JPH0237565B2 - - Google Patents
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- JPH0237565B2 JPH0237565B2 JP57103692A JP10369282A JPH0237565B2 JP H0237565 B2 JPH0237565 B2 JP H0237565B2 JP 57103692 A JP57103692 A JP 57103692A JP 10369282 A JP10369282 A JP 10369282A JP H0237565 B2 JPH0237565 B2 JP H0237565B2
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- JP
- Japan
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- frequency
- cell
- light
- acousto
- optic
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
- G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
- G01R23/17—Spectrum analysis; Fourier analysis with optical or acoustical auxiliary devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は一般に光学ヘテロダインシステムに係
り、特に、コヒレントな音響―光学式チヤンネル
化受信器に係る。又、本発明は、本発明と同時に
出願され参考としてここに取り上げる米国特許出
願に開示されたビーム変換器を用いる音響―光学
受信器にも係る。
り、特に、コヒレントな音響―光学式チヤンネル
化受信器に係る。又、本発明は、本発明と同時に
出願され参考としてここに取り上げる米国特許出
願に開示されたビーム変換器を用いる音響―光学
受信器にも係る。
光学ヘテロダインは公知である。例えば、米国
特許第4097110号には、光学ヘテロダインによる
偏光消去測定法が開示されている。或る方向に偏
光された信号成分及びこれと同じ方向に偏光され
た周波数シフトされた局部発振成分が入射ビーム
の基準成分及び信号成分から形成される。これら
成分は検出器において光学的にヘテロダイン検出
される。
特許第4097110号には、光学ヘテロダインによる
偏光消去測定法が開示されている。或る方向に偏
光された信号成分及びこれと同じ方向に偏光され
た周波数シフトされた局部発振成分が入射ビーム
の基準成分及び信号成分から形成される。これら
成分は検出器において光学的にヘテロダイン検出
される。
本発明の目的は、すばやく同調できる帯域フイ
ルタとして働くコヒレントな音響―光学式チヤン
ネル化受信器を提供することである。
ルタとして働くコヒレントな音響―光学式チヤン
ネル化受信器を提供することである。
本発明によるコヒレントな音響―光学式チヤン
ネル化受信器は入力信号のRF成分を検出する。
検出器は、入力信号を、媒体に伝搬する対応音波
に変換する手段と、この対応音波の周波数成分を
光学的に検出する手段とを備えている。特に、光
源によつてコヒレント光が発せられ、このコヒレ
ント光はトランスジユーサ及び吸収体を有する音
響―光学セルに入射する。検出さるべき入力信号
はトランスジユーサへ送られそしてセルにおいて
対応バルク音波に変換される。音波によつて回折
された光は、回折されない光と共に、フーリエ変
換レンズにより検出器に集束され、この検出器は
回折された光と回折されない光との周波数差を検
出する。
ネル化受信器は入力信号のRF成分を検出する。
検出器は、入力信号を、媒体に伝搬する対応音波
に変換する手段と、この対応音波の周波数成分を
光学的に検出する手段とを備えている。特に、光
源によつてコヒレント光が発せられ、このコヒレ
ント光はトランスジユーサ及び吸収体を有する音
響―光学セルに入射する。検出さるべき入力信号
はトランスジユーサへ送られそしてセルにおいて
対応バルク音波に変換される。音波によつて回折
された光は、回折されない光と共に、フーリエ変
換レンズにより検出器に集束され、この検出器は
回折された光と回折されない光との周波数差を検
出する。
本発明、並びにその更に別の目的を良く理解す
るため、添付図面を参照して本発明を詳細に説明
するが、本発明の範囲は特許請求の範囲に規定す
る。
るため、添付図面を参照して本発明を詳細に説明
するが、本発明の範囲は特許請求の範囲に規定す
る。
本発明の好ましい実施例が第１Ａ図に概略的に
示されており、これは、連続波レーザ１０と、音
響―光学セル１１と、フーリエ変換（FT）レン
ズ１７と、リニアホトミクサ配列体１３と、ビー
ム整形光学系とを備え、このビーム整形光学系は
ミラー１５，１６と、円柱レンズ１２と、ビーム
スプリツタ１８とを含んでいる。一般の場合に
は、検出さるべき入力信号Ｓ（ｔ）は、各々の振
巾、帯域巾及び位相を有する重畳したRF信号S1、
…SNである。最も簡単な場合には、１つのRF入
力信号が音響―光学セル１１に与えられる。
示されており、これは、連続波レーザ１０と、音
響―光学セル１１と、フーリエ変換（FT）レン
ズ１７と、リニアホトミクサ配列体１３と、ビー
ム整形光学系とを備え、このビーム整形光学系は
ミラー１５，１６と、円柱レンズ１２と、ビーム
スプリツタ１８とを含んでいる。一般の場合に
は、検出さるべき入力信号Ｓ（ｔ）は、各々の振
巾、帯域巾及び位相を有する重畳したRF信号S1、
…SNである。最も簡単な場合には、１つのRF入
力信号が音響―光学セル１１に与えられる。
好ましくは、第１Ｂ図に示された音響―光学セ
