DE10394093T5

DE10394093T5 - Optisches Modul

Info

Publication number: DE10394093T5
Application number: DE10394093T
Authority: DE
Inventors: Takao Sakurai; Koichiro Uekusa
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2005-12-22
Also published as: KR20050095780A; GB0515707D0; CN1759342A; JP2004233710A; GB2412973A; WO2004068222A1; US20060023291A1

Abstract

Optisches Modul für die Ausgabe von durch Beugen von von außen eingegebenem auftreffenden Licht erzeugtem Licht, welches aufweist:
eine akustooptische Vorrichtung zum Emittieren des durch Beugen des auftreffenden Lichts erzeugtem gebeugtem Licht unter einem unterschiedlichen Ausgangswinkel entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts; und
ein erstes Korrekturprisma zum Kompensieren von erstem Ausgangslicht, bei dem die Differenz des Ausgangswinkels entsprechend der Wellenlänge in dem gebeugten Licht verringert ist.

Description

Für die Bestimmungsstaaten, die eine Einbeziehung von Dokumenten durch Bezugnahme zulassen, wird hier der in einer Patentanmeldung beschriebene Inhalt als Teil der Beschreibung einbezogen.
Japanische Patentanmeldung JP 2003-023008
Anmeldedatum: 31. Januar 2003
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Modul und insbesondere auf ein optisches Modul für die Ausgabe von Licht, das durch Beugung von von außen eingegebenem auftreffendem Licht durch eine akustooptische Vorrichtung erzeugt wurde.
STAND DER TECHNIK
Es wurde herkömmlich ein Verfahren zum Realisieren optischer Module wie einer optischen Ablenkvorrichtung, eines optischen Modulators, eines optischen Frequenzschiebers und eines optischen Schalters vorgeschlagen, bei dem eine akustooptische Vorrichtung verwendet wird. (Minoru Knonuma, Schinya Yoshida, Mitsuyosi Shibata, "Opto-electronics and Its Materials" First Edition, Kogaku-Tosho Publishing Co., 15. Juli 1995, Seiten 219–223). Bei der Eingabe/Ausgabe von Licht durch optische Fasern war es eine allgemeine Praxis, dass die akustooptische Vorrichtung verwendende optische Modul so auszubilden, dass von der optischen Faser auf der Eingangsseite eingegebenes auftreffendes Licht so geführt wird, dass es über eine Kollimatorlinse auf die akustooptische Vorrichtung auftrifft, und aus der akustooptischen Vorrichtung austretendes gebeugtes Licht über eine Kollimatorlinse zu der optischen Faser auf der Ausgangsseite emittiert wird.
Der Ausgangswinkel des aus der akustooptischen Vorrichtung austretenden gebeugten Lichts verändert sich in Abhängigkeit von der Wellenlänge des auf die akustooptische Vorrichtung auftreffenden Lichts. Daher hatte die vorstehend beschriebene Konfiguration ein Problem dahingehend, dass, wenn die Kollimatorlinsen an der optimalen relativen Position und dem optimalen relativen Winkel für das auftreffende Licht einer bestimmten Wellenlänge angeordnet sind, ein Verlust des Ausgangslichts bemerkenswert wird, wenn auftreffendes Licht mit einer unterschiedlichen Wellenlänge eingegeben wird.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein derartiges Problem zu lösen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um einen derartigen Zweck zu erzielen, ist gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein optisches Modul für die Ausgabe von Licht, das durch Beugen von von außen eingegebenem, auftreffendem Licht erzeugt ist, vorzusehen, mit einer akustooptischen Vorrichtung zum Emittieren des durch Beugen des auftreffenden Lichts mit einem unterschiedlichen Ausgangswinkel entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts erzeugten gebeugten Lichts und einem ersten Korrekturprisma zum Kompensieren von erstem Ausgangslicht, bei dem die Differenz des Ausgangswinkel entsprechend der Wellenlänge des gebeugten Lichts verringert ist.
Das erste Korrekturprisma kann das durch Ablenken des gebeugten Lichts in der Richtung, die von einem optischen Pfad von nicht gebeugtem Licht, das ohne gebeugt zu werden, austritt, unter dem auf die akustooptische Vorrichtung auftreffenden Licht, erzeugt wird, kompensieren.
Das optische Modul kann weiterhin eine erste Linse zum Emittieren des ersten Ausgangslichts zu einer mit dem optischen Modul verbundenen optischen Faser enthalten.
Weiterhin kann das optische Modul ein Auftreffprisma zum Empfangen des auftreffenden Lichts und zu dessen Emission unter einem unterschiedlichen Winkel entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts enthalten, um das auftreffende Licht in die akustooptische Vorrichtung unter einem Winkel einzugeben, durch den der Beugungswirkungsgrad der akustooptischen Vorrichtung zunimmt.
