JPH02287521A - Orthogonal polarization type light frequency shifter - Google Patents

Orthogonal polarization type light frequency shifter

Info

Publication number
JPH02287521A
JPH02287521A JP11011789A JP11011789A JPH02287521A JP H02287521 A JPH02287521 A JP H02287521A JP 11011789 A JP11011789 A JP 11011789A JP 11011789 A JP11011789 A JP 11011789A JP H02287521 A JPH02287521 A JP H02287521A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
frequency
optical frequency
diffracted light
diffracted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP11011789A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2784038B2 (en
Inventor
Shigenori Horiuchi
堀内 繁則
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hoya Corp filed Critical Hoya Corp
Priority to JP1110117A priority Critical patent/JP2784038B2/en
Publication of JPH02287521A publication Critical patent/JPH02287521A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2784038B2 publication Critical patent/JP2784038B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/33Acousto-optical deflection devices
    • G02F1/332Acousto-optical deflection devices comprising a plurality of transducers on the same crystal surface, e.g. multi-channel Bragg cell

Abstract

PURPOSE:To obtain the orthogonal polarization type light frequency shifter which facilitates optical axis adjustment, etc., and obtains an extremely low beat signal by providing two light frequency shifter parts which differ in performance in an acoustooptic medium and providing them with mutually orthogonal planes of polarization, and obtaining two diffracted light beams which are slightly different in frequency. CONSTITUTION:When laser beam 7 is made incident on an ultrasonic wave front 8 at an angle thetaB, the 1st light frequency shifter 21 obtains the 1st diffracted light 9 and transmitted light 10 which propagates rectilinearly. This 1st diffracted light 9 is a P wave which has a frequency f0+fs shifting from the frequency f0 of the laser beam 7. Part of the transmitted light 10 of the 1st light frequency shift part 21 becomes the 2nd diffracted light 12 (S wave) and transmitted light 10 at the 2nd light frequency shift part 22. The frequency of the 2nd diffracted light 12 is f0+fl and the frequency of the beat signal obtained from the 1st and 2nd diffracted light beams 9 and 12 is the difference between f0+fl and f0+fs, i.e. the difference between fl and fs. Then fl and fs are both smaller than f0, so the difference between them is smaller. The beat signal of low frequency can, therefore, be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、音響光学素子を利用した直交偏波型光周波数
シフタに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to an orthogonal polarization type optical frequency shifter using an acousto-optic element.

[従来の技術] 直交偏波型光周波数シフタは、ある光周波数を有するレ
ーザ光を、該レーザ光の光周波数から僅かにずれた光周
波数を有し、かつ、互いに直交する2つの偏波成分を有
するレーザ光に変換する装置である。この直交偏波型光
周波数シフタによって得られたレーザ光は、一般に、光
ヘテロダイン法を実施する際に、ビート信号を得るため
に用いられる。
[Prior Art] An orthogonal polarization type optical frequency shifter converts a laser beam having a certain optical frequency into two polarization components having an optical frequency slightly shifted from the optical frequency of the laser beam and which are orthogonal to each other. This is a device that converts laser light into a laser beam with The laser light obtained by this orthogonal polarization type optical frequency shifter is generally used to obtain a beat signal when implementing the optical heterodyne method.

第2図は直交偏波型光周波数シフタの従来例を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing a conventional example of an orthogonal polarization type optical frequency shifter.

第2図において、符号101はレーザ発振装置、符号1
02は音響光学媒体、符号103はこの音響光学媒体1
02内に超音波波面を形成するトランスジューサ、符号
104はこのトランスジューサを駆動する駆動回路、符
号105は反射鏡、符号106は偏光ビームスプリッタ
である。
In FIG. 2, reference numeral 101 indicates a laser oscillation device, and reference numeral 1
02 is an acousto-optic medium, and 103 is this acousto-optic medium 1
104 is a drive circuit for driving this transducer, 105 is a reflecting mirror, and 106 is a polarizing beam splitter.

前記レーザ発振装置101からは紙面に平行な偏波面を
有する直線偏光(P波)であるレーザ光107(中心光
周波数f。)が射出される。このレーザ光107は前記
音響光学媒体103に所定の入射角で入射される。この
入射されたレーザ光107の一部は、前記音響光学媒体
103内に形成された超音波波面108の回折作用を受
けて、回折光109となって前記レーザ光107の進行
方向と所定の角度なす方向に進行し、他の一部はそのま
ま直進し、透過光110となる。
The laser oscillation device 101 emits a laser beam 107 (center optical frequency f.) which is linearly polarized light (P wave) having a plane of polarization parallel to the plane of the paper. This laser beam 107 is incident on the acousto-optic medium 103 at a predetermined angle of incidence. A part of the incident laser beam 107 is subjected to the diffraction effect of the ultrasonic wavefront 108 formed in the acousto-optic medium 103 and becomes a diffracted beam 109 at a predetermined angle with respect to the traveling direction of the laser beam 107. The other part continues straight and becomes transmitted light 110.

この場合、前記回折光109は、前記超音波面108の
作用を受けて、中心光周波数がf、たけシフトされる(
中心光周波数;fo+fl)とともに、偏波面が90’
変更されて紙面に直角な偏波面を有する光(S波)とな
る。一方、前記透過光110は前記レーザ光107と同
一の光周波数及び同一の偏波面が維持されたもの(P波
)である。
In this case, the center optical frequency of the diffracted light 109 is shifted by f due to the action of the ultrasonic surface 108 (
The center optical frequency; fo+fl) and the polarization plane are 90'
The light is changed and becomes light (S wave) having a plane of polarization perpendicular to the plane of the paper. On the other hand, the transmitted light 110 maintains the same optical frequency and the same polarization plane as the laser light 107 (P wave).

