JPH04212130A - ホログラフィを用いた位相乱れ補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホログラフィを用いて
光学的な位相乱れを補正するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホログラフィとは、物体から放射される
光の波面の情報を光の干渉を利用して記録再生する技術
である。このホログラフィの記録の原理は、図５（イ）
に示すように、レ−ザ光源から放射されるコヒ−レント
な光を記録したい物体に照射し、同一のレ−ザ光の途中
からビ−ムスプリッタ等で分岐させた光（参照光）を物
体からの光（物体光）と干渉させる。生じた定在波によ
って物体光の振幅と位相を写真乾板等の記録媒体（ホロ
グラム）に記録する。又、記録の再生は、図５（ロ）に
示すように、ホログラムに対し、参照光と反対の方向か
ら再生光を入射させることにより、ホログラムで回折さ
れて元の情報に相当する像を結ぶ。（回折光が物体光に
対して位相共役波に変換された光として発生する。）こ
の位相共役波に変換された光を利用すると、ゆらぎを伴
う大気のような屈折率の不均一な媒質中を光波が伝搬す
る時に生じる波面の位相乱れを補正することができる。

【０００３】更に非線形光学媒質を用いて位相共役波を
発生させる手段もある。これは、図６に示すように、周
波数の等しい３光波を、その内の２光波は互いに逆方向
に伝搬するようにして非線形媒質に入射させ、位相共役
波を発生させる。互いに逆方向に伝搬する２光波をポン
プ波と呼び、残りの１光波をプロ−ブ波と呼ぶ。位相共
役波はプロ−ブ波に対して得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術に示すホログラムを用いて発生した位相共役波を
利用して位相乱れを補正する装置では、参照光と再生光
を形成させるために、その光学系が複雑になり、又、参
照光と再生光が互いに位相共役波でないと光学的収差が
発生するという課題があった。更に非線形光学媒質を用
いて位相共役波を発生させる手段では、高強度のレ−ザ
光が必要であったり、位相共役波の発生に時間が掛かる
という課題があった。

【０００５】本発明は上記従来技術の課題を踏まえて成
されたものであり、簡単な光学系で、光学的収差が少な
く、位相共役波の発生時間の速いホログラフィ−を用い
た位相乱れ補正装置を提供することを目的としたもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、レ−ザ光源と、このレ−ザ光源から
出射されたレ−ザ光が入射する記録媒体と、この記録媒
体を透過した前記レ−ザ光が入射される位相共役鏡とを
備え、この位相共役鏡からの反射光と前記レ−ザ光源か
らのレ−ザ光が前記記録媒体上で干渉して形成される定
在波を記録して作製されるホログラムを用いて前記レ−
ザ光の位相乱れを補正するようにしたことを特徴とする
ものである。

【０００７】

【作用】本発明によれば、位相共役鏡を用いて記録した
ホログラムを利用しており、簡単な光学系で光学的収差
を少なくできると共に位相共役波の発生時間も速くでき
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１は本発明のホログラフィを用いた位相乱れ補正装置の
一実施例を示す構成図である。図１において、１はレ−
ザ光源、２は光の定在波を記録するためのホログラフィ
ック乾板、３は入射光の位相を時間反転させて反射させ
る位相共役鏡である。

【０００９】このような構成において、記録時は、レ−
ザ光源１から出射されたレ−ザ光は、ホログラフィック
乾板２を透過して、位相共役鏡３に入射される。入射光
は位相共役鏡３で時間反転されて反射され、ホログラフ
ィック乾板２に入射される。この時、レ−ザ光源１から
のレ−ザ光と干渉し、ホログラフィック乾板２上で定在
波を形成する。この定在波はホログラフィック乾板２に
記録され、ホログラムが作製される。記録の再生は、位
相共役鏡３を光学系から外すことにより行われる。レ−
ザ光源１から出射されたレ−ザ光は、ホログラフィック
乾板２上に記録された定在波で回折され、レ−ザ光源１
から出射されたレ−ザ光の位相共役波に変換された光と
して反射されて戻ってくる。

【００１０】ここで、図１装置に用いられる位相共役鏡
３について概略説明する。図２は位相共役鏡と通常の鏡
とによる波面および伝搬方向の変化を比較したものであ
り、（イ）図は通常の鏡を用いた場合、（ロ）図は位相
共役鏡を用いた場合をそれぞれ示している。図２におい
て、光源からの光が両者に入射すると、（イ）図に示す
通常の鏡によって反射された光は、反射の法則に従って
方向を変え、拡がりながら伝搬するが、（ロ）図に示す
位相共役鏡によって反射された光（位相共役波に変換さ
れた光）は、時間反転の性質に従って光源に向かって収
束しながら戻るものであり、位相共役鏡は必ず入射光方
向に光を反射させるという特徴がある。

【００１１】又、図３は位相共役鏡の他の特徴である光
路上に生じる位相歪を補正する性質を示すための図であ
る。図３において、■の平面波がガラスを通過すると、
ガラスの屈折率分布により波面に位相歪が生じ、■のよ
うになる。これが位相共役鏡により反射される（位相共
役波に変換される）と、波面の形状はそのままで逆方向
に伝搬する■の光波となり、これが再びガラスを通過す
ることにより、元の平面波の波面が回復され、■となる
。このように光波が媒質中を伝搬する時に生じた位相歪
が、同じ媒質中を位相共役波が再び逆方向に伝搬するこ
とにより補正されるものである。