Das Auftreffprisma kann das auftreffende Licht zu einem Auftreffwinkel ablenken, der nahezu gleich dem Bragg'schen Beugungswinkel zu der akustooptischen Vorrichtung ist, der bestimmt ist entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts, um es in die akustooptische Vorrichtung einzugeben.
Das optische Modul kann weiterhin ein zweites Korrekturprisma enthalten für die Emission von zweitem Ausgangslicht, bei dem die Differenz von Winkeln, die geändert sind durch das Auftreffprisma entsprechend der Wellenlänge von auftreffendem Licht in nicht gebeugtem Licht, das erzeugt ist aus dem auf die akustooptische Vorrichtung auftreffenden Licht durch das Auftreffprisma und von der akustischen Vorrichtung ohne gebeugt zu werden emittiert wird, verringert ist im Vergleich zu dem nicht gebeugten Licht.
Noch weiterhin kann das erste Korrekturprisma das erste Ausgangslicht, bei dem die Differenz von Ausgangswinkel entsprechend der Wellenlänge des gebeugten Lichts korrigiert ist, auf nahezu null kompensieren.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein optisches Modul für die Ausgabe von durch Beugen von von außen eingegebenem gebeugtem Licht erzeugt ist, vorgesehen, enthaltend eine akustooptische Vorrichtung zum Emittieren des gebeugten Lichts, das durch Beugen des auftreffenden Lichts unter einem unterschiedlichen Winkel entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts erzeugt ist, und ein Auftreffprisma zum Eingeben des auftreffenden Lichts und zum Emittieren unter unterschiedlichen Winkeln entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts, um das auftreffende Licht in die akustooptische Vorrich tung unter einem Winkel einzugeben, durch den der Beugungswirkungsgrad der akustooptischen Vorrichtung zunimmt.
Es wird festgestellt, dass die vorstehend beschriebene Zusammenfassung der Erfindung nicht notwendigerweise alle erforderlichen Merkmale der Erfindung beschreibt. Die Erfindung kann auch eine Unterkombination der vorstehend beschriebenen Merkmale sein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Konfiguration eines optischen Moduls 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 ist ein Diagramm, das einen beispielhaften Beugungswirkungsgrad in einer akustooptischen Vorrichtung 120 nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
3 ist ein Diagramm, das einen beispielhaften Kopplungsverlust bei einer ersten Ausgangslinse 145 und einer zweiten Ausgangslinse 155 nach dem Ausführungsbeispiel zeigt.
4 ist ein Diagramm, das einen beispielhaften Einführungsverlust von erstem Ausgangslicht durch das optische Modul 100 nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
5 ist ein Diagramm, das ein Vergleichsergebnis des Einfügungsverlusts des ersten Ausgangslichts durch das optische Modul 100 nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Vergleich zu dem Einführungsverlust bei anderen Verfahren zeigt.
6 ist ein Diagramm, das eine Differenz des Einführungsverlusts zwischen dem ersten Ausgangslicht und dem zweiten Ausgangslicht durch das optische Modul 100 nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
BESTE ARTEN DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Eine beispielhafte Art der Ausführung der Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine Konfiguration eines optischen Moduls 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel. Das optische Modul 100 emittiert erstes Ausgangslicht, das durch Beugen von von außen über eine optische Eingangsfaser 105 eingegebenem auftreffendem Licht durch eine akustische Vorrichtung 120 erzeugt wurde, zu einer ersten optischen Ausgangsfaser 110 und emittiert zweites Ausgangslicht, das aus dem auftreffenden Licht durch die akustooptische Vorrichtung 120 nicht gebeugt wurde, zu einer zweiten optischen Ausgangsfaser 115. Der Zweck des optischen Moduls 100 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht darin, einen Auftreffwinkel, unter dem das auftreffende Licht auf die akustooptische Vorrichtung 120 auftrifft, entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts einzustellen, und einen Ausgangswinkel des aus der akustooptischen Vorrichtung 120 austretenden gebeugten Lichts einzustellen, der anderenfalls entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts variiert, um eine Änderung des Verlusts des Ausgangslichts, wenn die Wellenlänge des auftreffenden Lichts unterschiedlich ist, herabzusetzen.
Das optische Modul 100 hat eine Eingangslinse 130, ein Auftreffprisma 135, die akustooptische Vorrichtung 120, ein erstes Korrekturprisma 140, eine erste Ausgangslinse 145, ein zweites Korrekturprisma 150 und eine zweite Ausgangslinse 155. Die Eingangslinse 130 korrigiert das über die optische Eingangsfaser 105 eingegebene auftreffende Licht so, dass es nahezu paralleles auftreffendes Licht ist.