前記回折光109は反射鏡105によって反射されてそ
の進行方向が前記透過光110と直交する方向に変換さ
れ、一方、前記透過光110は直進して、ともに前記偏
光ビームスプリッタ106に入射する。前記偏光ビーム
スプリッタ106内では、S波である回折光109は前
記偏光ビームスプリッタ106内で直角方向に反射され
、一方、前記透過光110はそのまま透過する。その結
果、これら回折光109と透過光110とは1つの光に
結合される。これにより、前記レーザ光107の光周波
数から僅かにずれた光周波数を有し、がっ、互いに直交
する2つの漏波成分を有するレーザ光が得られる。
The diffracted light 109 is reflected by the reflecting mirror 105 and its traveling direction is changed to a direction perpendicular to the transmitted light 110, while the transmitted light 110 travels straight and both enter the polarizing beam splitter 106. Within the polarizing beam splitter 106, the diffracted light 109, which is an S wave, is reflected in the right angle direction within the polarizing beam splitter 106, while the transmitted light 110 is transmitted as is. As a result, these diffracted light 109 and transmitted light 110 are combined into one light. As a result, a laser beam having an optical frequency slightly shifted from the optical frequency of the laser beam 107 and two leakage components orthogonal to each other is obtained.

[発明が解決しようとする課M] しかしながら、上述の従来の直交偏波型光周波数シフタ
には、以下の問題点があった。
[Problem M to be Solved by the Invention] However, the above-described conventional orthogonal polarization type optical frequency shifter has the following problems.

■ レーザ光を、−旦、回折光と透過光に分離し、これ
らを、反射鏡及び偏光ビームスプリッタを用いて結合し
ていることがら、光軸調整が煩雑であり、外乱を受けや
すいとともに、装置の小形化が困難である。
■ Laser light is first separated into diffracted light and transmitted light, and these are combined using a reflecting mirror and a polarizing beam splitter, which makes optical axis adjustment complicated and susceptible to external disturbances. It is difficult to downsize the device.

■ この装置で得られた光を光へテロダイン方法を実施
する装置に利用した場合、得られるビート信号が、音響
光学媒体102に超音波波面を形成するための超音波の
中心周波数と同一である。このため、この超音波を得る
ための駆動回路104とトランスジューサ103とを接
続する接続ケーブル104a等からノイズとして洩れる
電磁波に前記ビート信号と同一の周波数成分が含まれる
ことになり、これが、前記ビート信号にノイズとしで混
入してS/N比を低下させる原因となる。
■ When the light obtained with this device is used in a device that implements the optical heterodyne method, the beat signal obtained is the same as the center frequency of the ultrasonic wave for forming an ultrasonic wavefront on the acousto-optic medium 102. . Therefore, the electromagnetic waves leaking as noise from the connection cable 104a and the like that connect the drive circuit 104 and the transducer 103 for obtaining this ultrasonic wave contain the same frequency component as the beat signal, and this This causes noise to be mixed into the signal and reduce the S/N ratio.

■ 光へテロダイン方法を実施する際には、用いるビー
ト信号の中心周波数が低ければ低いほど信号処理が容易
となるが、上述の従来の直交偏波型光周波数シフタでは
、このビート信号の周波数を決めるシフト周波数の低周
波数化には、以下の理由から一定の限界があった。
■ When implementing the optical heterodyne method, the lower the center frequency of the beat signal used, the easier the signal processing becomes. However, in the conventional orthogonal polarization type optical frequency shifter described above, There is a certain limit to how low the shift frequency can be determined for the following reasons.

すなわち、周波数シフトと偏波面の変更を行うのに、音
響光学媒体中に形成される超音波波面でブラッグの回折
が行われることを利用しているが、このブラッグの回折
が生ずるためには、以下の条件を満足する必要がある。
That is, in order to shift the frequency and change the plane of polarization, we utilize the fact that Bragg diffraction occurs on the ultrasonic wavefront formed in the acousto-optic medium, but in order for this Bragg diffraction to occur, The following conditions must be met.

L≧(2nV)/(λof1 >・(1)ただし、 L;超音波と光との相互作用が行われる距離n;音響光
学媒体の屈折率 ■:音速 λ0;入射レーザ光の波長 fl ;シフトされる周波数 とする。
L≧(2nV)/(λof1>・(1), where L: Distance n where the interaction between ultrasound and light takes place; Refractive index of acousto-optic medium ■: Speed of sound λ0; Wavelength fl of incident laser light; Shift frequency.

前記(1)式から、明らかなように、シフト周波数f1
を低くしようとすると、Lが大きくなり、通常の音響光
学媒体用固体材料を用いた場合に、flを40MHzよ
り低くすることは著しく困難であった。
As is clear from the above equation (1), the shift frequency f1
If an attempt is made to lower fl, L increases, and it is extremely difficult to reduce fl to below 40 MHz when using a normal solid material for an acousto-optic medium.

