleitende Schicht. Im Modulator für räumliches Licht 102 vom LC-MSLM-Typ wird das Adressenlicht auf keine fotoleitende Schicht gestrahlt, um die Modulationscharakteristiken der Flüssigkristallschicht zu ändern, sondern das Adressenlicht wird in Fotoelektronen umgewandelt, die dann zum Schreiben von Adresseninformation zur Flüssigkristallschicht verwendet werden.
Genauer gesagt enthält, wie es in 14(a) gezeigt ist, der Modulator für räumliches Licht 102 eine Fotokathode 111, Beschleunigungs-/Konvergenz-Elektroden 114, eine Mikrokanalplatte (die hierin nachfolgend MCP genannt wird) 112, eine Gitterelektrode 113 und einen Flüssigkristallteil 101. Wie es in 14(b) gezeigt ist, ist der Flüssigkristallteil 101 durch Vorsehen des transparenten Substrats 14, des Chirp-Kompensationsspiegels aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10, der Ausrichtungs- bzw. Orientierungsschicht 16, der Flüssigkristallschicht 17, der Ausrichtungs- bzw. Orientierungsschicht 18, der transparenten Elektrode 19 und des transparenten Substrats 20 in dieser Reihenfolge von der Seite der Gitterelektrode 113 aus gebildet. Eine vorbestimmte Spannung wird zwischen der Gitterelektrode 113 und der transparenten Elektrode 19 angelegt und nahezu das Gesamte des Teils der vorbestimmten Spannung wird normalerweise über den Vakuumbereich angelegt, der zwischen der Gitterelektrode 113 und dem transparenten Substrat 14 definiert ist.
Mit einer solchen Struktur wird dann, wenn das Adressenlicht auf die Fotokathode 111 einfällt, in Elektronen umgewandelt. Diese Elektronen werden durch die Beschleunigung-/Konvergenz-Elektroden 114 beschleunigt und konvergiert, durch die MCP 112 multipliziert und fallen auf das transparente Substrat 14 des Flüssigkristallteils 101 ein. Als Ergebnis werden die Elektronen im transparenten Substrat 14 akkumuliert und wird das transparente Substrat 14 negativ geladen. Oder das transparente Substrat 14 kann durch Emittieren sekundärer Elektronen davon positiv geladen werden. Auf diese Weise wird eine Spannung durch den Bereich, der die Flüssigkristallschicht 17 enthält, angelegt. Somit wird die Spannung entsprechend dem Muster des Adressenlichts auf die Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht 17 angewendet, und die Flüssigkristallmoleküle werden geneigt. Das Leselicht fällt auf die Flüssigkristallschicht 17 durch das transparente Substrat 20 ein. Wenn das Leselicht durch die Flüssigkristallschicht 17 ausgebreitet wird, unterzieht sich das Leselicht einer Modulation entsprechend der Neigung der Flüssigkristallmoleküle und wird reflektiert vom Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10. Dann wird das Leselicht wieder durch die Flüssigkristallschicht 17 ausgebreitet, durch die Flüssigkristallschicht 17 moduliert und durch das transparente Substrat 20 ausgegeben.
Bei diesem Modulator für räumliches Licht 102 hat der Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10 die einheitlichen Gruppenlaufzeitcharakteristiken nicht zum Ausüben einer zusätzlichen unerwünschten Störung auf die Phase des Leselichts, oder er löscht die durch den Lichttransmissionsteil (d.h. die Orientierungsschichten 16 und 18, die transparente Elektrode 19 und das transparente Substrat 20) verursachte Gruppenlaufzeit aus, um dadurch die zusätzliche unerwünschte Störung einer Phase zu eliminieren. Die Grundstruktur des Modulators für räumliches Licht 102 ist beispielsweise von N. Mukohzaka et al. in "Japanese Journal of Applied Physics", Vol. 29, No. 7, Juli 1990, S. 1227 bis 1230 beschrieben.