Das durch die Eingangslinse 130 korrigierte auftreffende Licht trifft auf das Auftreffprisma 135 auf und tritt unter einem unterschiedlichen Winkel entsprechend der Wellenlänge des unterschiedlichen Lichts aus. Das Auftreffprisma 135 kann so ausgebildet sein, dass es das durch die Eingangslinse 130 korrigierte auftreffende Licht um einen Ablenkwinkel θ₁ in der Richtung ablenkt, die näher zu der akustooptischen Vorrichtung 120 ist, um einen Auftreffwinkel θ₂, unter dem das auftreffende Licht auf die akustooptische Vorrichtung 120 auftrifft, näher an null heranzubringen. Wenn die Wellenlänge des auftreffenden Lichts in diesem Falle lang ist, wird der Ablenkwinkel θ₁ kleiner im Vergleich zu dem Fall, in welchem die Wellenlänge des auftreffenden Lichts kurz ist. Hierdurch bewirkt das Auftreffprisma 135, dass das durch die Eingangslinse 130 korrigierte auftreffende Licht unter einem Winkel auf die akustooptische Vorrichtung 102 auftrifft, durch den der Beugungswirkungsgrad der akustooptischen Vorrichtung 120 zunimmt.
Die akustooptische Vorrichtung 120 gibt das durch Beugen des auftreffenden Lichts erzeugte gebeugte Licht unter einem Ausgangswinkel θ₃ zu dem ersten Korrekturprisma 140 aus, der entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts variiert. Genauer gesagt, die akustooptische Vorrichtung 120 ist eine Vorrichtung wie beispielsweise TeO₂, LiNbO₃ oder PbMoO₄, die das von dem Auftreffprisma 135 eingegebene auftreffende Licht durch periodische Kondensation und Verdünnung von Beanspruchung, die durch von einem Oszillator 125 angelegtem Ultraschall bewirkt werden, beugt. Wenn die Wellenlänge des auftreffenden Lichts hier lang ist, wird der Ausgangswinkel θ₃ groß im Vergleich zu dem Fall, in welchem die Wellenlänge des auftreffenden Lichts kurz ist. Die akustooptische Vorrichtung 120 emittiert auch nicht gebeugtes Licht, das aus dem von dem Auftreffprisma 135 eingegebenen auftreffenden Licht durch die akustooptische Vorrichtung 120 nicht gebeugt wurde, zu dem zweiten Korrekturprisma 150.
Durch Empfang des aus der akustooptischen Vorrichtung 120 austretenden gebeugten Lichts kompensiert das erste Korrekturprisma 140 erstes Ausgangslicht, bei dem die Differenz des Ausgangswinkels θ₃ entsprechend der Wellenlänge des gebeugten Lichts verringert ist. Genauer gesagt, das erste Korrekturprisma 140 kompensiert das erste Ausgangslicht, das durch Ablenken des aus der akustooptischen Vorrichtung 120 austretenden gebeugten Lichts um einen Ablenkwinkel θ₄ erzeugt wird, in der von einer Ultraschallwellenebene 160, die durch das gebeugte Licht bewirkt wird, getrennten Richtung. Hierdurch kompensiert das erste Korrekturprisma 140 das durch Ablenken des gebeugten Lichts erzeugte erste Ausgangslicht in der Richtung, die sich von einem optischen Pfad des nicht gebeugten Lichts trennt, das emittiert wird, ohne aus dem auf die akustooptische Vorrichtung 120 auftreffenden Licht gebeugt zu werden.
Wenn die Wellenlänge des auftreffenden Lichts hier lang ist, wird der Ausgangswinkel θ₃ des gebeugten Lichts groß im Vergleich zu dem Fall, in welchem die Wellenlänge des auftreffenden Lichts kurz ist, wie vorstehend in Verbindung mit der akustooptischen Vorrichtung 120 erläutert ist. Unterdessen wird, wenn die Wellenlänge des gebeugten Lichts lang ist, der Ablenkwinkel θ₄ klein im Vergleich zu dem Fall, in welchem die Wellenlänge des gebeugten Lichts kurz ist. Daher lenkt das erste Korrekturprisma 140 das gebeugte Licht, das unter dem großen Ausgangswinkel θ₃ austritt, wenn die Wellenlänge des auftreffenden Lichts lang ist, um den kleinen Ablenkwinkel θ₄ in derselben Richtung wie der des Ausgangswinkels θ₃ ab. Unterdessen lenkt es das gebeugte Licht, das unter dem kleinen Ausgangswinkel θ₃ austritt, wenn die Wellenlänge des auftreffenden Lichts kurz ist, um den großen Ablenkwinkel θ₄ in derselben Richtung wie der des Ausgangswinkel θ₃ ab. Somit kann das erste Korrekturprisma 140 die Differenz der Ausgangswinkel entsprechend den Wellenlängen in dem aus der akustooptischen Vorrichtung 120 austretenden gebeugten Licht herabsetzen. Das erste Korrekturprisma 140 kann einen Öffnungswinkel haben, bei dem die Summe des Ausgangswinkels θ₃ und des Ablenkwinkels θ₄ nahezu null wird in dem Wellenlängenbereich des auftreffenden Lichts, für das das optische Modul 100 verwendet wird. In diesem Fall kann das erste Korrekturprisma 140 das erste Ausgangslicht kompensieren, in welchem die Differenz der Ausgangswinkel entsprechend den Wellenlängen im aus der akustooptischen Vorrichtung 120 austretenden gebeugten Licht zu nahezu null korrigiert ist.