ル１１は広帯域トランスジユーサ１１ａを有する
ブラツグ（Bragg）セルであり、トランスジユー
サ１１ａはこれに与えられた入力信号Ｓ（ｔ）の
RF成分を、振巾も位相も歪ませることなく、そ
れに対応する音響周波数成分に変換する。この音
響周波数成分は音響せん断波１１ｃとして音速
Vaで、分散することなく、セル１１の音響―光
学媒体中を伝搬しそして吸収体１１ｂによつて吸
収される。これらの音波はセル１１の音響―光学
媒体の屈折率に周期的な変化を生じさせ、これは
レーザ１０によりセル１１の媒体のブラツグ
（Bragg）角度θBでこの媒体に入射されるコヒレ
ント光１９と相互作用する。これらの周期的な変
化により、RF入力信号Ｓ（ｔ）の各々の対応音響
周波数成分は、音響―光学セル１１がコヒレント
な入射光線１９を特定の方向に回折すると共に
各々の回折された光線２０を周波数シフトするよ
うにせしめる。各々の回折された光線２０の回折
角θB±δの大きさは入力信号Ｓ（ｔ）のRF成分に
対応する音響周波数に比例する。（光線がセル１
１に入る時及び出る時にも屈折を生じるが、簡単
化のため示されていない。）各々の回折された光
線２０の周波数シフトは、入力信号Ｓ（ｔ）の各
RF成分に対応する音響周波数に等しい。音響周
波数成分の相対的な位相も、それらの各々の回折
された光線２０に与えられる。音響周波数成分の
相対的な位相はRF成分の位相に対応するので、
入力信号Ｓ（ｔ）の各RF成分の相対的な位相がそ
れに対応する回折された光線２０に与えられるこ
とになる。
ル１１は広帯域トランスジユーサ１１ａを有する
ブラツグ（Bragg）セルであり、トランスジユー
サ１１ａはこれに与えられた入力信号Ｓ（ｔ）の
RF成分を、振巾も位相も歪ませることなく、そ
れに対応する音響周波数成分に変換する。この音
響周波数成分は音響せん断波１１ｃとして音速
Vaで、分散することなく、セル１１の音響―光
学媒体中を伝搬しそして吸収体１１ｂによつて吸
収される。これらの音波はセル１１の音響―光学
媒体の屈折率に周期的な変化を生じさせ、これは
レーザ１０によりセル１１の媒体のブラツグ
（Bragg）角度θBでこの媒体に入射されるコヒレ
ント光１９と相互作用する。これらの周期的な変
化により、RF入力信号Ｓ（ｔ）の各々の対応音響
周波数成分は、音響―光学セル１１がコヒレント
な入射光線１９を特定の方向に回折すると共に
各々の回折された光線２０を周波数シフトするよ
うにせしめる。各々の回折された光線２０の回折
角θB±δの大きさは入力信号Ｓ（ｔ）のRF成分に
対応する音響周波数に比例する。（光線がセル１
１に入る時及び出る時にも屈折を生じるが、簡単
化のため示されていない。）各々の回折された光
線２０の周波数シフトは、入力信号Ｓ（ｔ）の各
RF成分に対応する音響周波数に等しい。音響周
波数成分の相対的な位相も、それらの各々の回折
された光線２０に与えられる。音響周波数成分の
相対的な位相はRF成分の位相に対応するので、
入力信号Ｓ（ｔ）の各RF成分の相対的な位相がそ
れに対応する回折された光線２０に与えられるこ
とになる。
ミラー又は球面FTレンズ１７のようなフーリ
エ変換（FT）素子は各々の回折された光線２０
をビームスプリツタ１８を介してリニアホトミク
サ配列体１３に集束する。FTレンズ１７と配列
体１３との間の距離はレンズ１７の後方焦点距離
RFLに等しい。配列体１３の各ホトミクサは、
FTレンズ１７により、回折された特定の周波数
帯域内の光線を収集する。ホトミクサの周波数帯
域は互いに同じ巾を有し、その境界が互いに隣接
しているか或いは若干重畳している。
エ変換（FT）素子は各々の回折された光線２０
をビームスプリツタ１８を介してリニアホトミク
サ配列体１３に集束する。FTレンズ１７と配列
体１３との間の距離はレンズ１７の後方焦点距離
RFLに等しい。配列体１３の各ホトミクサは、
FTレンズ１７により、回折された特定の周波数
帯域内の光線を収集する。ホトミクサの周波数帯
域は互いに同じ巾を有し、その境界が互いに隣接
しているか或いは若干重畳している。
同時に、回折されなかつた光線２１が、ミラー
１５，１６の反射及び円柱レンズ１２の屈折によ
り均一なシートビームに整形される。これによ
り、局部発振ビームLOとして働く光線が形成さ
れる。この局部発振ビームLOはビームスプリツ
タ１８で反射されそしてホトミクサ配列体１３の
各区分に入射する。その結果、ヘテロダイン作用
が生じ、ホトミクサ配列体の各区分はこれに入射
する複合ビーム２２の１部分の周波数及び位相を
検出する。各区分の出力は、複合ビーム２２を形
成している回折されたビーム２０と回折されてい
ない局部発振ビームLOとの間の周波数差に比例
する。ビーム２０及びLOは互いに平行に著しく
重畳され、ホトミクサ配列体１３の検出面に直角
であり、そして同じ方向に偏光されている。それ
故、配列体１３のホトミクサ区分の各々によつ
て、光線の周波数差に対応するRF出力成分が出
力される。このRF出力成分は、配列体１３の各
ホトミクサ区分の周波数帯域内にある入力信号Ｓ
（ｔ）のRF信号S1…SNに対応する。
１５，１６の反射及び円柱レンズ１２の屈折によ
り均一なシートビームに整形される。これによ
り、局部発振ビームLOとして働く光線が形成さ
れる。この局部発振ビームLOはビームスプリツ
タ１８で反射されそしてホトミクサ配列体１３の
各区分に入射する。その結果、ヘテロダイン作用
が生じ、ホトミクサ配列体の各区分はこれに入射
する複合ビーム２２の１部分の周波数及び位相を
検出する。各区分の出力は、複合ビーム２２を形
成している回折されたビーム２０と回折されてい
ない局部発振ビームLOとの間の周波数差に比例
する。ビーム２０及びLOは互いに平行に著しく
重畳され、ホトミクサ配列体１３の検出面に直角
であり、そして同じ方向に偏光されている。それ
故、配列体１３のホトミクサ区分の各々によつ