Bezüglich des Modulators für räumliches Licht 102 vom LC-MSLM-Typ ist es möglich, irgendwelche anderen Arten von Modulatoren für räumliches Licht zu verwenden, solange sie einen optischen Modulationsteil, einen Adressenteil und einen Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film 10, der das einfallende Licht reflektiert, enthalten. Repräsentative Beispiele für Modulatoren für räumliches Licht enthalten: einen MSLM, bei welchem der optische Modulationsteil ein elektrooptisches Kristall hat, wie beispielsweise ein LINbO₂-Kristall; einen MSLM von einem Elektronenstrahl-Schreibtyp, bei welchem die Fotokathode vom MSLM entfernt ist, um Elektronenstrahlen direkt von der Außenseite aus zu empfangen; einen elektrischen Adressentyp, wie beispielsweise einen CCD-LCLV, der eine CCD als den Adressenteil enthält; und einen PROM, der ein Material verwendet, wie beispielsweise BSO, das als sowohl der optische Modulationsteil als auch der Adressenteil dient. Bezüglich des optischen Modulationsteils kann ein organisches Material oder ähnliches anstelle eines Flüssigkristalls oder eines elektrooptischen Kristalls verwendet werden.
Bei den Lichtimpuls-Wellenformsteuerungen der 10 und der 11 wird das Flüssigkristallelement 32 vom Transmissionstyp zum Schreiben von Adresseninformation im Modulator für räumliches Licht 1 verwendet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann eine CRT oder ähnliches zum Schreiben von Adresseninformation zum Modulator für räumliches Licht der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wenn deren Modulator für räumliches Licht der vorliegenden Erfindung den Modulator für räumliches Licht 1 des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels oder irgendeinen anderen Modulator für räumliches Licht von einem optischen Adressentyp, wie beispielsweise den LC-MLSM 102, den MLSM oder einen PROM, die oben beschrieben sind, enthält. Ein Elektronenstrahl oder ein elektrisches Signal kann zum Schreiben von Adresseninformation zum Modulator für räumliches Licht der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wenn der Modulator für räumliches Licht der vorliegenden Erfindung den Modulator für räumliches Licht von einem elektrischen Adressentyp enthält, wie beispielsweise einen Elektronenstrahl-MSLM oder einen CCD-LCLV.
Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film durch abwechselndes Vorsehen von Schichten aus Titanoxid (TiO₂) und aus Siliziumdioxid (SiO₂) ausgebildet. Jedoch kann der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film durch abwechselndes Vorsehen von Schichten aus einer Vielzahl von irgendwelchen Arten von dielektrischen Filmen konfiguriert sein. Beispielsweise kann der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film durch abwechselndes Vorsehen von Schichten aus drei oder mehreren unterschiedlichen Arten von dielektrischen Filmen in einer Reihe strukturiert sein. Die optische Filmdicke jedes dielektrischen Films, die vom Brechungsindex und von der Filmdicke des betreffenden dielektrischen Films abhängt, kann auf einen derartigen Wert eingestellt werden, der die erwünschten Reflexionsvermögenscharakteristiken und die erwünschten Gruppenlaufzeitcharakteristiken zur Verfügung stellen kann.
Bei der Lichtimpuls-Wellenformsteuerung 6 der 11 ist die Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht 3 in der Stufe angeordnet, die der Modulationsvorrichtung zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht 4 nachfolgt. Jedoch kann die Modulationsvorrichtung zur Intensitätsmodulation für räumliches Licht 4 in der Stufe angeordnet sein, die der Modulationsvorrichtung zur Phasenmodulation von räumlichem Licht 3 nachfolgt.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Der Modulator für räumliches Licht gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einem weiten Bereich bei verschiedenen Anwendungen verwendet werden, einschließlich des chemischen Gebiets und des Kommunikationsgebiets.
Auf dem chemischen Gebiet kann der Modulator für räumliches Licht gemäß der vorliegenden Erfindung zum Formen eines ultrakurzen Lichtimpulses in eine erwünschte Wellenform und zum Bestrahlen einer erwünschten Substanz mit dem ultrakurzen Lichtimpuls mit der erwünschten Form verwendet werden, um wie ein Bild mit einer langsamen Bewegung den Zeitpunkt zu beobachten, zu welchem die chemische Reaktion in der erwünschten Substanz stattfindet.
Auf dem Kommunikationsgebiet wird die optische Kommunikation mit großer Kapazität unter Verwendung eines Lichtimpulses, wie beispielsweise eines ultrakurzen Lichtimpulses, ausgeführt. Der Modulator für räumliches Licht gemäß der vorliegenden Erfindung kann zum Ausführen einer Chirp-Kompensation auf den Lichtimpuls verwendet werden, um zu verhindern, dass die Impulsbreiten bei einzelnen Wellenlängen streuen, um eine Interferenz miteinander zu verursachen, während der Lichtimpuls durch eine Wellenlängenmultiplextechnologie durch einen Übertragungspfad bzw. Transmissionspfad, wie beispielsweise eine optische Faser, ausgebreitet wird.