【００１２】次に、位相共役鏡３からの反射光とレ−ザ
光源１からのレ−ザ光とがホログラフィック乾板２上で
干渉して形成される定在波の形成の様子を式で示す。入
射光の電界Ｅｉ　は、次式で表される。 　　　　　　Ｅｉ　＝Ａ　ｅｘｐ｛ｉ（ωｔ−ｋｚ）｝
＋ｃ．ｃ．　　　　　　…（１）　ただし、Ａ：振幅 　　　　　　　　ｔ：時間 　　　　　　　　ｚ：光軸に沿った座標　　　　　　　
　ｃ．ｃ．：第１項の複素共役項　　　　　　　　ω：
光の角周波数 　　　　　　　　ｋ：光の波数 である。一方、位相共役波の電界Ｅｏ　は、次式で表さ
れる。 　　　　　　Ｅｉ　＝Ａ“　ｅｘｐ｛ｉ（ωｔ＋ｋｚ）
｝＋ｃ．ｃ．　　　　　　…（２）　ただし、Ａ“：Ａ
の複素共役である。したがって、定在波は、Ｅｉ　＋Ｅ
ｏ　となり、 Ｅｉ　＋Ｅｏ　＝２Ａｃｏｓ　ωｔｃｏｓ　ｋｚ　　　
　　　…（３）　である。なお、ｃｏｓ　ωｔは、時間
積分され、１となる。実際にホログラフィック乾板２に
記録される定在波は、Ｅｉ　＋Ｅｏ　の２乗となり、 ４Ａ２　ｃｏｓ　２　ｋｚ　　　　　　…（４）　とな
る。

【００１３】この様子は、図２（ロ）に示すように、光
源からの光は、位相共役鏡で反射され、光源に戻ってい
く。この時、入射光は位相共役光と干渉して定在波にな
る。したがって、図１に示すように、光源と位相共役鏡
の間にホログラフィック乾板を配置することにより、定
在波がホログラフィック乾板に記録される。

【００１４】上記実施例では、位相共役鏡を用いてホロ
グラムを撮影するため、光学的収差を少なくできる。 又、記録媒体にホログラフィック媒体を用いているため
、位相共役波の発生時間を非線形媒体を用いたものに比
べ速くできる。更にレ−ザ光１本だけで効率良く位相乱
れを補正することができる。

【００１５】図４は本発明のホログラフィを用いた位相
乱れ補正装置の他の実施例を示す構成図である。なお、
図４において図１と同一要素には同一符号を付して重複
する説明は省略する。図４と図１との相違点は、レ−ザ
光を全反射させるためのミラ−４ａ，４ｂを設けた構成
とした点である。この実施例において、記録時は、レ−
ザ光源１から出射されたレ−ザ光は、ホログラフィック
乾板２を透過して、ミラ−４ａ，４ｂで順次反射されて
、再びホログラフィック乾板２を透過して位相共役鏡３
に入射される。入射光は位相共役鏡３で反射され、ホロ
グラフィック乾板２に入射される。この時、レ−ザ光源
１からのレ−ザ光と干渉し、ホログラフィック乾板２上
で定在波を形成する。この定在波はホログラフィック乾
板２に記録され、ホログラムが作製される。記録の再生
は、位相共役鏡３を光学系から外すことにより行われる
。レ−ザ光源１から出射されたレ−ザ光は、ホログラフ
ィック乾板２上に記録された定在波で回折される。回折
光は、ミラ−４ｂ，４ａで順次反射され、ホログラフィ
ック乾板２を透過する。この透過光は、レ−ザ光源１か
ら出射されたレ−ザ光の位相共役波に変換された光とし
て反射されたことになる。したがって、図１装置と同様
の効果を得られると共に、図１装置に比べ、反射効率を
向上することができる。

【００１６】なお、上記実施例において、ホログラフィ
ック乾板２を２枚以上重ねて用いることによっても、反
射効率を向上させることができる。

【００１７】

【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに、本発明によれば、位相共役鏡を用いてホログラム
を撮影するため、光学的収差を少なくすることができる
。又、記録媒体にホログラム媒体を用いており、非線形
媒体を用いた装置に比べ、位相共役波の発生時間を短く
できる。更にレ−ザ光１本だけで良く、効率良く位相乱
れを補正できる等の効果を有するホログラフィを用いた
位相乱れ補正装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のホログラフィを用いた位相乱れ補正装
置の一実施例を示す構成図である。

【図２】図１装置に用いられる位相共役鏡の特徴を示す
図である。

【図３】図１装置に用いられる位相共役鏡の特徴を示す
図である。

【図４】本発明のホログラフィを用いた位相乱れ補正装
置の他の実施例を示す構成図である。

【図５】ホログラフィの記録再生の原理を示す図である
。

【図６】位相共役波の発生手段を示す図である。

【符号の説明】

１　　レ−ザ光源 ２　　ホログラフィック乾板 ３　　位相共役鏡

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レ−ザ光源と、このレ−ザ光源から出
   射されたレ−ザ光が入射する記録媒体と、この記録媒体
   を透過した前記レ−ザ光が入射される位相共役鏡とを備
   え、この位相共役鏡からの反射光と前記レ−ザ光源から
   のレ−ザ光が前記記録媒体上で干渉して形成される定在
   波を記録して作製されるホログラムを用いて前記レ−ザ
   光の位相乱れを補正するようにしたことを特徴とするホ
   ログラフィを用いた位相乱れ補正装置。