て、光線の周波数差に対応するRF出力成分が出
力される。このRF出力成分は、配列体１３の各
ホトミクサ区分の周波数帯域内にある入力信号Ｓ
（ｔ）のRF信号S1…SNに対応する。
リニアホトミクサ配列体１３は、帯域巾が0.1
ないし10MHzの１ないし100個のチヤンネル即ち
光検出器で構成される。配列体１３のフイルタ応
答曲線は、入射光線の形状及びサイズ、RF周波
数、FT素子の焦点距離、検出器のサイズ及び間
隔、光線の波長、及び音響ビームの速度によつて
左右される。音響トランスジユーサ１１ａ、セル
１１の音響媒体、及び配列体１３のホトミクサ区
分は装置の全帯域巾を受け容れるに充分な帯域巾
を有していなければならない。
ないし10MHzの１ないし100個のチヤンネル即ち
光検出器で構成される。配列体１３のフイルタ応
答曲線は、入射光線の形状及びサイズ、RF周波
数、FT素子の焦点距離、検出器のサイズ及び間
隔、光線の波長、及び音響ビームの速度によつて
左右される。音響トランスジユーサ１１ａ、セル
１１の音響媒体、及び配列体１３のホトミクサ区
分は装置の全帯域巾を受け容れるに充分な帯域巾
を有していなければならない。
音響―光学セル１１は公知の色々な型式の音響
―光学相互作用のいずれを用いてもよい。好まし
い実施例では、音響―光学セル１１は、正弦波特
性との相互作用効率が高く、回折次元が１つであ
り、そして角度の整列を必要とするようなブラツ
グセルである。或いは又、相互作用効率は低いが
リニアであり、そして回折次元が多数あつてベツ
セル（Bessel）関数分布を有しているようなデバ
イ―シアーズ（Debye−Sears）回折セルを用い
てもよい。音波及び光の相対的な形状並びに音波
の波長によつて音響―光学相互作用の形式が決定
される。
―光学相互作用のいずれを用いてもよい。好まし
い実施例では、音響―光学セル１１は、正弦波特
性との相互作用効率が高く、回折次元が１つであ
り、そして角度の整列を必要とするようなブラツ
グセルである。或いは又、相互作用効率は低いが
リニアであり、そして回折次元が多数あつてベツ
セル（Bessel）関数分布を有しているようなデバ
イ―シアーズ（Debye−Sears）回折セルを用い
てもよい。音波及び光の相対的な形状並びに音波
の波長によつて音響―光学相互作用の形式が決定
される。
セル１１の音響―光学媒体から出て来る回折さ
れた光は、トランスジユーサ１１ａによりセル１
１に送られて吸収体１１ｂで吸収されるバルク音
波によつて、振巾及び位相変調される。音響セル
１１と球面FTレンズ１７との間の距離がレンズ
１７の前方焦点距離FFLに等しい場合には、位
相変調の複素フーリエ変換がアパーチヤ関数のフ
ーリエ変換でたたみこみされたものが、レンズ１
７の後方焦点平面に形成される。レンズ１７のア
パーチヤは、このたたみこみが変調フーリエ変換
を良好に近似するに充分な程大きい。
れた光は、トランスジユーサ１１ａによりセル１
１に送られて吸収体１１ｂで吸収されるバルク音
波によつて、振巾及び位相変調される。音響セル
１１と球面FTレンズ１７との間の距離がレンズ
１７の前方焦点距離FFLに等しい場合には、位
相変調の複素フーリエ変換がアパーチヤ関数のフ
ーリエ変換でたたみこみされたものが、レンズ１
７の後方焦点平面に形成される。レンズ１７のア
パーチヤは、このたたみこみが変調フーリエ変換
を良好に近似するに充分な程大きい。
回折されなかつた光線２１（０次）は円柱レン
ズ１２により局部発振ビームLOとしてのシート
ビームに整形され、ビームスプリツタ１８により
反射されてホトミクサ配列体１３に当たる。複合
ビーム２２を構成する回折されたビーム及び回折
されなかつたビームの波面は最適に光混合される
ように非常に平行である。更に、これらビームは
直角に入射し、同様に偏光される。FTレンズ１
７の後方焦点面においては、回折されたビームの
相対的な位相が入力信号成分の相対的な位相に等
しい。配列体１３がレンズ１７の後方焦点面に正
確に配置された場合には、入力信号の第ｎ番目の
周波数成分に対応する配列体１３の第ｎ番目の区
分のRF出力電流が次のように表わされる。
ズ１２により局部発振ビームLOとしてのシート
ビームに整形され、ビームスプリツタ１８により
反射されてホトミクサ配列体１３に当たる。複合
ビーム２２を構成する回折されたビーム及び回折
されなかつたビームの波面は最適に光混合される
ように非常に平行である。更に、これらビームは
直角に入射し、同様に偏光される。FTレンズ１
７の後方焦点面においては、回折されたビームの
相対的な位相が入力信号成分の相対的な位相に等
しい。配列体１３がレンズ１７の後方焦点面に正
確に配置された場合には、入力信号の第ｎ番目の
周波数成分に対応する配列体１３の第ｎ番目の区
分のRF出力電流が次のように表わされる。
Io（rf）＝Acos（Ωoｔ＋φo−φLO）
但し、
ΩoはRF周波数であり、
φoはRF周波数の位相であり、
φLOはLOビームの位相である。
この方程式は、RF電流が、回折されたビーム
２０及び回折されなかつたビーム２１の別々の周
波数及び位相にあることを示している。局部発振
ビームの位相のドリフトをなくすためには、フイ
ードバツク制御式の可変光学路又はその他の電気
―光学装置が局部発振ビームLOの経路に必要と
される。
２０及び回折されなかつたビーム２１の別々の周
波数及び位相にあることを示している。局部発振
ビームの位相のドリフトをなくすためには、フイ
ードバツク制御式の可変光学路又はその他の電気
―光学装置が局部発振ビームLOの経路に必要と
される。
局部発振ビームLOが充分な強さである場合、
ヘテロダイン受信器の雑音は、局部発振ビームに
より誘起されるシヨツト雑音即ち発生―再結合雑
音によつて左右される。第１Ａ図に示された装置
では、検出器、負荷及び増巾器の熱雑音並びにバ
ツクグランド及び暗電流音は小さなものとなる。