本発明は、上述の背景のもとでなされたものであり、構
造が単純で光軸調整等が容易であり、がっ、シフト周波
数とビート信号の周波数とが異なるとともに、極めて低
いビート信号を得ることを可能にした直交偏波型光周波
数シフタを得ることを目的としたものて゛ある。
The present invention was made against the above-mentioned background, and has a simple structure and easy optical axis adjustment, etc. The shift frequency and the beat signal frequency are different, and the beat signal is extremely low. The purpose of the present invention is to obtain an orthogonal polarization type optical frequency shifter.

[課題を解決するための手段] 本発明は、以下の構成とすることにより上述の課題を解
決している。
[Means for Solving the Problems] The present invention solves the above problems by having the following configuration.

音響光学媒体内に第1の超音波波面を形成し、直線偏光
のレーザ光を前記第1の超音波波面に対してブラッグの
回折条件を満たす方向から入射して、直進する透過光と
、この透過光の進行方向と異なる方向に進行する回折光
であって、前記入射レーザ光の偏波面と直交する偏波面
を有するとともに該入射レーザ光の光周波数から係かに
シフトした第1の光周波数を有する第1の回折光を得る
第1の光周波数シフタ部と、 音響光学媒体内に第2の超音波波面を形成し、前記第1
の光周波数シフタ部からの透過光を前記第2の超音波波
面に対してブラッグの回折条件を満たす方向から入射し
て、前記第1の回折光の進行方向と同一の方向に進行す
る回折光であって、前記透過光(入射レーザ光)の偏波
面と平行な偏波面を有するとともに該透過光の光周波数
から偉かにシフトした第2の光周波数を有する第2の回
折光を得る第2の光周波数シフタ部とを備えた構成。
A first ultrasonic wavefront is formed in an acousto-optic medium, and a linearly polarized laser beam is incident on the first ultrasonic wavefront from a direction that satisfies Bragg's diffraction condition to produce transmitted light that travels straight; A first optical frequency that is diffracted light that travels in a direction different from the traveling direction of the transmitted light, that has a polarization plane orthogonal to the polarization plane of the incident laser beam, and that is significantly shifted from the optical frequency of the incident laser beam. a first optical frequency shifter section that obtains a first diffracted light having
The transmitted light from the optical frequency shifter unit is incident on the second ultrasonic wavefront from a direction that satisfies Bragg's diffraction condition, and the diffracted light travels in the same direction as the traveling direction of the first diffracted light. obtaining a second diffracted light having a polarization plane parallel to the polarization plane of the transmitted light (incident laser light) and a second optical frequency significantly shifted from the optical frequency of the transmitted light; 2 optical frequency shifter section.

[作用コ 上述の構成によれば、前記第1の光周波数シフタ部から
得られる第1の回折光と、前記第2の光周波数シフタ部
から得られる第2の回折光とは、互いに直交する偏波面
を有し、かつ、周波数が僅かに異なる光である。しがも
、前記第1及び第2の光周波数シフタ部を適宜配置する
ことにより、これら回折光を実用上はぼ同一の光軸とみ
れるように近接させることは極めて容易に可能である。
[Operation] According to the above configuration, the first diffracted light obtained from the first optical frequency shifter section and the second diffracted light obtained from the second optical frequency shifter section are orthogonal to each other. It is light that has a plane of polarization and a slightly different frequency. However, by appropriately arranging the first and second optical frequency shifters, it is extremely easy to bring these diffracted lights close together so that they practically appear to be on the same optical axis.

したがって、これら回折光を光へテロダイン法等に利用
することができる。
Therefore, these diffracted lights can be used in optical heterodyne methods and the like.

この場合、従来のように、反射鏡や偏光ビームスプリッ
タ等を用いる必要がないから、単純な構成とすることが
でき、光軸調整等を容易にする。
In this case, since there is no need to use a reflecting mirror, a polarizing beam splitter, etc. as in the conventional case, a simple configuration can be achieved, and optical axis adjustment etc. can be facilitated.

また、この装置で得られた光を光ヘテロゲイン法に利用
する場合、得られるビート信号が、音響光学媒体に超音
波波面を形成するための超音波の中心周波数と異なるこ
とになるから、この超音波をつくる際に洩れる電磁波が
ビート信号にノイズとして混入してS/N比を低下させ
る原因となることがない。
In addition, when using the light obtained with this device in the optical heterogain method, the beat signal obtained will be different from the center frequency of the ultrasonic wave used to form the ultrasonic wavefront in the acousto-optic medium. Electromagnetic waves leaked when creating sound waves do not mix into the beat signal as noise and cause a decrease in the S/N ratio.

しかも、入射レーザ光の周波数をf。とじ、第1の回折
光の周波数である第1の周波数を(f。
Moreover, the frequency of the incident laser beam is f. The first frequency, which is the frequency of the first diffracted light, is set to (f.

+f、)、第2の回折光の周波数である第2の周波数を
(fo+f、lりとすると、これらによって得られるビ
ート信号の周波数は、(fo+f!J)と(fQ+f、
)との差、すなわち、f、とf。
+f, ), and the second frequency, which is the frequency of the second diffracted light, is (fo+f, l), then the frequencies of the beat signal obtained by these are (fo+f!J) and (fQ+f,
), i.e., f, and f.