Weiterhin kann das erste Korrekturprisma 140 einen Abstand zwischen der ersten Ausgangslinse 145 und der zweiten Ausgangslinse 155 vergrößern durch Ablenken des gebeugten Lichts in der Richtung, die sich von dem optischen Pfad des nicht gebeugten Lichts trennt.
Die erste Ausgangslinse 145 emittiert das von dem ersten Korrekturprisma 140 abgelenkte erste Ausgangslicht zu der ersten optischen Ausgangsfaser 110, die mit dem optischen Modul 100 verbunden ist.
Das zweite Korrekturprisma 150 emittiert zweites Ausgangslicht, bei dem die Differenz der durch das Auftreffprisma entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts geänderten Winkel in dem aus der akustooptischen Vorrichtung 120 austretenden nicht gebeugtem Licht im Vergleich zu dem nicht gebeugten Licht verringert ist. Genauer gesagt, das zweite Korrekturprisma 150 emittiert das zweite Ausgangslicht, das durch Ablenken des aus der akustooptischen Vorrichtung 120 austretenden nicht gebeugten Lichts um den Ablenkwinkel θ₅ erzeugt ist, in der Richtung, die sich von der durch das gebeugte Licht des auftreffenden Lichts bewirkten Ultraschallwellenebene 160 trennt. Hierdurch emittiert das zweite Korrekturprisma 150 das durch Ablenken des nicht gebeugten Licht erzeugte zweite Ausgangslicht in der Richtung, die sich von dem optischen Pfad des gebeugten Lichts trennt, das aus dem auf die akustooptische Vorrichtung 120 auftreffenden Licht gebeugt und emittiert wurde.
Wenn die Wellenlänge des auftreffenden Lichts hier lang ist, wird der Ablenkwinkel θ₁ klein im Vergleich zu dem Fall, in welchem die Wellenlänge des auftreffenden Lichts kurz ist, wie vorstehend in Verbindung mit dem Auftreffprisma 135 erläutert wurde. Unterdessen wird, wenn die Wellenlänge des nicht gebeugten Lichts, das durch die akustooptische Vorrichtung 120 hindurchgegangen ist, ohne aus dem abgelenkten auf treffenden Licht gebeugt zu werden, lang ist, der Ablenkwinkel θ₅ klein im Vergleich zu dem Fall, in welchem die Wellenlänge des nicht gebeugten Lichts kurz ist. Demgemäß lenkt das zweite Korrekturprisma 150 das gebeugte Licht, das unter dem kleinen Ablenkwinkel θ₁ austritt, wenn die Wellenlänge des auftreffenden Lichts groß ist, um den kleineren Ablenkwinkel θ₅ in der Richtung entgegengesetzt zu der des Ablenkwinkels θ₁ ab. Unterdessen lenkt es das gebeugte Licht, das unter dem kleineren Ausgangswinkel θ₃ austritt, wenn die Wellenlänge des auftreffenden Lichts kurz ist, um den größeren Ablenkwinkel θ₅ in der Richtung entgegengesetzt von der des Ablenkwinkels θ₁ ab. Hierdurch kann das zweite Korrekturprisma 150 die Differenz der Ausgangswinkel, die durch das Auftreffprisma 135 entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts geändert wird, in dem aus der akustooptischen Vorrichtung 120 austretenden nicht gebeugten Licht verringern. Weiterhin kann das zweite Korrekturprisma 150 einen Öffnungswinkel haben, durch den Ablenkwinkel θ₁ und der Ablenkwinkel θ₅ in dem Wellenlängenbereich des auftreffenden Lichts, für den das optische Modul 100 verwendet wird, nahezu gleich werden. In diesem Fall kann das zweite Korrekturprisma 150 die Differenz der Ausgangswinkel, die durch das Auftreffprisma 135 entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts geändert wird, in dem aus der akustooptischen Vorrichtung 120 austretenden nicht gebeugten Licht zu nahezu null korrigieren.
Weiterhin kann das zweite Korrekturprisma 150 den Abstand zwischen der zweiten Ausgangslinse 155 und der ersten Ausgangslinse 145 vergrößern durch Ablenken des gebeugten Lichts in der Richtung, die sich von dem optischen Pfad des gebeugten Lichts trennt.
Die zweite Ausgangslinse 155 emittiert das zweite Ausgangslicht, das durch das zweite Korrekturprisma 150 abgelenkt wurde, zu einer mit dem optischen Modul 100 verbundenen zweiten optischen Ausgangsfaser 115.