それ故、この型式の検出では、分解能及びダイナ
ミツクレンジを高くできるように理論的な量子雑
音限界に近い高い感度及び広い帯域巾を有した光
学受信器を実現できる。
ヘテロダイン受信器の雑音は、局部発振ビームに
より誘起されるシヨツト雑音即ち発生―再結合雑
音によつて左右される。第１Ａ図に示された装置
では、検出器、負荷及び増巾器の熱雑音並びにバ
ツクグランド及び暗電流音は小さなものとなる。
それ故、この型式の検出では、分解能及びダイナ
ミツクレンジを高くできるように理論的な量子雑
音限界に近い高い感度及び広い帯域巾を有した光
学受信器を実現できる。
すばやく同調できる帯域フイルタの実施例につ
いて以下に説明する。
いて以下に説明する。
第１Ａ図に示された本発明装置を通信分野に適
用したものが、周波数時分割受信器のすばやく同
調できる帯域フイルタである。このような構造体
は、エネルギ蓄積作用、帯域に含まれない波の良
好な除去性、及び広いダイナミツクレンジをもつ
ことなしに、すばやく同調できるという所望の特
性をもたらす。本発明のこの特徴を有する３つの
実施例が第２Ａ図、第２Ｂ図及び第２Ｃ図に示さ
れている。
用したものが、周波数時分割受信器のすばやく同
調できる帯域フイルタである。このような構造体
は、エネルギ蓄積作用、帯域に含まれない波の良
好な除去性、及び広いダイナミツクレンジをもつ
ことなしに、すばやく同調できるという所望の特
性をもたらす。本発明のこの特徴を有する３つの
実施例が第２Ａ図、第２Ｂ図及び第２Ｃ図に示さ
れている。
第２Ａ図は、チヤンネル選択回路及びRF合成
器を有する１組の隣接帯域フイルタと機能的に同
等のチヤンネル化受信器を示している。システム
のチヤンネル化受信器部分は、音響―光学的にみ
れば、第１Ａ図に示された構造で作られる。第２
Ａ図は、局部発振ビームLOが均一に当たるリニ
アホトミクサ配列体１３を示している。ホトミク
サ区分１３ａ，１３ｂ，１３ｃ……１３ｎは、球
面フーリエ変換レンズ１７の後方焦点面の周波数
軸に沿つて配列される。それ故、各々のホトミク
サ区分は隣接帯域フイルタの出力に対応する出力
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ……２３ｎを発生し、こ
れは入力制御器が組合わされた対応RFスイツチ
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ……２４ｎを経て加算器
２５に送られる。これにより、チヤンネル化受信
器１３、外部チヤンネル選択RF回路２４及びRF
合成器２５は、スイツチ２４ａ……２４ｎに組合
わされた制御器で同調されるフイルタを形成する
ことになる。
器を有する１組の隣接帯域フイルタと機能的に同
等のチヤンネル化受信器を示している。システム
のチヤンネル化受信器部分は、音響―光学的にみ
れば、第１Ａ図に示された構造で作られる。第２
Ａ図は、局部発振ビームLOが均一に当たるリニ
アホトミクサ配列体１３を示している。ホトミク
サ区分１３ａ，１３ｂ，１３ｃ……１３ｎは、球
面フーリエ変換レンズ１７の後方焦点面の周波数
軸に沿つて配列される。それ故、各々のホトミク
サ区分は隣接帯域フイルタの出力に対応する出力
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ……２３ｎを発生し、こ
れは入力制御器が組合わされた対応RFスイツチ
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ……２４ｎを経て加算器
２５に送られる。これにより、チヤンネル化受信
器１３、外部チヤンネル選択RF回路２４及びRF
合成器２５は、スイツチ２４ａ……２４ｎに組合
わされた制御器で同調されるフイルタを形成する
ことになる。
第２Ｂ図は、第２Ａ図に示された外部RF回路
２４ではなくて光学系によつて同調が行なわれる
ような本発明の実施例を示している。検出さるべ
き信号Ｓ（ｔ）はセル１１によりそれに対応する
バルク音波に変換され、これはレーザ１０からの
光と相互作用する。然し乍ら、これにより生じる
回折光２０は配列体で検出されるのではない。特
に、回折されたビーム２０及び回折されないビー
ム２１を受けて、これらビーム２０，２１及びこ
れらビーム間の周波数差を全て検出するのに充分
な帯域巾及び大きさを有する１つの大きな光検出
器１３１が、検出に用いられる。このホトミクサ
１３１には、第１Ａ図の実施例の場合のように局
部発振ビームLOが均一に当たらない。局部発振
ビームは球面ミラー１２１によりスポツトLOS
に集束される。ビーム偏向器２４（本発明と同時
に出願した米国特許に開示されたような）を用
い、制御電圧２５を調整することにより周波数軸
に沿つてホトミクサ１３１を横切るようにスポツ
トが移動される。その結果、第１Ａ図について上
記したヘテロダイン作用は、回折されたビーム２
０と局部発振ビームスポツトLOSとが重畳する
ところにのみ生じる。或いは又、本発明と同時に
出願した米国特許出願に開示された音響―光学又
は電気―光学偏向技術を用いることにより局部発
振ビームスポツトLOSをマイクロ秒以下の範囲
で迅速に移動させてもよい（即ち、迅速同調）。
２４ではなくて光学系によつて同調が行なわれる
ような本発明の実施例を示している。検出さるべ
き信号Ｓ（ｔ）はセル１１によりそれに対応する
バルク音波に変換され、これはレーザ１０からの
光と相互作用する。然し乍ら、これにより生じる
回折光２０は配列体で検出されるのではない。特
に、回折されたビーム２０及び回折されないビー
ム２１を受けて、これらビーム２０，２１及びこ
れらビーム間の周波数差を全て検出するのに充分
な帯域巾及び大きさを有する１つの大きな光検出
器１３１が、検出に用いられる。このホトミクサ
１３１には、第１Ａ図の実施例の場合のように局
部発振ビームLOが均一に当たらない。局部発振