との差の周波数となる。この場合、f、l!とfSとは
もともとf。に比較して著しく小さいからそれらの差は
さらに小さい。したがって、従来に比較してと極めて低
い周波数のビート信号を得ることを可能にし、ビート信
号処理を著しく容易にすることができる。
This is the frequency of the difference between In this case, f, l! and fS originally meant f. The difference between them is even smaller. Therefore, it is possible to obtain a beat signal with an extremely low frequency compared to the conventional method, and beat signal processing can be made significantly easier.

[実施例] 第1図は本発明の一実施例の構成を示す図である。以下
、第1図を参照しながら本発明の一実施例を詳述する。
[Embodiment] FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

第1図において、符号1はレーザ発振装置、符号2は音
響光学媒体、符号31.32はそれぞれ第1及び第2の
トランスジューサ、符号41.42はそれぞれ第1及び
第2の駆動回路である。
In FIG. 1, numeral 1 is a laser oscillation device, numeral 2 is an acousto-optic medium, numerals 31 and 32 are first and second transducers, respectively, and numerals 41 and 42 are first and second drive circuits, respectively.

前記レーザ発振装置lはHe−Neガスレーザ装置であ
り、波長633 nm (光周波数;fO=474、1
 ’1’ Hz )を有し、紙面と垂直な偏波面を有す
るレーザ光?(S波)を発振する。
The laser oscillation device I is a He-Ne gas laser device, and has a wavelength of 633 nm (optical frequency; fO = 474, 1
'1' Hz) and has a polarization plane perpendicular to the paper plane? (S wave).

前記音響光学媒体2は、溶融石英で略直方体形状に形成
されたもので、その1つの面2aには前記第1及び第2
のトランスジューサ31及び32が取付けられ、共面2
aと対向する面2bは、超音波が往復反射して有害な作
用を起こすことを防止するため、傾斜面とされている。
The acousto-optic medium 2 is made of fused silica and is formed into a substantially rectangular parallelepiped shape, and one surface 2a thereof has the first and second
transducers 31 and 32 are mounted, coplanar 2
The surface 2b facing a is an inclined surface in order to prevent ultrasonic waves from being reflected back and forth and causing harmful effects.

前記第1のトランスジューサ31は、圧電結晶体である
L i N b O3のXカット板(カット面が結晶軸
[100]に直交するようにカットされたもの)であり
、表裏のカット面(表裏の面)には図示しないが電極が
形成されている。そして、前記第1の駆動回路41から
これら電極に供給される高周波駆動信号によって横波の
超音波を発生し、前記音響光学媒体2内に横波の超音波
波面を形成させる。この場合、この横波の超音波の周波
数f s =40 M Hzとされる。なお、この第1
のトランスジューサ41の大きさは、前記音響光学媒体
2の面2aの面積の半分以下とされ、前記面2a及び2
bと交わり前記音響光学媒体2をほぼ2分する仮想面2
fを境に図中左方寄りに取付けられている。
The first transducer 31 is an X-cut plate (cut so that the cut plane is perpendicular to the crystal axis [100]) of L i N b O 3 which is a piezoelectric crystal, and has front and back cut planes (front and back Although not shown, electrodes are formed on the surface of the substrate. Then, transverse ultrasonic waves are generated by high-frequency drive signals supplied from the first drive circuit 41 to these electrodes, and an ultrasonic transverse wave front is formed in the acousto-optic medium 2 . In this case, the frequency of the ultrasonic transverse wave is f s =40 MHz. Note that this first
The size of the transducer 41 is less than half the area of the surface 2a of the acousto-optic medium 2, and
a virtual plane 2 that intersects b and roughly divides the acousto-optic medium 2 into two;
It is attached to the left side in the figure with f as the border.

したがって、前記第1のトランスジューサ41により、
前記音響光学媒体2における前記仮想面2fを境に図中
左方寄りの領域に横波の超音波波面が形成されるもので
、この領域が第1の光周波数シフト部21を構成する。
Therefore, by the first transducer 41,
An ultrasonic wavefront of a transverse wave is formed in a region of the acousto-optic medium 2 to the left in the figure with the virtual surface 2f as a boundary, and this region constitutes the first optical frequency shift section 21.

すなわち、前記レーザ光7を超音波波面8に対して角度
θ、なす方向から入射させたとき、該レーザ光の一部が
前記レーザ光7の進行方向に対して角度2θ8なす方向
回折されて第1の回折光りとなるとともに、他の一部が
そのまま直進して透過光10となる。この場合、前記回
折光りは、前記レーザ光7の中心周波数fqからf、た
けシフトした周波数f。+f、の周波数(第1の周波数
)を有し、かつ、前記レーザ光7の偏波面に対して角度
90°なす偏波面を有する光(P波)である。
That is, when the laser beam 7 is incident on the ultrasonic wavefront 8 from a direction forming an angle θ, a part of the laser beam is diffracted in a direction forming an angle 2θ8 with respect to the traveling direction of the laser beam 7. At the same time, the other part goes straight and becomes transmitted light 10. In this case, the diffracted light has a frequency f shifted by f from the center frequency fq of the laser beam 7. +f (first frequency), and has a polarization plane making an angle of 90° with respect to the polarization plane of the laser beam 7 (P wave).

前記第2のトランスジューサ32は、圧電結晶体である
L i N b O3の36°Yカツト板(カット面が
結晶軸[010]に直交する面に対し、36゜なすよう
にカットされたもの)であり、前記第1のトランスジュ
ーサ31と同様に電極が形成され、前記音響光学媒体2
内に超音波波面を形成する。
The second transducer 32 is a 36° Y cut plate of L i N b O3 which is a piezoelectric crystal (the cut plane is cut at 36° with respect to a plane perpendicular to the crystal axis [010]). , electrodes are formed similarly to the first transducer 31, and the acousto-optic medium 2
Forms an ultrasonic wavefront within.