Zusammenfassung
Ein Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film (10) reflektiert ein einfallendes Licht in einem vorbestimmten Wellenlängenbereich und hat Gruppenlaufzeitcharakteristiken, die verhindern, dass wenigstens einer von dem Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film (10) und einem Lichttransmissionsteil eine Phasenstörung auf ein einfallendes Licht innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs ausübt. Daher werden alle Wellenlängenkomponenten des einfallenden Lichts im vorbestimmten Wellenlängenbereich durch den Chirp-Kompensationsspiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film (10) reflektiert und tritt keine zusätzliche unerwünschte Phasenstörung durch den Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film (10) und den Lichttransmissionsteil auf. Demgemäß ermöglicht ein Modulator für räumliches Licht (1) eine erwünschte Modulation nur durch eine Flüssigkristallschicht, ohne einem Ausgangslicht eine zusätzliche unerwünschte Phasenstörung zuzuteilen.
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Claims

Modulator für räumliches Licht, der folgendes aufweist: einen Adressenteil, der Adresseninformation empfängt; einen optischen Modulationsteil, der einfallendes Licht unter Verwendung seiner Modulationscharakteristiken moduliert, die gemäß der Adresseninformation geändert werden, wobei das einfallende Licht einen vorbestimmten Wellenlängenbereich hat; einen Lichttransmissionsteil, der das einfallende Licht durchlässt; und einen Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film, der das durch den optischen Modulationsteil modulierte einfallende Licht reflektiert, wobei der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film vorbestimmte Reflexionsvermögenscharakteristiken innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs hat, wobei der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film Gruppenlaufzeitcharakteristiken hat, die verhindern, dass wenigstens einer von dem Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film und dem Lichttransmissionsteil eine Phasenstörung auf das einfallende Licht innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs ausübt.
Modulator für räumliches Licht nach Anspruch 1, wobei der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film eine Vielzahl von unterschiedlichen Arten von dielektrischen Filmen enthält, die abwechselnd übereinander vorgesehen sind, wobei eine optische Dicke jedes dielektrischen Films, die abhängig vom Brechungsindex und von einer Dicke des betreffenden dielektrischen Films bestimmt wird, einen Wert hat, der den vorbestimmten Reflexionsvermögenscharakteristiken und den Gruppenlaufzeitcharakteristiken entspricht.
Modulator für räumliches Licht nach Anspruch 2, wobei der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film die Gruppenlaufzeitcharakteristiken zum Anwenden einer Gruppenlaufzeit auf das einfallende Licht hat, deren Ausmaß über dem vorbestimmten Wellenlängenbereich im Wesentlichen fest ist, wenn der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film das einfallende Licht reflektiert.
Modulator für räumliches Licht nach Anspruch 2, wobei der Lichttransmissionsteil auf das einfallende Licht eine vorbestimmte Gruppenlaufzeit anwendet, wenn er das einfallende Licht dort hindurch durchlässt, und wobei der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film die vorbestimmten Reflexionsvermögenscharakteristiken innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs hat und die Gruppenlaufzeitcharakteristiken hat, die die vorbestimmte Gruppenlaufzeit innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs kompensieren.
Modulator für räumliches Licht nach Anspruch 4, wobei der Lichttransmissionsteil ein transparentes Substrat enthält, das das einfallende Licht dort hindurch durchlässt, wobei das transparente Substrat die vorbestimmte Gruppenlaufzeit auf das einfallende Licht anwendet, wenn das einfallende Licht durch das transparente Substrat läuft, wobei der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film die Gruppenlaufzeitcharakteristiken hat, die die vorbestimmte Gruppenlaufzeit innerhalb des Wellenlängenbereichs kompensieren.
Modulator für räumliches Licht nach Anspruch 2, wobei der Adressenteil eine fotoleitende Schicht enthält, wobei der optische Modulationsteil eine Flüssigkristallschicht enthält, und wobei die fotoleitende Schicht, der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film und die Flüssigkristallschicht in dieser Reihenfolge zwischen einem Paar von transparenten Elektroden übereinander vorgesehen sind.