ビームは球面ミラー１２１によりスポツトLOS
に集束される。ビーム偏向器２４（本発明と同時
に出願した米国特許に開示されたような）を用
い、制御電圧２５を調整することにより周波数軸
に沿つてホトミクサ１３１を横切るようにスポツ
トが移動される。その結果、第１Ａ図について上
記したヘテロダイン作用は、回折されたビーム２
０と局部発振ビームスポツトLOSとが重畳する
ところにのみ生じる。或いは又、本発明と同時に
出願した米国特許出願に開示された音響―光学又
は電気―光学偏向技術を用いることにより局部発
振ビームスポツトLOSをマイクロ秒以下の範囲
で迅速に移動させてもよい（即ち、迅速同調）。
第２Ｂ図の実施例の同調速度はビーム偏向器２
４の偏向帯域巾によつて制限される。前記米国特
許出願に開示されたように、音響―光学技術の偏
向帯域巾は、入射光学ビームを横切る音響ビーム
の移動時間の逆数にほぼ等しい。この移動時間は
通常は１マイクロ秒の何分の１かである。それ
故、第２Ｂ図に示された構造体を用いた場合には
１マイクロ秒未満の同調速度が得られる。前記米
国特許出願に開示された電気―光学ビーム偏向に
おいては、立体的な屈折率勾配が電界によつて作
り出される。この電界は、クリスタルの両金属化
面に電圧を印加することにより形成される。10な
いし1000μFのキヤパシタが形成されることによ
りビーム偏向速度が制限される。所望の偏向速度
が高い程、このキヤパシタを充電及び放電するに
要する電力が結局大きなものとなる。更に、電気
―光学式の光偏向を用いる公知の試みでは、約
100KHzまでの平坦な周波数応答しか示されてい
ない。然し乍ら、この限界をシステムに適用した
場合には分析できるスポツトが約1000個となる。
分析できるスポツトの数は電界の最大振巾に比例
しそしてこの最大振巾は駆動電力の平方根に比例
する。所望スポツトの数を減少することにより、
所要駆動電力が急激に低下すると共に、最大ビー
ム偏向周波数が高くなる。それ故、偏向器２４が
電気―光学装置である時には、マイクロ秒以下の
偏向速度が得られる。
４の偏向帯域巾によつて制限される。前記米国特
許出願に開示されたように、音響―光学技術の偏
向帯域巾は、入射光学ビームを横切る音響ビーム
の移動時間の逆数にほぼ等しい。この移動時間は
通常は１マイクロ秒の何分の１かである。それ
故、第２Ｂ図に示された構造体を用いた場合には
１マイクロ秒未満の同調速度が得られる。前記米
国特許出願に開示された電気―光学ビーム偏向に
おいては、立体的な屈折率勾配が電界によつて作
り出される。この電界は、クリスタルの両金属化
面に電圧を印加することにより形成される。10な
いし1000μFのキヤパシタが形成されることによ
りビーム偏向速度が制限される。所望の偏向速度
が高い程、このキヤパシタを充電及び放電するに
要する電力が結局大きなものとなる。更に、電気
―光学式の光偏向を用いる公知の試みでは、約
100KHzまでの平坦な周波数応答しか示されてい
ない。然し乍ら、この限界をシステムに適用した
場合には分析できるスポツトが約1000個となる。
分析できるスポツトの数は電界の最大振巾に比例
しそしてこの最大振巾は駆動電力の平方根に比例
する。所望スポツトの数を減少することにより、
所要駆動電力が急激に低下すると共に、最大ビー
ム偏向周波数が高くなる。それ故、偏向器２４が
電気―光学装置である時には、マイクロ秒以下の
偏向速度が得られる。
第３Ａ図は横方向の電気―光学作用を用いた公
知の変調器を示している。第３Ｂ図は、第３Ａ図
の実施例のチヤンネル化した実施例を示してい
る。比Ｗ／Ｄを大きく保つことにより、チヤンネ
ル境界での不所望な変調作用が少なくされる。電
気―光学式の振巾変調においては、与えられた電
界を用いて、光線の偏光ベクトルが徐々に回転さ
れる。この作用はクリスタルの適当な切り口に対
して生じ、電気―光学クリスタルの後ろに偏光器
を配置すれば振巾変調が生じる。励起電圧を変え
つつバルク音波のブラツク相互作用を用いると、
振巾変調が音響―光学的に行なわれる。１次の回
折ビームの輝度は次式で表わされる。
知の変調器を示している。第３Ｂ図は、第３Ａ図
の実施例のチヤンネル化した実施例を示してい
る。比Ｗ／Ｄを大きく保つことにより、チヤンネ
ル境界での不所望な変調作用が少なくされる。電
気―光学式の振巾変調においては、与えられた電
界を用いて、光線の偏光ベクトルが徐々に回転さ
れる。この作用はクリスタルの適当な切り口に対
して生じ、電気―光学クリスタルの後ろに偏光器
を配置すれば振巾変調が生じる。励起電圧を変え
つつバルク音波のブラツク相互作用を用いると、
振巾変調が音響―光学的に行なわれる。１次の回
折ビームの輝度は次式で表わされる。
Il＝Ipsin2π／λ〔√（a2）〕
但し、
Ilは１次ビームの輝度であり、
Ipは入射ビームの輝度であり、
Ｍは音響―光学的な価値係数であり、
Paは相互作用領域の音響電力であり、
Ｌは相互作用長さであり、
Ｈは音響柱の巾であり、
λは光の波長である。
チヤンネル化された局部発振シートビームに対
しては、音響ビームに均一なレーザビームが当て
られるような隣接音響トランスジユーサ配列体が
用いられる。トランスジユーサは都合のよい同じ
周波数で駆動され、個々に振巾変調される。
しては、音響ビームに均一なレーザビームが当て
られるような隣接音響トランスジユーサ配列体が
用いられる。トランスジユーサは都合のよい同じ
周波数で駆動され、個々に振巾変調される。
特に、第３Ａ図は、入力ビームを可変電位差で
変調するように可変電位差１５１を受ける電気―
光学クリスタル１５０を示している。第３Ｂ図に
おいては、入力シートビームが複数個の電気―光
学クリスタル１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃに与
えられ、各クリスタルには可変電位差１５３ａ，
１５３ｂ，１５３ｃが各々与えられる。
変調するように可変電位差１５１を受ける電気―
光学クリスタル１５０を示している。第３Ｂ図に
おいては、入力シートビームが複数個の電気―光
学クリスタル１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃに与
えられ、各クリスタルには可変電位差１５３ａ，
１５３ｂ，１５３ｃが各々与えられる。
局部発振ビームの音響―光学ブラツク回折の本
来の特徴は、局部発振ビームがブラツクセルの励
起周波数だけ周波数シフトされることである。例
えば、全装置がチヤンネル化フイルタである場合
の作用は全ての周波数ビンを周波数シフトするこ
とである。一方、前記米国特許出願に開示された
電気―音響変調及びビーム偏向では、入つて来る
光が周波数シフトされない。
来の特徴は、局部発振ビームがブラツクセルの励
起周波数だけ周波数シフトされることである。例
えば、全装置がチヤンネル化フイルタである場合
の作用は全ての周波数ビンを周波数シフトするこ
とである。一方、前記米国特許出願に開示された
電気―音響変調及びビーム偏向では、入つて来る
光が周波数シフトされない。
第２Ｃ図は、すばやく同調できる帯域フイルタ
として用いられる本発明の別の実施例を示してい
る。レンズ３１，３２によりシートビームLOに
整形された局部発振ビームに関連して１つの大き
なホトミクサ１３１が使用される。局部発振シー
トビームLOはホトミクサ１３１に当たり、チヤ
ンネル化された電気―光学セル３３の１部分を形
成する隣接電気―光学ビーム変調器の配列体を介
してチヤンネルに分けられる。同調を果たすた
め、“オン”にさるべき１つ又は複数の局部発振
チヤンネルがセル３３の所望のフイルタ帯域に対
応する。これにより変調速度は非常に高くなる。
として用いられる本発明の別の実施例を示してい
る。レンズ３１，３２によりシートビームLOに
整形された局部発振ビームに関連して１つの大き
なホトミクサ１３１が使用される。局部発振シー
トビームLOはホトミクサ１３１に当たり、チヤ
ンネル化された電気―光学セル３３の１部分を形
成する隣接電気―光学ビーム変調器の配列体を介
してチヤンネルに分けられる。同調を果たすた
め、“オン”にさるべき１つ又は複数の局部発振
チヤンネルがセル３３の所望のフイルタ帯域に対
応する。これにより変調速度は非常に高くなる。
第２Ｃ図において、局部発振シートビームLO
の経路に位相変調器１３３を配置しそしてホトミ
クサ１３１をホトミクサ配列体に取り替えること
により、各周波数ビンに複雑な重み付けを有する
チヤンネル化受信器が構成される。ビームLOの
電気―光学位相変調は、第３Ａ図及び第３Ｂ図に
示された構造に基づき、適当に電界を与えてクリ
スタルの屈折率ひいては光学経路長さを変えるこ
とにより達成される。
の経路に位相変調器１３３を配置しそしてホトミ
クサ１３１をホトミクサ配列体に取り替えること
により、各周波数ビンに複雑な重み付けを有する
チヤンネル化受信器が構成される。ビームLOの
電気―光学位相変調は、第３Ａ図及び第３Ｂ図に
示された構造に基づき、適当に電界を与えてクリ
スタルの屈折率ひいては光学経路長さを変えるこ
とにより達成される。
本発明の好ましい実施例と現在考えられるもの
を説明したが、本発明から逸脱せずに種々の変更
及び修正がなされ得ることは当業者に明らかであ
ろうから、このような変更及び修正は全て本発明
の真の精神及び範囲内に包含されるものとする。
を説明したが、本発明から逸脱せずに種々の変更
及び修正がなされ得ることは当業者に明らかであ
ろうから、このような変更及び修正は全て本発明
の真の精神及び範囲内に包含されるものとする。
第１Ａ図は光検出器配列体を用いた本発明によ
るコヒレントな音響―光学式チヤンネル化受信器
を光学的な見地から示した図、第１Ｂ図は第１Ａ
図に示された受信器のセルの音響―光学特性を示
す図、第２Ａ図はRF回路を用いた本発明による
すばやく同調できる帯域フイルタを示したブロツ
ク図、第２Ｂ図はビーム偏向器を用いた本発明に
よるすばやく同調できる帯域フイルタの別の実施
例を光学的な見地から示したブロツク図、第２Ｃ
図は局部発振ビームの振巾及び位相変調を用いた
本発明によるすばやく同調できる帯域フイルタの
別の実施例を光学的な見地から示したブロツク
図、そして第３Ａ図及び第３Ｂ図は電気―光学変
調器を示した図である。 １０……レーザ、１１……音響―光学セル、１
２……円柱ミラー、１３……ホトミクサ配列体、
１５，１６……ミラー、１７……フーリエ変換レ
ンズ、１８……ビームスプリツタ、１９……コヒ
レント光、２０……回折された光線、２１……回
折されていない光線、２２……複合ビーム。
るコヒレントな音響―光学式チヤンネル化受信器
を光学的な見地から示した図、第１Ｂ図は第１Ａ
図に示された受信器のセルの音響―光学特性を示
す図、第２Ａ図はRF回路を用いた本発明による
すばやく同調できる帯域フイルタを示したブロツ
ク図、第２Ｂ図はビーム偏向器を用いた本発明に
よるすばやく同調できる帯域フイルタの別の実施
例を光学的な見地から示したブロツク図、第２Ｃ
図は局部発振ビームの振巾及び位相変調を用いた
本発明によるすばやく同調できる帯域フイルタの
別の実施例を光学的な見地から示したブロツク
図、そして第３Ａ図及び第３Ｂ図は電気―光学変
調器を示した図である。 １０……レーザ、１１……音響―光学セル、１
２……円柱ミラー、１３……ホトミクサ配列体、
１５，１６……ミラー、１７……フーリエ変換レ
ンズ、１８……ビームスプリツタ、１９……コヒ
レント光、２０……回折された光線、２１……回
折されていない光線、２２……複合ビーム。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 供給された信号を、媒体に伝搬する対応音波
に変換する第１手段を具備し、この第１手段は音