ただし、この第2のトランスジューサ32は、前記仮想
面2fに対して図中右寄りの部位に取付けられ、前記音
響光学媒体2における前記仮想面2fを境に図中右方寄
りの領域に縦波の超音波波面を形成するもので、この領
域が第2の光周波数シフト部21とされる。なお、これ
ら第1及び第2のトランスジューサ31及び32として
は、上述の例のほかに、以下のものが適用できる。すな
わち、S i 02のXカット板(縦波発生用)、同じ
くYカット板く横波発生用)、LiTaO2の47°Y
カツト板(縦波発生用)、同じくXカット板(横波発生
用)、ZnOのZカット板(縦波発生用)、同じ<39
°Yカツト板(横波発生用)等である。
However, this second transducer 32 is attached to a part on the right side in the figure with respect to the virtual plane 2f, and generates longitudinal waves in a region on the acousto-optic medium 2 on the right side in the figure with the virtual plane 2f as a boundary. It forms an ultrasonic wavefront, and this region is used as the second optical frequency shift section 21. Note that as these first and second transducers 31 and 32, in addition to the above-mentioned examples, the following can be applied. In other words, the X-cut plate of S i 02 (for longitudinal wave generation), the Y-cut plate (for transverse wave generation) of S i 02, and the 47°Y of LiTaO2.
Cut plate (for longitudinal wave generation), also X-cut plate (for transverse wave generation), ZnO Z-cut plate (for longitudinal wave generation), same <39
°Y cut plate (for transverse wave generation), etc.

この第2の光周波数シフト部22においては、前記第1
の光周波数シフ1〜部21から透過されてきた透過光1
0の一部を回折して該透過光10と同一の偏波面を有す
る第2の回折光12(S波)とし、他の一部はそのまま
透過する。
In this second optical frequency shift section 22, the first
Transmitted light 1 transmitted from optical frequency shift section 1 to section 21 of
0 is diffracted into second diffracted light 12 (S wave) having the same polarization plane as the transmitted light 10, and the other part is transmitted as is.

この場合、前記第2の回折光12の進行方向が前記第1
の回折光9の進行方向と同じになるように、前記トラン
スジューサ32の超音波周波数f!2が選定される。こ
の条件を満たすためのfβは、以下のようにして求めら
れる。
In this case, the traveling direction of the second diffracted light 12 is the same as that of the first diffracted light 12.
The ultrasonic frequency f! of the transducer 32 is set so that it is the same as the traveling direction of the diffracted light 9. 2 is selected. fβ to satisfy this condition is determined as follows.

いま、前記第1の光周波数シフト部21のブラッグ角を
θ、とすると、 θ、=(λf3)/ (2V、”)・・・(2)である
Now, if the Bragg angle of the first optical frequency shift section 21 is θ, then θ,=(λf3)/(2V,”) (2).

ただし、 λ;レーザ光7の波長 ■、;横波超音波の音響光学媒体2内における音速 とする。however, λ; wavelength of laser beam 7 ■、;Sound velocity in the acousto-optic medium 2 of transverse ultrasonic waves shall be.

一方、前記第2の光周波数シフト部22のブラッグ角を
θ、゛とすると、 θ8−=(λf3 )/ (2VJ! >・・・(3)
である。
On the other hand, if the Bragg angle of the second optical frequency shift section 22 is θ, ゛, then θ8-=(λf3)/(2VJ!>...(3)
It is.

ただし、 λ:透過光10(=レーザ光7)の波長V、!;縦波超
音波の音響光学媒体2内における音速 とする。
However, λ: wavelength V of transmitted light 10 (=laser light 7),! is the sound velocity in the acousto-optic medium 2 of longitudinal ultrasound.

前記第2の回折光12の進行方向が前記第1の回折光9
の進行方向と同じになるためには、θ8=θ8′が成立
すればよい。
The traveling direction of the second diffracted light 12 is the same as that of the first diffracted light 9.
In order for the traveling direction to be the same as that of , it is sufficient that θ8=θ8'.

したがって、前記(2)式及び(3)式から、f 1 
” (Vl / V  )・f、・・・(4)となる。
Therefore, from the above equations (2) and (3), f 1
” (Vl/V)・f, (4).

ここで、 f s 240M Hz V s =3750 m / SeC V B = 5950m / SeC であるから、前記(4)式から、 f J = 63.5M Hz となる。here, f s 240MHz Hz Vs = 3750 m / SeC V B = 5950m / SeC Therefore, from the above equation (4), f J = 63.5MHz becomes.

ずなわち、前記第1のトランスジューサ31の周波数f
S=40MH2(=第1の光周波数シフト部21のシフ
ト周波数)とし、前記第2のトランスジューサ32の周
波数f p −63,51VIHz (−第2の光周波
数シフト部22のシフト周波数)と設定することにより
、同一の方向に進行し、それぞれ(fo+f、)及び(
fo+fl)の周波数を有するとともに、互いに直交す
る偏波面を持つ第1の回折光りと第2の回折光12を得
ることができる。
That is, the frequency f of the first transducer 31
S = 40 MH2 (=shift frequency of the first optical frequency shift section 21), and the frequency f of the second transducer 32 is set to -63,51 VIHz (-shift frequency of the second optical frequency shift section 22). As a result, they proceed in the same direction, and (fo+f, ) and (
It is possible to obtain the first diffracted light and the second diffracted light 12 having a frequency of (fo+fl) and polarization planes orthogonal to each other.