Modulator für räumliches Licht nach Anspruch 1, der weiterhin folgendes aufweist: eine erste Spektralkomponenten-Trenneinheit, die einen einfallenden Lichtimpuls mit dem vorbestimmten Wellenlängenbereich in Spektralkomponenten trennt bzw. zerlegt, um dadurch das einfallende Licht zu erzeugen; eine erste Kondensoreinheit, die das einfallende Licht sammelt, welches durch die erste Spektralkomponenten-Trenneinheit erhalten wird, und die das gesammelte einfallende Licht auf den optischen Modulationsteil strahlt; eine erste Adresseninformations-Schreibeinheit, die die Adresseninformation ausgibt, die eine Phasenmodulation anzeigt, für die es erwünscht ist, dass ihr das einfallende Licht unterzogen wird; eine zweite Kondensoreinheit, die ein Ausgangslicht sammelt, das bezüglich der Phase durch den optischen Modulationsteil moduliert worden ist und das vom optischen Modulationsteil ausgegeben worden ist; und eine zweite Spektralkomponenten-Trenneinheit, die das durch die zweite Kondensoreinheit gesammelte Ausgangslicht empfängt, das empfangene Ausgangslicht miteinander kombiniert und ein resultierendes Licht als einen Ausgangs-Lichtimpuls ausgibt.
Modulator für räumliches Licht nach Anspruch 7, wobei die erste Adresseninformations-Schreibeinheit folgendes enthält: eine Adressier-Lichtquelle, die ein erstes Schreiblicht mit einer einheitlichen Intensität erzeugt; ein erstes Flüssigkristallelement durch ein elektrisches Signal adressiert wird, das die Adresseninformation anzeigt und das das erste Schreiblicht moduliert, um ein erstes Adressenlicht zu erzeugen; und eine erste Abbildungseinheit, die das erste Adressenlicht auf den Adressenteil abbildet.
Modulator für räumliches Licht nach Anspruch 7, der weiterhin eine Modulationsvorrichtung zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht aufweist, die das einfallende Licht bezüglich der Intensität moduliert, wobei die erste Kondensoreinheit das einfallende Licht sammelt und das gesammelte einfallende Licht auf die Modulationsvorrichtung zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht strahlt, wobei das einfallende Licht, das durch die Modulationsvorrichtung zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht intensitätsmoduliert worden ist, auf den optischen Modulationsteil einfällt, wobei die Modulationsvorrichtung zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht folgendes enthält: eine zweite Adresseninformations-Schreibeinheit, die eine weitere Adresseninformation ausgibt, die eine Intensitätsmodulation anzeigt, für die es erwünscht ist, dass ihr das einfallende Licht unterzogen wird; und einen Modulator zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht von einem Reflexionstyp, der das einfallende Licht einer Intensitätsmodulation unterzieht, die durch die weitere Adresseninformation angezeigt wird, und wobei der Modulator zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht von einem Reflexionstyp folgendes enthält: einen weiteren Adressenteil, der die zweite Adresseninformation empfängt; einen weiteren optischen Modulationsteil, der einfallendes Licht von der ersten Kondensoreinheit unter Verwendung seiner Modulationscharakteristiken moduliert, die gemäß der weiteren Adresseninformation geändert werden; einen weiteren Lichttransmissionsteil, der das einfallende Licht durchlässt; und einen weiteren Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film, der das durch den optischen Modulationsteil modulierte einfallende Licht reflektiert, wobei der weitere Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film weitere vorbestimmte Reflexionsvermögenscharakteristiken innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs hat, wobei der weitere Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film verhindert, dass wenigstens einer von dem weiteren Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film und dem weiteren Lichttransmissionsteil eine Phasenstörung auf das einfallende Licht innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs ausübt.
Modulator für räumliches Licht nach Anspruch 9, wobei der weitere optische Modulationsteil im Modulator zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht von einem Reflexionstyp folgendes enthält: einen Polarisationszustands-Modulationsteil, der einen Polarisationszustand des einfallenden Lichts unter Verwendung seiner Modulationscharakteristiken moduliert, die gemäß der weiteren Adresseninformation geändert werden; und eine Polarisierungseinheit, die das einfallende Licht, dessen Polarisationszustand durch den Polarisationszustands-Modulationsteil moduliert worden ist und das von dem Polarisationszustands-Modulationsteil ausgegeben worden ist, in intensitätsmoduliertes Licht umwandelt, wobei das intensitätsmodulierte Licht als das einfallende Licht auf den optischen Modulationsteil einfällt.
Modulator für räumliches Licht nach Anspruch 9, wobei die zweite Adresseninformations-Schreibeinheit folgendes enthält: eine zweite Adressier-Lichtquelle, die ein zweites Schreiblicht mit einer einheitlichen Intensität erzeugt; ein zweites Flüssigkristallelement, das durch ein elektrisches Signal adressiert wird, das die weitere Adresseninformation anzeigt und das das zweite Schreiblicht moduliert, um ein zweites Adressenlicht zu erzeugen; und eine zweite Abbildungseinheit, die das zweite Adressenlicht auf den weiteren Adressenteil des Modulators zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht von einem Reflexionstyp abbildet.
Lichtimpuls-Wellenformsteuerung, die folgendes aufweist: eine erste Spektralkomponenten-Trenneinheit, die einen einfallenden Lichtimpuls mit einem vorbestimmten Wellenlängenbereich in Spektralkomponenten trennt bzw. zerlegt, um dadurch ein einfallendes Licht zu erzeugen; eine erste Kondensoreinheit, die das einfallende Licht sammelt, das durch die erste Spektralkomponenten-Trenneinheit erhalten wird; eine erste Adresseninformations-Schreibeinheit, die eine erste Adresseninformation ausgibt, die eine Phasenmodulation anzeigt, für die es erwünscht ist, dass ihr das einfallende Licht unterzogen wird; einen Modulator zur Phasenmodulation von räumlichem Licht von einem Reflexionstyp, der das einfallende Licht einer Phasenmodulation unterzieht, die durch die erste Adresseninformation angezeigt wird, wobei der Modulator zur Phasenmodulation von räumlichem Licht folgendes enthält: einen ersten Adressenteil, der die erste Adresseninformation empfängt; einen ersten optischen Modulationsteil, der einfallendes Licht unter Verwendung seiner Modulationscharakteristiken moduliert, die gemäß der ersten Adresseninformation geändert werden; einen ersten Lichttransmissionsteil, der das einfallende Licht durchlässt; und einen ersten Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film, der das einfallende Licht reflektiert, das durch den ersten optischen Modulationsteil moduliert ist, wobei der erste Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film erste vorbestimmte Reflexionsvermögenscharakteristiken innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs hat, wobei der erste Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film erste Gruppenlaufzeitcharakteristiken hat, die verhindern, dass wenigstens einer von dem ersten Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film und dem ersten Lichttransmissionsteil eine Phasenstörung auf das einfallende Licht innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs ausübt; eine zweite Kondensoreinheit, die ein Ausgangslicht sammelt, das von dem Modulator zur Phasenmodulation von räumlichem Licht von einem Reflexionstyp ausgegeben worden ist; und eine zweite Spektralkomponenten-Trenneinheit, die das durch die zweite Kondensoreinheit gesammelte Ausgangslicht empfängt, das empfangene Ausgangslicht miteinander kombiniert und ein resultierendes Licht als einen Ausgangs-Lichtimpuls ausgibt.
Lichtimpuls-Wellenformsteuerung nach Anspruch 12, wobei der erste Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film eine Vielzahl von unterschiedlichen Arten von dielektrischen Filmen enthält, die abwechselnd übereinander vorgesehen sind, wobei eine optische Dicke jedes dielektrischen Films, die abhängig vom Brechungsindex und von einer Dicke des betreffenden dielektrischen Films bestimmt wird, einen Wert hat, der den vorbestimmten Reflexionsvermögenscharakteristiken und den ersten Gruppenlaufzeitcharakteristiken entspricht.
Lichtimpuls-Wellenformsteuerung nach Anspruch 13, wobei der erste Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film die Gruppenlaufzeitcharakteristiken zum Anwenden einer Gruppenlaufzeit auf das einfallende Licht hat, deren Ausmaß über dem vorbestimmten Wellenlängenbereich im Wesentlichen fest ist, wenn der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film das einfallende Licht reflektiert.
Lichtimpuls-Wellenformsteuerung nach Anspruch 13, wobei der erste Lichttransmissionsteil das einfallende Licht mit einer ersten vorbestimmten Gruppenlaufzeit versieht, wenn er das einfallende Licht dort hindurch durchlässt, und wobei der erste Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film die vorbestimmten ersten Reflexionsvermögenscharakteristiken innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs hat und die Gruppenlaufzeitcharakteristiken hat, die die erste vorbestimmte Gruppenlaufzeit innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs kompensieren.