響―光学セルより成りそしてこのセルは信号が送
られるトランスジユーサと吸収体とを有してお
り、 更に、上記対応音波の周波数成分が上記信号の
成分に対応するように、上記対応音波の周波数成
分を光学的に検出する第２手段も具備し、この第
２手段は、或る音響―光学角度で上記セルに入射
するコヒレント光を発する手段と、上記セルによ
り回折された光を集束するフーリエ変換素子と、
上記コヒレント光を発する手段からの回折されな
い光を集束する手段と、上記フーリエ変換素子に
より集束された回折された光と、上記集束手段に
より集束された回折されない光との間の周波数差
を検出する手段と、上記回折されない光がこの検
出手段に入射するところの位置を制御するように
この検出手段に入射する上記回折されない光を偏
向する手段とを備えていることを特徴とする信号
の周波数成分を検出する装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/274,611 US4460250A (en) | 1981-06-17 | 1981-06-17 | Acousto-optical channelized processor |
| US274611 | 2002-10-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS582825A JPS582825A (ja) | 1983-01-08 |
| JPH0237565B2 true JPH0237565B2 (ja) | 1990-08-24 |
Family
ID=23048930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57103692A Granted JPS582825A (ja) | 1981-06-17 | 1982-06-16 | 音響−光学式チヤンネル化プロセツサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4460250A (ja) |
| JP (1) | JPS582825A (ja) |
| CA (1) | CA1194972A (ja) |
| GB (1) | GB2100858B (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4565983A (en) * | 1982-05-12 | 1986-01-21 | The Marconi Company Limited | Filter |
| GB2119510B (en) * | 1982-05-12 | 1985-06-26 | Marconi Co Ltd | R f filter whose characteristics can be rapidly changed |
| JPS6021033A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 周波数シフタ− |
| GB2144848B (en) * | 1983-08-12 | 1987-03-25 | Secr Defence | Electrical signal spectrum analyser |
| US4755745A (en) * | 1986-03-04 | 1988-07-05 | The United States Of America As Represented By The Director, National Security Agency | Incoherent light optical processor |
| US4771397A (en) * | 1986-04-30 | 1988-09-13 | Grumman Aerospace Corporation | Method and apparatus for optical RF amplitude equalization |
| US4771398A (en) * | 1986-04-30 | 1988-09-13 | Grumman Aerospace Corporation | Method and apparatus for optical RF phase equalization |
| US4736382A (en) * | 1987-01-20 | 1988-04-05 | Hughes Aircraft Company | Acousto-optical laser isolator |
| US4852106A (en) * | 1987-02-19 | 1989-07-25 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Optical system for producing controlled beat frequency |
| US5008851A (en) * | 1989-03-27 | 1991-04-16 | Grumman Aerospace Corporation | Optical heterodyning system and method for rapid optical phase and amplitude measurements |
| DE3942461A1 (de) * | 1989-12-22 | 1991-06-27 | Agfa Gevaert Ag | Verfahren zum deckungsgleichen ablenken von licht verschiedener wellenlaenge |
| US5120961A (en) * | 1990-03-16 | 1992-06-09 | Infrared Fiber Systems, Inc. | High sensitivity acousto-optic tunable filter spectrometer |