この場合、これら回折光の回折角θBは、θB=θB 
” =3.38m r a dであるから、前記第1の
光周波数シフト部21と第2の光周波数シフト部22と
の中心間距離をPとした場合、これら回折光のビーム間
距離dは、d=0.14mmとなり、これら回折光は実
用上、同一の光軸上にあると見ることができる。しかも
、これら2つの回折光は、それぞれ、周波数が(f  
+f  >及び(fo+s f、lりの直交する偏波面を持つ光である。したがって
、これを、例えば、光ヘテロダイン法に利用すれば、そ
のビート信号を、(fo+f、)−(f o + f 
s ) =f Of s =23−5M Hzと極めて
低い周波数とすることができる。
In this case, the diffraction angle θB of these diffracted lights is θB=θB
” = 3.38 m r a d, so if the distance between the centers of the first optical frequency shift section 21 and the second optical frequency shift section 22 is P, the distance d between the beams of these diffracted lights is , d=0.14mm, and these diffracted lights can be seen as being on the same optical axis in practical terms.Furthermore, these two diffracted lights each have a frequency of (f
+f > and (fo+s f, is light with l orthogonal polarization planes. Therefore, if this is used, for example, in the optical heterodyne method, the beat signal is (fo+f,) - (fo + f
s ) = f Of s = 23-5 MHz, which can be an extremely low frequency.

なお、前記第1の光周波数シフト部21で生じた第1の
回折光9の一部が、第2の光周波数シフト部22内にお
いて、再び回折されて第3の回折光13を生ずる。この
第3の回折光13は、周波数が(fo+fs−f、)を
有し、レーザ光7と直交する偏波面を有する。もし、こ
の第3の回折光13を生ずる回折効率が大きい場合には
、前記第1の回折光9の多くが前記第3の回折光13と
なってしまい、必要な強度を具備する回折光りを外部に
収り出すことができなくなるとも考えられる。
Note that a part of the first diffracted light 9 generated in the first optical frequency shift section 21 is diffracted again in the second optical frequency shift section 22 to generate a third diffracted light 13. This third diffracted light 13 has a frequency (fo+fs-f,) and a polarization plane orthogonal to the laser light 7. If the diffraction efficiency for producing the third diffracted light 13 is large, most of the first diffracted light 9 becomes the third diffracted light 13, and the diffracted light with the necessary intensity cannot be obtained. It is also conceivable that it will not be possible to get it out.

ところが、縦波超音波による回折では、一般的にその性
能指数M(テンソル量)が偏波方位に対して異方性を有
し、この実施例に用いた溶融石英では、縦波超音波の進
行方向に対して平行な偏波面を持つ光の性能指数Mは、 M=0.32x 10 ” SeC3/K gであるの
に対し、縦波超音波の進行方向に対して垂直な偏波面を
持つ光の性能指数Mは、M=1.56X 10’″15
SeC3/K gである。すなわち、平行な偏波面を持
つ光の性能指数は、垂直な偏波面を持つ光の性能指数の
約175である。ここで、この性能指数Mは回折効率が
あまり大きくないときは回折効率とほぼ比例することが
知られている。この実施例の場合、回折効率があまり大
きくないといい得るから、回折効率も115といい得る
。すなわち、第3の回折光13が生ずる回折効率が小さ
いため、前記第1の回折光りの強度が減ぜられる量はわ
ずかとなる。他方、前記第2の回折光12を生ずる回折
効率は高いので、第2の回折光12も効率よく収り出す
ことができる。この結果、この実施例では、理論上、8
0%以上の光パワー利用効率が得られる。この溶融石英
と同様な異方性を有するガラス材としては、ショット社
から販売されている商品名5F−8及び5F−14があ
り、また、結晶性材料では、TeO2単結晶を用い、該
結晶の[0011軸方向に超音波を伝搬させるようにし
たもの等がある。
However, in diffraction by longitudinal ultrasound, the figure of merit M (tensor amount) generally has anisotropy with respect to the polarization direction, and in the fused silica used in this example, the The figure of merit M for light with a plane of polarization parallel to the direction of propagation is M = 0.32 The figure of merit M of the light is M=1.56X 10'''15
SeC3/K g. That is, the figure of merit of light with parallel polarization planes is about 175 that of light with perpendicular polarization planes. Here, it is known that this figure of merit M is approximately proportional to the diffraction efficiency when the diffraction efficiency is not very large. In the case of this example, it can be said that the diffraction efficiency is not very high, so the diffraction efficiency can also be said to be 115. That is, since the diffraction efficiency of the third diffracted light 13 is low, the amount by which the intensity of the first diffracted light is reduced is small. On the other hand, since the diffraction efficiency for producing the second diffracted light 12 is high, the second diffracted light 12 can also be efficiently extracted. As a result, in this example, theoretically, 8
Optical power utilization efficiency of 0% or more can be obtained. Glass materials having the same anisotropy as this fused silica include the product names 5F-8 and 5F-14 sold by Schott. There is one in which ultrasonic waves are propagated in the [0011 axial direction of .