Lichtimpuls-Wellenformsteuerung nach Anspruch 15, wobei der erste Lichttransmissionsteil ein erstes transparentes Substrat enthält, das das einfallende Licht dort hindurch durchlässt, wobei das erste transparente Substrat die erste vorbestimmte Gruppenlaufzeit auf das einfallende Licht anwendet, wenn das einfallende Licht durch das erste transparente Substrat läuft, wobei der erste Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film die Gruppenlaufzeitcharakteristiken hat, die die erste vorbestimmte Gruppenlaufzeit innerhalb des Wellenlängenbereichs kompensieren.
Lichtimpuls-Wellenformsteuerung nach Anspruch 12, wobei die erste Adresseninformations-Schreibeinheit folgendes enthält: eine erste Adressier-Lichtquelle, die erstes Schreiblicht mit einer einheitlichen Intensität erzeugt; ein erstes Flüssigkristallelement von einem Transmissionstyp, das durch ein elektrisches Signal adressiert wird, das die erste Adresseninformation anzeigt und das erste Schreiblicht moduliert, um ein erstes Adressenlicht zu erzeugen; und eine erste Abbildungseinheit, die das erste Adressenlicht auf den Adressenteil des Modulators zur Phasenmodulation von räumlichem Licht von einem Reflexionstyp abbildet.
Lichtimpuls-Wellenformsteuerung nach Anspruch 12, die weiterhin folgendes aufweist: eine zweite Adresseninformations-Schreibeinheit, die eine zweite Adresseninformation ausgibt, die eine Intensitätsmodulation anzeigt, für die es erwünscht ist, dass ihr das einfallende Licht unterzogen wird; und einen Modulator zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht von einem Reflexionstyp, der das einfallende Licht einer Intensitätsmodulation unterzieht, die durch die zweite Adresseninformation angezeigt wird, und wobei der Modulator zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht von einem Reflexionstyp folgendes enthält: einen zweiten Adressenteil, der die zweite Adresseninformation empfängt; einen zweiten optischen Modulationsteil, der einfallendes Licht von der ersten Kondensiereinheit unter Verwendung seiner Modulationscharakteristiken moduliert, die gemäß der zweiten Adresseninformation geändert werden; einen zweiten Lichttransmissionsteil, der das einfallende Licht durchlässt; und einen zweiten Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film, der das einfallende Licht reflektiert, das durch den optischen Modulationsteil moduliert ist, wobei der zweite Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film zweite vorbestimmte Reflexionsvermögenscharakteristiken innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs hat, wobei der Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film zweite Gruppenlaufzeitcharakteristiken hat, die verhindern, dass wenigstens einer von dem zweiten Spiegel aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film und dem zweiten Lichttransmissionsteil eine Phasenstörung auf das einfallende Licht innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereichs ausübt, und wobei der erste optische Modulationsteil im Modulator zur Phasenmodulation von räumlichem Licht von einem Reflexionstyp das einfallende Licht empfängt, das bezüglich der Intensität durch den Modulator zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht von einem Reflexionstyp moduliert worden ist.
Lichtimpuls-Wellenformsteuerung nach Anspruch 18, wobei der zweite optische Modulationstyp im Modulator zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht von einem Reflexionstyp folgendes enthält: einen Polarisationszustands-Modulationsteil, der einen Polarisationszustand des einfallenden Lichts moduliert, das durch die erste Kondensoreinheit gesammelt wird, indem seine Modulationscharakteristiken verwendet werden, die gemäß der zweiten Adresseninformation geändert werden; und eine Polarisierungseinheit, die das einfallende Licht, dessen Polarisationszustand durch den Polarisationszustands-Modulationsteil moduliert worden ist und das von dem Polarisationszustands-Modulationsteil ausgegeben worden ist, in intensitätsmoduliertes Licht umwandelt.
Lichtimpuls-Wellenformsteuerung nach Anspruch 18, wobei die zweite Adresseninformations-Schreibeinheit folgendes enthält: eine zweite Adressier-Lichtquelle, die ein zweites Schreiblicht mit einer einheitlichen Intensität erzeugt; ein zweites Flüssigkristallelement von einem Transmissionstyp, das durch ein elektrisches Signal adressiert wird, das die zweite Adresseninformation anzeigt und das zweite Schreiblicht moduliert, um ein zweites Adressenlicht zu erzeugen; und eine zweite Abbildungseinheit, die das zweite Adressenlicht auf den zweiten Adressenteil des Modulators zur Intensitätsmodulation von räumlichem Licht von einem Reflexionstyp abbildet.