| US5263037A (en) * | 1990-08-01 | 1993-11-16 | Hewlett-Packard Company | Optical oscillator sweeper |
| GB9027276D0 (en) * | 1990-12-17 | 1991-02-06 | Philips Nv | Coherent optical multichannel receiver |
| US5450223A (en) * | 1993-09-07 | 1995-09-12 | Martin Marietta Corp. | Optical demultiplexer for optical/RF signals |
| JP2751914B2 (ja) * | 1996-04-04 | 1998-05-18 | 日本電気株式会社 | 光導波路素子 |
| US6094285A (en) | 1996-12-04 | 2000-07-25 | Trw Inc. | All optical RF signal channelizer |
| US5805317A (en) * | 1997-08-07 | 1998-09-08 | Harris Corporation | Acousto-optic channelizer-based ultra-wideband signal processor |
| US6144482A (en) * | 1997-11-14 | 2000-11-07 | Neos Technologies, Inc. | Acousto-optic modulator for selective extraction of one or more wavelengths from randomly polarized polychromatic light beam |
| US6118396A (en) * | 1997-12-24 | 2000-09-12 | Massachusetts Institute Of Technology | Optically sampling, demultiplexing, and A/D converting system with improved speed |
| US5923460A (en) * | 1998-05-19 | 1999-07-13 | Harris Corporation | Mechanism for extending instantaneous RF frequency coverage for an acousto-optic coherent channel receiver (AOCCR) via bandwidth dilation |
| US6181472B1 (en) | 1998-06-10 | 2001-01-30 | Robotic Vision Systems, Inc. | Method and system for imaging an object with a plurality of optical beams |
| US20040105485A1 (en) * | 2002-07-29 | 2004-06-03 | Unaxis Usa, Inc. | Temperature compensation for acousto-optc devices |
| US7852152B2 (en) * | 2008-08-28 | 2010-12-14 | Menara Networks | Nth order tunable low-pass continuous time filter for fiber optic receivers |
| US8520288B2 (en) | 2011-05-24 | 2013-08-27 | Lockheed Martin Corporation | Method and apparatus for resonant gas phase acousto-optic modulation |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3544795A (en) * | 1967-12-11 | 1970-12-01 | Zenith Radio Corp | Electro-optical signal transfer apparatus |
| US4332441A (en) * | 1980-05-15 | 1982-06-01 | Nasa | Coherently pulsed laser source |
-
1981
- 1981-06-17 US US06/274,611 patent/US4460250A/en not_active Expired - Fee Related
-
1982
- 1982-06-09 GB GB08216740A patent/GB2100858B/en not_active Expired
- 1982-06-16 JP JP57103692A patent/JPS582825A/ja active Granted
- 1982-06-16 CA CA000405281A patent/CA1194972A/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4460250A (en) | 1984-07-17 |
| JPS582825A (ja) | 1983-01-08 |
| GB2100858B (en) | 1985-07-31 |
| GB2100858A (en) | 1983-01-06 |
| CA1194972A (en) | 1985-10-08 |
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