1 ist ein Diagramm, das einen beispielhaften Beugungswirkungsgrad der akustooptischen Vorrichtung 120 nach dem Ausführungsbeispiel zeigt. Genauer gesagt, sie zeigt die Wellenlängenabhängigkeit des Beugungswirkungsgrads, wenn das auftreffende Licht unter einem Auftreffwinkel in die akustooptische Vorrichtung 120 eingegeben wird, durch den der Beugungswirkungsgrad maximiert wird, wenn die Wellenlänge des auftreffenden Lichts gleich 1570 nm beträgt für den Fall, dass Ultraschall von 150 MHz der akustooptischen Vorrichtung 120 aus PbMoO₄ zugeführt wird.
Das optische Modul 100 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat das Auftreffprisma 135 zum Korrigieren des Auftreffwinkels des auf die akustooptische Vorrichtung 120 auftreffenden Lichts, um die Wellenlängenabhängigkeit des Beugungswirkungsgrads herabzusetzen. Der Bragg'sche Beugungswinkel θ_B, der ein Auftreffwinkel ist, durch den der Beugungswirkungsgrad θ_B maximiert wird, kann durch die folgende Gleichung (1) angenähert werden.
worin λ die Wellenlänge des auftreffenden Lichts ist und A die Wellenlänge des Ultraschalls in der akustooptischen Vorrichtung 120 ist.
Wenn die Mitte des Wellenlängenbereichs des auf das optische Modul 100 auftreffenden Lichts als λ_c be zeichnet wird, werden der Auftreffwinkel des auf das Auftreffprisma 135 auftreffenden Lichts und der Öffnungswinkel des Auftreffprismas 135 so eingestellt, dass das auftreffende Licht mit der mittleren Wellenlänge λ_c unter einem Winkel in die akustooptische Vorrichtung 120 eingegeben wird, der nahezu gleich dem durch Gleichung (1) bestimmten Bragg'schen Beugungswinkel entsprechend der mittleren Wellenlänge λ_c ist. Weiterhin wird hinsichtlich einer Veränderung des Ablenkwinkels Δθ₁ = θ₁ (λ) – θ₁ (λ_c), die durch das Auftreffprisma 135 bewirkt wird, und einer Veränderung des Bragg'schen Beugungswinkels Δθ_B = θ_B (λ) – θ_B (λ_c) der akustooptischen Vorrichtung 120, wenn auftreffendes Licht mit einer Wellenlänge λ, die sich von der mittleren Wellenlänge unterscheidet, eingegeben wird, das Material oder der Öffnungswinkel des Auftreffprismas 135 so eingestellt, das Δθ₁ nahezu gleich Δθ_B in dem Wellenlängenbereich des beispielsweise auf das optische Modul 100 auftreffenden Lichts ist. Hierdurch kann das Auftreffprisma 135 das auftreffende Licht so ablenken, dass es einen Auftreffwinkel hat, der nahezu gleich dem Bragg'schen Beugungswinkel zu der akustooptischen Vorrichtung 120 hat, der entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts definiert ist, und kann es in die akustooptische Vorrichtung 120 eingeben.
3 ist ein Diagramm, das einen beispielhaften Kopplungsverlust an der ersten und der zweiten Ausgangslinse 145 und 155 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt. Genauer gesagt, 3 zeigt Ergebnisse des optischen Kopplungsverlustes, die durch Experimente gefunden wurden, wenn Licht in eine Kollimationslinse mit einem unterschiedlichen Auftreffwinkel eingegeben wird, durch relative Werte zu dem optischen Kupplungsverlust, wenn Licht unter dem Auf treffwinkel null eingegeben wird.
Hier kann ein Winkel β für die Beugung durch Bragg'sche Beugung innerhalb des Kristall der akustooptischen Vorrichtung 120 durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt werden:
worin α der Auftreffwinkel des Lichts innerhalb des Kristalls der akustooptischen Vorrichtung 120 ist und n der Brechungsindex der akustooptischen Vorrichtung 120 ist.
Wenn die Schallgeschwindigkeit als v und die Oszillationsfrequenz des Oszillators 125 als fs bezeichnet werden, ist die Wellenlänge des Ultraschalls innerhalb der akustooptischen Vorrichtung 120 gleich v/fs, so dass die Gleichung (2) in die folgende Gleichung (3) transformiert werden kann:
Demgemäß kann die Beziehung zwischen dem Auftreffwinkel θ₂ auf die akustooptische Vorrichtung 120 und dem Ausgangswinkel θ₃ aus der akustooptischen Vorrichtung 120 durch das Snell'sche Gesetzt wie folgt ausgedrückt werden:
Die Gleichung (4) ermöglicht es, wenn der Ultraschall von 150 MHz zu der akustooptischen Vorrichtung 120 aus PbMoO₄ geführt wird, eine Winkeländerung von 0,13 Grad zu berechnen, wenn der Wellenlängenbereich des auftreffenden Lichts zwischen 1520 und 1620 nm liegt. Wenn das erste Korrekturprisma 140 nicht vorgesehen ist, ist aus 3 ersichtlich, dass die Wellenlängenabhängigkeit des Kupplungsverlustes mehr als etwa 1 dB in dem Wellenbereich von 1520 bis 1620 nm erreicht.