以上詳述した一実施例にあっては、以下の利点を有する
The embodiment described in detail above has the following advantages.

■ 上述した従来例のように、反射鏡及び偏光ビームス
プリッタ等を用いる必要がないから、yI造が単純であ
り、製作が容易であるとともに、光軸調整が簡単で、か
つ、使用中において振動その他の外乱の影響を受けにく
い。
■Unlike the conventional example mentioned above, there is no need to use a reflector, polarizing beam splitter, etc., so the YI structure is simple and easy to manufacture, and the optical axis adjustment is easy, and there is no vibration during use. Less susceptible to other disturbances.

■ この装置で得られた光を光ヘテロダイン方法を実施
する装置に利用した場合、得られるビート信号が、音響
光学媒体2に超音波波面を形成するための超音波の中心
周波数と異なる。このため、この超音波を得るための駆
動回路41及び42から洩れる電磁波が前記ビート信号
にノイズとして混入してS/N比を低下させる原因とな
ることがない。
(2) When the light obtained with this device is used in a device that implements the optical heterodyne method, the beat signal obtained is different from the center frequency of the ultrasonic wave for forming an ultrasonic wavefront on the acousto-optic medium 2. Therefore, electromagnetic waves leaking from the drive circuits 41 and 42 for obtaining the ultrasonic waves do not mix into the beat signal as noise and cause a decrease in the S/N ratio.

■ 光ヘテロダイン方法を実施する際に用いるビート信
号の中心周波数を著しく低くすることが可能であり、ビ
ート信号処理を著しく容易にすることができる。
(2) It is possible to significantly lower the center frequency of the beat signal used when implementing the optical heterodyne method, and beat signal processing can be significantly facilitated.

なお、上述の一実施例では、レーザ光を先に横波の超音
波波面によって回折し、次いで、縦波の超音波波面で回
折するようにしているが、これは、この順序を逆にして
もよい。ただし、その場合には、前記一実施例のように
、回折効率の異方性を利用することができないので、光
パワーの利用効率が前記一実施例に比敦して低下するこ
とは否めない。
In the above-mentioned embodiment, the laser beam is first diffracted by the ultrasonic wavefront of the transverse wave, and then by the ultrasonic wavefront of the longitudinal wave. good. However, in that case, it is not possible to utilize the anisotropy of diffraction efficiency as in the above-mentioned embodiment, so it is undeniable that the efficiency of use of optical power decreases in proportion to that in the above-mentioned embodiment. .

また、上述の一実施例では、1つの音響光学媒体に2つ
の光周波数シフタ部を形成する例を掲げたが、これら2
つの光周波数シフタ部を別個の音響光学媒体に形成する
ようにしてもよい。この場合、それぞれの音響光学媒体
の材質を異ならしめてもよく、また、2つの音響光学媒
体を光学接着により接合するようにしてもよい。
In addition, in the above-mentioned embodiment, two optical frequency shifters are formed in one acousto-optic medium, but these two
The two optical frequency shifters may be formed in separate acousto-optic media. In this case, the materials of the respective acousto-optic media may be different, or the two acousto-optic media may be joined by optical adhesion.

[発明の効果] 以上詳述したように、本発明は、音響光学媒体内に第1
の超音波波面を形成し、直線偏光のレーザ光を前記第1
の超音波波面に対してブラッグの回折条件を満たす方向
から入射して、直進する透過光と、この透過光の進行方
向と異なる方向に進行する回折光であって、前記入射レ
ーザ光の偏波面と直交する偏波面を有するとともに該入
射レーザ光の光周波数から俤かにシフトシた第1の光周
波数を有する第1の回折光を得る第1の光周波数シフタ
部と、 音響光学媒体内に第2の超音波波面を形成し、前記第1
の光周波数シフタ部からの透過光を前記第2の超音波波
面に対してブラッグの回折条件を満たす方向から入射し
て、前記第1の回折光の進行方向と同一の方向に進行す
る回折光であって、前記透過光(入射レーザ光)の偏波
面と平行な偏波面を有するとともに該透過光の光周波数
から血かにシフトした第2の光周波数を有する第2の回
折光を得る第2の光周波数シフタ部とを備えた構成とす
ることにより、構造が単純で光軸調整等が容易であり、
かつ、シフト周波数とビート信号の周波数とが異なると
ともに、極めて低いビート信号を得ることを可能にした
直交偏波型光周波数シフタを得ているものである。
[Effects of the Invention] As detailed above, the present invention provides a first
to form an ultrasonic wavefront and direct the linearly polarized laser beam to the first
Transmitted light that enters from a direction that satisfies Bragg's diffraction condition with respect to the ultrasonic wavefront of a first optical frequency shifter section that obtains a first diffracted light having a polarization plane orthogonal to the optical frequency and a first optical frequency that is sharply shifted from the optical frequency of the incident laser beam; 2 ultrasonic wavefronts are formed, and the first
The transmitted light from the optical frequency shifter unit is incident on the second ultrasonic wavefront from a direction that satisfies Bragg's diffraction condition, and the diffracted light travels in the same direction as the traveling direction of the first diffracted light. and obtaining a second diffracted light having a polarization plane parallel to the polarization plane of the transmitted light (incident laser light) and a second optical frequency that is significantly shifted from the optical frequency of the transmitted light. By having a configuration including the optical frequency shifter section 2, the structure is simple and optical axis adjustment etc. are easy.
Moreover, an orthogonal polarization type optical frequency shifter is obtained in which the shift frequency and the frequency of the beat signal are different, and it is possible to obtain an extremely low beat signal.