Unterdessen wird hinsichtlich einer Veränderung des Ausgangswinkels Δθ₃ = θ₃ (λ) – θ₃ (λ_c) der akustooptischen Vorrichtung 120 und einer Veränderung des Ablenkwinkels Δθ₄ = θ₄ (λ) – θ₄ (λ_c) in dem ersten Korrekturprisma 140, wenn auftreffendes Licht mit einer Wellenlänge λ, die sich von der mittleren Wellenlänge unterscheidet, eingegeben wird, das Material oder der Öffnungswinkel des ersten Korrekturprismas 140 so eingestellt, dass Δθ₃ nahezu gleich –Δθ₄ in dem Wellenlängenbereich beispielsweise des auf das optische Modul 100 auftreffenden Lichts ist. Hierdurch kann das erste Korrekturprisma 140 die Differenz der Ausgangswinkel entsprechend der Wellenlänge des aus der akustooptischen Vorrichtung 120 austretenden gebeugten Lichts zu nahezu null korrigieren. Es ist festzustellen, dass, wenn das Auftreffprisma 135 nicht vorgesehen ist, α in der Gleichung (3) und θ₂ in der Gleichung (4) feste Werte auf der Grundlage des Winkels werden, wenn das auftreffende Licht aus der optischen Eingangsfaser 105 in das optische Modul 100 eingegeben wird. Wenn andererseits das Auftreffprisma 135 vorgesehen ist, ändern sich diese Werte so, dass der Wert von α gleich dem Bragg'schen Beugungswinkel wird, der entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts bestimmt ist. Zu dieser Zeit kann das Material oder der Öffnungswinkel des ersten Korrekturprismas 140 so eingestellt werden, dass die Differenz der Ausgangswinkel entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts, die durch das Auftreffprisma 135 und die akustooptische Vorrichtung 120 bewirkt wird, verringert oder nahezu null wird im Vergleich zu dem gebeugten Licht.
Beispielsweise kann für die Korrektur des auftreffenden Lichts, dessen Wellenlänge 1520 bis 1620 nm beträgt, wenn der Ultraschall 150 MHz auf die akustooptische Vorrichtung 120 aus TeO₂ ausgeübt wird, ein Prisma aus Flintglass (F2) mit einem Öffnungswinkel von 60 bis 70 Grad oder bevorzugter nahezu 64 Grad als das erste Korrekturprisma 140 verwendet werden. Hier ändert sich ein Winkel des von dem ersten Korrekturprisma 140 zu der ersten Ausgangslinse 145 emittierten Strahls des ersten Ausgangslichts nicht und bewegt sich parallel um einen kleinen Betrag, selbst wenn die Wellenlänge geändert wird. Hier bewirkt die Kollimatorlinse eine geringe Änderung des Kopplungsverlustes zu der parallelen Bewegung des eingegebenen Strahls und der Kopplungsverlust schwankt kaum durch die parallele Bewegung von beispielsweise etwa 100 μm. Demgemäß kann das erste Korrekturprisma 140 das von der akustooptischen Vorrichtung 120 gebeugte Licht mit dem konstanten Kopplungsverlust unabhängig von der Wellenlänge zu der ersten optischen Ausgangsfaser 110 ausgeben.
In derselben Weise wird hinsichtlich der Veränderung des Ausgangswinkel Δθ₁ = θ₁(λ) – θ₁(λ_c) des Auftreffprismas 135 und einer Veränderung des Ablenkwinkels in dem zweiten Korrekturprisma 150 Δθ₅ = θ₅ (λ) – θ₅ (λ_c), wenn das auftreffende Licht mit einer Wellenlänge λ, die sich von der mittleren Wellenlänge unterscheidet, eingegeben wird, das Material oder der Öffnungswinkel des zweiten Korrekturprismas 150 so eingestellt, dass Δθ₁ in dem Wellenlängenbereich des beispielsweise auf das optische Modul 100 auftreffenden Lichts nahezu gleich Δθ₅ ist. Hierdurch kann das zweite Korrekturprisma 150 die Differenz der Ausgangswinkel, die durch das Auftreffprisma 135 entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts geändert wird, in dem aus der akustooptischen Vorrichtung 120 austretenden nicht gebeugten Licht zu nahezu null korrigieren.
4 ist ein Diagramm, das einen beispielhaften Einfügungsverlust des ersten Ausgangslichts durch das optische Modul 100 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt. 4 zeigt hier das durch Experimente gemessene Ergebnis über den Kopplungsverlust der ersten optischen Ausgangsfaser 110 in den Fällen, in denen das erste Korrekturprisma 140 vorgesehen ist und nicht vorgesehen ist, wenn das Auftreffprisma 135 nicht vorgesehen ist, d.h., den Einfügungsverlust, wenn das erste Ausgangslicht in die erste optische Ausgangsfaser 110 eingeführt wird. Wie in 4 gezeigt ist, ist ersichtlich, dass die Wellenlängenabhängigkeit des Einführungsverlusts von etwa 2 dB auf etwa 0,6 dB in dem Wellenlängenbereich von 1520 bis 1620 nm durch Vorsehen des ersten Korrekturprismas 140 abnimmt. Der in 4 gezeigte Einführungsverlust kann weiterhin durch Vorsehen des Auftreffprismas 135 verringert werden.
5 ist ein Diagramm, das ein Vergleichsergebnis des Einführungsverlustes des ersten Ausgangslichts durch das optische Modul 100 nach der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu Einführungsverlusten bei anderen Verfahren zeigt. Ein Einführungsverlust A500 zeigt das durch Experimente gemessene Ergebnis des Einführungsverlustes des ersten Ausgangslichts in dem Fall, in welchem das Auftreffprisma 135 in dem optischen Modul 100 nach der vorliegenden Erfindung nicht vorgesehen ist. Ein Einführungsverlust B510 zeigt das durch Experimente gemessene Ergebnis eines Einführungsverlusts in einem Modus, wenn die Wellenlängenabhängigkeit des Bragg'schen Beugungswinkel in der Gleichung (1) verringert ist durch Verwendung der akustooptischen Vorrichtung wie aus TeO₂, dessen Ultraschall-Fortpflanzungsgeschwindigkeit hoch ist in dem Fall, in welchem das Auftreffprisma 135 und das erste Korrekturprisma 140 nicht vorgesehen sind. Ein Einführungsverlust C520 zeigt das durch Experimente gemessene Ergebnis eines Einführungsverlustes in einem Modus, in welchem die Frequenz fs des von dem Oszillator 125 erzeugten Ultraschalls geändert wird entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts in dem Fall, in welchem das Auftreffprisma 135 und das erste Korrekturprisma 140 nicht vorgesehen sind.
Im Vergleich zu den Einführungsverlusten B510 und C520 ist die Wellenlängenabhängigkeit des Einführungsverlustes A500 klein und sie kann weiter verringert werden durch Vorsehen des Auftreffprismas 135 in dem optischen Modul 100. Weiterhin ändert sich in dem Modus des Einführungsverlustes C520 der Ausgangswinkel von der akustooptischen Vorrichtung 120 entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts entsprechend Änderungen der Frequenz des Ultraschalls, so dass es schwierig ist, ihn in Messungen zu verwenden, die eine hohe Wellenlängengenauigkeit erfordern, wie die Messung der Wellenlängenstreuung. Weiterhin kann eine ausreichende Genauigkeit nicht erhalten werden, wenn die Frequenz des Ultraschalls durch einen VOC oder dergleichen erzeugt wird.
Jedoch kann die Wellenlängenabhängigkeit des Einführungsverlustes A500 auf einen niedrigen Wert in dem optischen Modul 100 heruntergedrückt werden, selbst wenn die Frequenz des Ultraschalls fest ist, so dass es möglich ist, sowohl die Herabsetzung der Wellenlängenabhängigkeit des Einführungsverlustes als auch die Aufrechterhaltung der hohen Wellenlängengenauigkeit zu erzielen.
6 ist ein Diagramm, das die Differenz des Einführungsverlustes zwischen dem ersten Ausgangslicht und dem zweiten Ausgangslicht durch das optische Modul 100 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt. Hier zeigt 6 die durch Experimente gemessenen Ergebnisse des Einführungsverlustes des zu der ersten optischen Ausgangsfaser 110 emittierten ersten Ausgangslichts und des zu der zweiten optischen Ausgangsfaser emittierten zweiten Ausgangslichts für den Fall, dass das Auftreffprisma 135 nicht vorgesehen ist. Ein durchschnittlicher Einführungsverlust 620 zeigt einen durchschnittlichen Einführungsverlust des ersten und des zweiten Ausgangslichts.
Das optische Modul 100 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Differenz des Einführungsverlusts des ersten und des zweiten Ausgangslichts so unterdrücken, dass sie niedrig ist in dem Wellenlängenbereich des auftreffenden Lichts von 1520 bis 1620 nm, wie in 6 gezeigt ist.
Obgleich die Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist darauf hinzuweisen, dass der Fachmann viele Änderungen und Substitutionen vornehmen kann, ohne den Geist und den Umfang der Erfindung zu verlassen. Es ist augenscheinlich anhand der Definition der angefügten Ansprüche, dass die Ausführungsbeispiele mit derartigen Modifikationen ebenfalls zum Bereich der Erfindung gehören.
Beispielsweise kann das optische Modul 100 so ausgebildet sein, dass es das Auftreffprisma 135 und das zweite Korrekturprisma 150 nicht enthält, dass es das erste Korrekturprisma 140 und das zweite Korrekturprisma 150 nicht enthält oder dass es entweder das erste Korrekturprisma 140 oder das zweite Korrekturprisma 150 nicht enthält. Weiterhin können das Auftreffprisma 135, das erste Korrekturprisma 140 und das zweite Korrekturprisma 150 durch optische Systeme realisiert werden, die auftreffendes Licht unter unterschiedlichem Winkel entsprechend seiner Wellenlänge ausgeben.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie aus der vorstehenden Erläuterung ersichtlich ist, ermöglicht die Erfindung, dass die Änderung des Verlusts des Ausgangslichts, die bewirkt wird, wenn sich die Wellenlänge des auftreffenden Lichts verändert, in dem optischen Modul für die Ausgabe von durch Beugen des auftreffenden Lichts erzeugten Licht herabgesetzt wird.
Zusammenfassung:
Es ist ein optisches Modul für die Ausgabe von durch Beugung von von außen eingegebenem auftreffendem Licht erzeugtem Licht vorgesehen, mit einer akustooptischen Vorrichtung zum Emittieren des durch Beugen des auftreffenden Lichts erzeugten gebeugten Lichts unter einem unterschiedlichen Ausgangswinkel entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts, und einem ersten Korrekturprisma zum Kompensieren von erstem Ausgangslicht, in welchem die Differenz der Ausgangswinkel entsprechend der Wellenlänge in dem Beugungswirkungsgrad herabgesetzt ist.

Claims

Optisches Modul für die Ausgabe von durch Beugen von von außen eingegebenem auftreffenden Licht erzeugtem Licht, welches aufweist: eine akustooptische Vorrichtung zum Emittieren des durch Beugen des auftreffenden Lichts erzeugtem gebeugtem Licht unter einem unterschiedlichen Ausgangswinkel entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts; und ein erstes Korrekturprisma zum Kompensieren von erstem Ausgangslicht, bei dem die Differenz des Ausgangswinkels entsprechend der Wellenlänge in dem gebeugten Licht verringert ist.
Optisches Modul nach Anspruch 1, bei dem das erste Korrekturprisma das erste Ausgangslicht kompensiert als das gebeugte Licht, das um einen größeren Winkel gebeugt ist zu der Richtung eines optischen Pfads von nicht gebeugtem Licht, das von der akustooptischen Vorrichtung emittiert wurde, ohne gebeugt zu werden.
Optisches Modul nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend eine erste Linse zum Einführen des ersten Ausgangslichts in eine mit dem optischen Modul verbundene optische Faser.
Optisches Modul nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend ein Auftreffprisma zum Brechen des auftreffenden Lichts und Emittieren von diesem unter einem unterschiedlichen Winkel entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts, um das auftreffende Licht in die akustooptische Vorrichtung unter einem Winkel einzugeben, durch den der Beugungswirkungsgrad der akustooptischen Vorrichtung zunimmt.
Optisches Modul nach Anspruch 4, bei dem das Auftreffprisma das auftreffende Licht zu einem Auftreffwinkel ablenkt, der nahezu gleich dem Bragg'schen Beugungswinkel der akustooptischen Vorrichtung ist, der entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts bestimmt ist, um es in die akustooptische Vorrichtung einzugeben.
Optisches Modul nach Anspruch 4, weiterhin aufweisend ein zweites Korrekturprisma zum Emittieren von zweitem Ausgangslicht, bei dem die Differenz von Winkeln, die durch das Auftreffprisma entsprechend der Wellenlänge von auftreffendem Licht verändert ist, in nicht gebeugtem Licht des von dem Auftreffprisma in die akustooptische Vorrichtung eingegebenen und von der akustooptischen Vorrichtung ohne gebeugt zu werden emittierten Lichts verringert ist im Vergleich zu dem nicht gebeugten Licht.
Optisches Modul nach Anspruch 1, bei dem das erste Korrekturprisma das erste Ausgangslicht, in welchem die Änderung des Ausgangswinkels entsprechend der Wellenlänge des gebeugten Lichts durch Korrektur auf nahezu null verringert ist, ausgibt.
Optisches Modul für die Ausgabe von durch Beugung von extern eingegebenem auftreffendem Licht erzeugten Licht, welches aufweist: eine akustooptische Vorrichtung zum Emittieren des durch Beugen des auftreffenden Lichts er zeugten gebeugten Lichts unter einem unterschiedlichen Ausgangswinkel entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts; und ein Auftreffprisma zum Empfangen des auftreffenden Lichts und Emittieren unter einem unterschiedlichen Winkel entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichts, um das auftreffende Licht in die akustooptische Vorrichtung unter einem Winkel einzugeben, durch den der Beugungswirkungsgrad der akustooptischen Vorrichtung zunimmt.