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

第1図は本発明の一実施例の構成を示す図、第2図は従
来例を示す図である。 1・・・レーザ発振装置、2・・・音響光学媒体、7・
・・レーザ光、8・・・超音波波面、9・・・第1の回
折光、10・・・透過光、12・・・第2の回折光、3
1.32・・・第1及び第2のトランスジューサ、41
.42・・・第1及び第2の駆動回路。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a conventional example. 1... Laser oscillation device, 2... Acousto-optic medium, 7.
... Laser light, 8... Ultrasonic wavefront, 9... First diffracted light, 10... Transmitted light, 12... Second diffracted light, 3
1.32...first and second transducer, 41
.. 42...First and second drive circuits.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 音響光学媒体内に第1の超音波波面を形成し、直線偏光
のレーザ光を前記第1の超音波波面に入射して、直進す
る透過光と、この透過光の進行方向と異なる方向に進行
する回折光であって、前記入射レーザ光の偏波面と直交
する偏波面を有するとともに該入射レーザ光の光周波数
からにシフトした第1の光周波数を有する第1の回折光
を得る第1の光周波数シフタ部と、 音響光学媒体内に第2の超音波波面を形成し、前記第1
の光周波数シフタ部からの透過光を前記第2の超音波波
面に入射して、前記透過光の進行方向と異なる方向に進
行する回折光であつて、前記透過光(入射レーザ光)の
偏波面と平行な偏波面を有するとともに該透過光の光周
波数からシフトした第2の光周波数を有する第2の回折
光を得る第2の光周波数シフタ部とを備えた直交偏波型
光周波数シフタ。
[Claims] A first ultrasonic wavefront is formed in an acousto-optic medium, and linearly polarized laser light is incident on the first ultrasonic wavefront to produce transmitted light that travels straight and the progress of this transmitted light. a first diffraction beam that is diffracted light that travels in a direction different from that of the incident laser beam, and has a polarization plane perpendicular to the polarization plane of the incident laser beam and a first optical frequency that is shifted from the optical frequency of the incident laser beam; a first optical frequency shifter section for obtaining light;
The transmitted light from the optical frequency shifter section is incident on the second ultrasonic wavefront, and is diffracted light that travels in a direction different from the traveling direction of the transmitted light, which is a polarized light of the transmitted light (incident laser light). an orthogonal polarization type optical frequency shifter comprising: a second optical frequency shifter section that obtains a second diffracted light having a polarization plane parallel to the wave front and a second optical frequency shifted from the optical frequency of the transmitted light; .
JP1110117A 1989-04-28 1989-04-28 Orthogonal polarization type optical frequency shifter Expired - Fee Related JP2784038B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1110117A JP2784038B2 (en) 1989-04-28 1989-04-28 Orthogonal polarization type optical frequency shifter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1110117A JP2784038B2 (en) 1989-04-28 1989-04-28 Orthogonal polarization type optical frequency shifter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02287521A true JPH02287521A (en) 1990-11-27
JP2784038B2 JP2784038B2 (en) 1998-08-06

Family

ID=14527471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1110117A Expired - Fee Related JP2784038B2 (en) 1989-04-28 1989-04-28 Orthogonal polarization type optical frequency shifter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2784038B2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62290898A (en) * 1986-06-09 1987-12-17 Kawasaki Steel Corp Method and apparatus for supplying metal ion for electroplating

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62290898A (en) * 1986-06-09 1987-12-17 Kawasaki Steel Corp Method and apparatus for supplying metal ion for electroplating

Also Published As

Publication number Publication date
JP2784038B2 (en) 1998-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7894125B2 (en) Acousto-optic devices
EP1192688B1 (en) Apparatus for generating linearly-orthogonally polarized light beams
US5576880A (en) Acousto-optic bragg cell
KR920007288B1 (en) Acousto-optic frequency shifter
JP2001526413A (en) Double ray generator
JPS6250729A (en) Acoustooptic modulator
JP2009075594A (en) Method and device for high-resolution acousto-optic programmable filtering in infrared region
JPH02287521A (en) Orthogonal polarization type light frequency shifter
Parygin et al. Prolonged acousto-optic interaction with Lamb waves in crystalline plates
JPS6360889B2 (en)
JP2750903B2 (en) Orthogonal polarization type optical frequency shifter
JP3633045B2 (en) Wavelength filter
JP2829411B2 (en) Surface acoustic wave high-speed optical deflection element
Magdich et al. Wide-aperture diffraction of unpolarised radiation in a system of two acousto-optic filters
JPH07270736A (en) Waveguide type acousto-optical element
JPS6083919A (en) Acoustooptical element
Balakshy et al. Acousto-Optic Devices with Phased-Array Transducers: Features of operation and applications
JP2553367B2 (en) Multiple reflection type surface acoustic wave optical diffraction element
JPS60144715A (en) Optical frequency modulator
JPH03248488A (en) Coherent light distribution feedback type mirror
JPS622293B2 (en)
Kotov et al. A Two-Channel High-Frequency Acousto-Optic Modulator
JPS59198425A (en) Ultrasonic optical modulator
JP2761951B2 (en) Waveguide type light modulator
JPH0711649B2 (en) Cross-polarized dual frequency light source

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees