JPH04226412A - ファブリペロー型光学フィルタ - Google Patents
ファブリペロー型光学フィルタInfo
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- JPH04226412A JPH04226412A JP3135401A JP13540191A JPH04226412A JP H04226412 A JPH04226412 A JP H04226412A JP 3135401 A JP3135401 A JP 3135401A JP 13540191 A JP13540191 A JP 13540191A JP H04226412 A JPH04226412 A JP H04226412A
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- reflective surfaces
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
- G01J3/26—Generating the spectrum; Monochromators using multiple reflection, e.g. Fabry-Perot interferometer, variable interference filters
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ダブル−パス（２重通
過）光学フィルタに関する。より詳細には、本発明は、
反射板間に挿入される異なる光学媒体を有し、かつ、選
択された周波数を得るように光をその光学媒体の各々に
通過させる装置に関する。本発明はまた、２つの表面の
みを互いに対して変位することによってそのフィルタの
共振周波数を変化させる装置を含む。
過）光学フィルタに関する。より詳細には、本発明は、
反射板間に挿入される異なる光学媒体を有し、かつ、選
択された周波数を得るように光をその光学媒体の各々に
通過させる装置に関する。本発明はまた、２つの表面の
みを互いに対して変位することによってそのフィルタの
共振周波数を変化させる装置を含む。
【０００２】
【従来の技術】調整可能な狭帯域光学フィルタは、その
光がスペクトル的に濾光される必要があるか、もしくは
、その光の波長が測定される必要がある非常に多くの光
学システム中の基本的な構成要素である。基本的な構成
要素として、同様に他の適用がある。調整可能な光学フ
ィルタの最も共通の形式の１つは、１対の平行な鏡から
なり、両者の間隔が通過帯域を調整するよう変化される
ファブリペロー共振装置である。（後記される参照１）
この通過帯域は、光が鏡によって反射されて、光学的空
胴中で前後にバウンドされるので、存在する。各通過毎
に各鏡において、ごくわずかの光の力は（全てを反射し
ているのではない）鏡を通じて透過される。干渉は、そ
の空胴の前部からの光の通過の全てと後部からの光の通
過の全てとの間に生じる。光の位相のずれは、光が１空
胴を往復するので、その波長に依存し、かつ、その干渉
が加算的であるか、それとも、減算的であるかの度合を
決定する。エネルギー保存によって、その干渉が空洞の
後部から外で加算的であるならば、干渉は、その空胴の
前部から加算的でなければならない。この場合、フィル
タは、光を通過させる。他の１つの波長において、干渉
は、前部からの光にとって加算的であり、かつ、後部か
ら出る光にとって減算的であり、また、空胴は、光を反
射し、又は、拒絶する。中間波長の場合は、あるものは
拒絶され、また、あるものは透過される。平行な鏡が平
面である必要がないことは、注目されるべきである。実
際、回折損失を最小にし、かつ／又は、空胴の安定性を
増加するために凹面鏡を使用することは、しばしば望ま
れる。
光がスペクトル的に濾光される必要があるか、もしくは
、その光の波長が測定される必要がある非常に多くの光
学システム中の基本的な構成要素である。基本的な構成
要素として、同様に他の適用がある。調整可能な光学フ
ィルタの最も共通の形式の１つは、１対の平行な鏡から
なり、両者の間隔が通過帯域を調整するよう変化される
ファブリペロー共振装置である。（後記される参照１）
この通過帯域は、光が鏡によって反射されて、光学的空
胴中で前後にバウンドされるので、存在する。各通過毎
に各鏡において、ごくわずかの光の力は（全てを反射し
ているのではない）鏡を通じて透過される。干渉は、そ
の空胴の前部からの光の通過の全てと後部からの光の通
過の全てとの間に生じる。光の位相のずれは、光が１空
胴を往復するので、その波長に依存し、かつ、その干渉
が加算的であるか、それとも、減算的であるかの度合を
決定する。エネルギー保存によって、その干渉が空洞の
後部から外で加算的であるならば、干渉は、その空胴の
前部から加算的でなければならない。この場合、フィル
タは、光を通過させる。他の１つの波長において、干渉
は、前部からの光にとって加算的であり、かつ、後部か
ら出る光にとって減算的であり、また、空胴は、光を反
射し、又は、拒絶する。中間波長の場合は、あるものは
拒絶され、また、あるものは透過される。平行な鏡が平
面である必要がないことは、注目されるべきである。実
際、回折損失を最小にし、かつ／又は、空胴の安定性を
増加するために凹面鏡を使用することは、しばしば望ま
れる。
【０００３】最大の透過を得るための条件は、空胴の光
路長がλ／２の整数倍であることである。だから、空胴
長が波長より大きい場合には、この条件を満足させる多
数の波長がある。ＦＳＲ（フリースペクトラルレンジ）
として知られるパラメータは、透過関数における極大値
間の波長分離として定義され、その空胴の光路長によっ
て決定される。（半値幅として共通に測定された）波長
の１関数としての各透過ピークの先鋭度は、同様に干渉
計の板の反射率（と損失）とその板の間隔によって決定
される。Ｆ＝ＦＳＲ／∫ｗｈｍとして定義されるフィネ
ッスとして知られる示性数は、直接的にそのフィルタの
選択の基準となる。実際に、このフィネッスは、干渉計
の板の反射率、アライメント及び一般的な光学上の特質
によって限定される。
路長がλ／２の整数倍であることである。だから、空胴
長が波長より大きい場合には、この条件を満足させる多
数の波長がある。ＦＳＲ（フリースペクトラルレンジ）
として知られるパラメータは、透過関数における極大値
間の波長分離として定義され、その空胴の光路長によっ
て決定される。（半値幅として共通に測定された）波長
の１関数としての各透過ピークの先鋭度は、同様に干渉
計の板の反射率（と損失）とその板の間隔によって決定
される。Ｆ＝ＦＳＲ／∫ｗｈｍとして定義されるフィネ
ッスとして知られる示性数は、直接的にそのフィルタの
選択の基準となる。実際に、このフィネッスは、干渉計
の板の反射率、アライメント及び一般的な光学上の特質
によって限定される。
【０００４】そのフィルタの調整は、空胴の光路長を変
化させることによって行われる。この光路長は、その光
が空胴内で通過する媒体の屈折率を掛けた物理学上の通
路長である。多くの場合、調整は、圧電プッシャ又は他
の機械的な方法によって鏡の間の物理的な間隔を変更す
ることによって行われる。屈折率が空胴を調整するよう
に変化されうる電気光学材料をその空胴内で使用するこ
ともまた可能である。
化させることによって行われる。この光路長は、その光
が空胴内で通過する媒体の屈折率を掛けた物理学上の通
路長である。多くの場合、調整は、圧電プッシャ又は他
の機械的な方法によって鏡の間の物理的な間隔を変更す
ることによって行われる。屈折率が空胴を調整するよう
に変化されうる電気光学材料をその空胴内で使用するこ
ともまた可能である。
【０００５】簡単な圧電的に調整されたファブリーペロ
ーフィルタを組み立てる１つの従来の方法が、図１に示
される。２つの鏡面１は、２個のガラス基板２上に配置
された反射する（通常絶縁性の多層薄膜の）コーティン
グである。ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）又は他の材
料の圧電片３は、２個の基板２を連結し、かつ、その鏡
面の間隔を制御する。この圧電材料に（示されない）電
極を介して加えられる電圧は、その空胴の間隔を変化さ
せる。３又は４個の別々の圧電ストレッチャを使用する
ことによって、それらの鏡間に必要とされる高度の平行
性もまた得られうる。その鏡の間隔は、典型的には、１
ミクロンのオーダーにおける波長に対して１乃至１００
０ミクロンである。必要な伸長を達成するための圧電材
料の必要長さは、ずっと大きく、ｃｍのオーダーであり
、図示された”シルクハット”形状を必要としている。 濾光されるべき光は、それらの鏡へほぼ垂直に進む。（
光を小さな角度で通過させることによってそのフィルタ
を調整することは、可能である。）
ーフィルタを組み立てる１つの従来の方法が、図１に示
される。２つの鏡面１は、２個のガラス基板２上に配置
された反射する（通常絶縁性の多層薄膜の）コーティン
グである。ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）又は他の材
料の圧電片３は、２個の基板２を連結し、かつ、その鏡
面の間隔を制御する。この圧電材料に（示されない）電
極を介して加えられる電圧は、その空胴の間隔を変化さ
せる。３又は４個の別々の圧電ストレッチャを使用する
ことによって、それらの鏡間に必要とされる高度の平行
性もまた得られうる。その鏡の間隔は、典型的には、１
ミクロンのオーダーにおける波長に対して１乃至１００
０ミクロンである。必要な伸長を達成するための圧電材
料の必要長さは、ずっと大きく、ｃｍのオーダーであり
、図示された”シルクハット”形状を必要としている。 濾光されるべき光は、それらの鏡へほぼ垂直に進む。（
光を小さな角度で通過させることによってそのフィルタ
を調整することは、可能である。）
【０００６】所望の
フィネッスを１個の単一ファブリーペロー（以後Ｆ−Ｐ
という）フィルタから得ることが必ずしも容易であった
り、全く可能であったりすることでないので、２個以上
のフィルタを縦につないで１個の複合フィルタにするこ
とは、通例の習慣である。個々のフィルタ間に適切な光
学的な隔離を与えて、複合フィルタの透過関数は、個々
のフィルタの透過関数の積となる。 （そうでなければ、その働きを大きく複雑化する連結効
果がある。）
フィネッスを１個の単一ファブリーペロー（以後Ｆ−Ｐ
という）フィルタから得ることが必ずしも容易であった
り、全く可能であったりすることでないので、２個以上
のフィルタを縦につないで１個の複合フィルタにするこ
とは、通例の習慣である。個々のフィルタ間に適切な光
学的な隔離を与えて、複合フィルタの透過関数は、個々
のフィルタの透過関数の積となる。 （そうでなければ、その働きを大きく複雑化する連結効
果がある。）
【０００７】縦列のフィルタは、等しい空胴長か等しく
ない空胴長のどちらかを有しうる。一般的には、等しく
ない空胴長が望まれる。その理由は、両方の空胴に対し
て位相の関係を満足させる波長にのみ高度の透過が生じ
るからである（バーニヤ効果）。（後記される参照２）
従って、同一の鏡の反射率に対して、そのフィネッスは
、ＦＳＲを増加させることによって増加される。しかし
ながら、かかる複合フィルタは、両空胴が一緒に制御さ
れなければならない。（後記される参照３）一方の空胴
の制御は、他方の空胴の設定を明確に知ることに依存す
る。操作上の単純化のためには、等しい空胴がしばしば
使用される。その理由は、等しい空胴は同一の対の鏡板
の複数の透過によって形成されうるからである。この場
合、フィネッスの増加は、ＦＳＲの増加のない透過ピー
クの狭まりに起因する。
ない空胴長のどちらかを有しうる。一般的には、等しく
ない空胴長が望まれる。その理由は、両方の空胴に対し
て位相の関係を満足させる波長にのみ高度の透過が生じ
るからである（バーニヤ効果）。（後記される参照２）
従って、同一の鏡の反射率に対して、そのフィネッスは
、ＦＳＲを増加させることによって増加される。しかし
ながら、かかる複合フィルタは、両空胴が一緒に制御さ
れなければならない。（後記される参照３）一方の空胴
の制御は、他方の空胴の設定を明確に知ることに依存す
る。操作上の単純化のためには、等しい空胴がしばしば
使用される。その理由は、等しい空胴は同一の対の鏡板
の複数の透過によって形成されうるからである。この場
合、フィネッスの増加は、ＦＳＲの増加のない透過ピー
クの狭まりに起因する。
【０００８】先行技術は、効果的な光学上の空胴長を変
更するために光学上の空胴中での気体の使用を含む（後
記される参照３）。この先行技術は、フィルタを走査し
、又は、再調整するために圧力の変化を利用する。参照
３では、フィルタを調整するために屈折率を変化させて
いる。異なる空胴路長を有するフィルタの調整の制御は
困難である。フィルタを継続的にスイープするために、
両方の空胴は、整合されなければならない。単一Ｆ−Ｐ
の場合、透過波長λｔ ＝２Ｌ／Ｎである。だだしＬは
空胴長、また、Ｎは整数である。この式からλｔ とＬ
は比例することが理解される。２つの縦列の空胴長Ｌ１
とＬ２ に対して、通過帯域は、以下の通りである。
更するために光学上の空胴中での気体の使用を含む（後
記される参照３）。この先行技術は、フィルタを走査し
、又は、再調整するために圧力の変化を利用する。参照
３では、フィルタを調整するために屈折率を変化させて
いる。異なる空胴路長を有するフィルタの調整の制御は
困難である。フィルタを継続的にスイープするために、
両方の空胴は、整合されなければならない。単一Ｆ−Ｐ
の場合、透過波長λｔ ＝２Ｌ／Ｎである。だだしＬは
空胴長、また、Ｎは整数である。この式からλｔ とＬ
は比例することが理解される。２つの縦列の空胴長Ｌ１
とＬ２ に対して、通過帯域は、以下の通りである。
【０００９】
【数１】λｔ ＝２Ｌ１ ／Ｎ＝２Ｌ２ ／Ｎ
【００１
０】Ｌ１ がＬ２ を変更することなく変更されるなら
ば、透過された波長は、もう１つの対のＮ’とＭ’に対
応するある他の値にはね上がるだろう。一般的にＮとＭ
が非常に大きく、かつ、正確には知られないので、この
波長が何であるかを予測することは、簡単ではない。
０】Ｌ１ がＬ２ を変更することなく変更されるなら
ば、透過された波長は、もう１つの対のＮ’とＭ’に対
応するある他の値にはね上がるだろう。一般的にＮとＭ
が非常に大きく、かつ、正確には知られないので、この
波長が何であるかを予測することは、簡単ではない。
【００１１】米国特許出願第３１２、２８４号は、Ｌ１
とＬ２ の比を一定にする方法でＬ１ とＬ２ を変
動させ、それによって、継続的な調整を行う調整技法を
開示する。
とＬ２ の比を一定にする方法でＬ１ とＬ２ を変
動させ、それによって、継続的な調整を行う調整技法を
開示する。
【００１２】参照
１．Ｇ．Ｈｅｒｎａｎｄｅｚ，Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ
，ＣａｍｂｒｉｄｇｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓ
ｓ，１９８６ ２．Ｇ．Ｐｉｃｃｈｉ，”Ｍｕｌｔｉ−ｃａｖｉｔｙ
ｖｓ．ｍｕｌｔｉｐａｓｓ Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ
ｆｉｌｔｅｒｓ ｆｏｒ ｃｈａｎｎｅｌｓｅｌｅｃｔ
ｉｏｎ ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ＷＤＭＡ ｎｅｔｗｏ
ｒｋｓ，”Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔｓ．，２５，（
１９８９） ３．Ｊ．Ｅ．Ｍａｃｈ，Ｄ．Ｐ．ＭｃＮｕ
ｔｔ，Ｆ．Ｌ．Ｒｏｅｓｌｅｒ ａｎｄ Ｒ．Ｃｈａｂ
ｂａｌ，”Ｔｈｅ ＰＥＰＳＩＯＳ ｐｕｒｅｌｙ ｉ
ｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌ
ｕｔｉｏｎ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔ
ｅｒ，”Ａｐｐｌ．Ｏｐｔｉｃｓ，２，８７３−８８５
（１９６３）４．Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔ
ｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，３ｒｄ
ｅｄ．， Ｄｗｉｇｈｔ Ｅ． Ｇｒａｙ， ｅｄ．
，ＭｃＧｒａｗ−ＩＩｉｌｌ Ｂｏｏｋ Ｃｏ．，１９
８２
，ＣａｍｂｒｉｄｇｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓ
ｓ，１９８６ ２．Ｇ．Ｐｉｃｃｈｉ，”Ｍｕｌｔｉ−ｃａｖｉｔｙ
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ｆｉｌｔｅｒｓ ｆｏｒ ｃｈａｎｎｅｌｓｅｌｅｃｔ
ｉｏｎ ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ＷＤＭＡ ｎｅｔｗｏ
ｒｋｓ，”Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔｓ．，２５，（
１９８９） ３．Ｊ．Ｅ．Ｍａｃｈ，Ｄ．Ｐ．ＭｃＮｕ
ｔｔ，Ｆ．Ｌ．Ｒｏｅｓｌｅｒ ａｎｄ Ｒ．Ｃｈａｂ
ｂａｌ，”Ｔｈｅ ＰＥＰＳＩＯＳ ｐｕｒｅｌｙ ｉ
ｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌ
ｕｔｉｏｎ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔ
ｅｒ，”Ａｐｐｌ．Ｏｐｔｉｃｓ，２，８７３−８８５
（１９６３）４．Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔ
ｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，３ｒｄ
ｅｄ．， Ｄｗｉｇｈｔ Ｅ． Ｇｒａｙ， ｅｄ．
，ＭｃＧｒａｗ−ＩＩｉｌｌ Ｂｏｏｋ Ｃｏ．，１９
８２
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、２つ
の反射面のみを互いに対して変位することによって調整
されうるダブル−パス（２重通過）フィルタを提供する
ことである。
の反射面のみを互いに対して変位することによって調整
されうるダブル−パス（２重通過）フィルタを提供する
ことである。
【００１４】本発明の目的は、最小数の反射板で２重通
過光学フィルタを提供することである。この最小数化に
より、反射板を高度の平行性で整列させ、かつ、その表
面の仕上げとコーティングの反射率を制御することの困
難が軽減される。
過光学フィルタを提供することである。この最小数化に
より、反射板を高度の平行性で整列させ、かつ、その表
面の仕上げとコーティングの反射率を制御することの困
難が軽減される。
【００１５】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、一方
が他方と異なる屈折率を有する１対の光学媒体を有する
光を共振させる装置を提供する。本発明はまた、光から
特定の周波数を得るために光ビームを第１の媒体中へ送
って共振装置から出し、そして、第２の媒体中へ送る装
置をも提供する。
が他方と異なる屈折率を有する１対の光学媒体を有する
光を共振させる装置を提供する。本発明はまた、光から
特定の周波数を得るために光ビームを第１の媒体中へ送
って共振装置から出し、そして、第２の媒体中へ送る装
置をも提供する。
【００１６】より詳細には、本発明は、２つの共振空胴
を形成するために間に２つの光学媒体が挿入された１対
の反射面を有する光学フィルタを提供する。光学媒体の
各々は、他方の光学媒体の屈折率とは別個の屈折率を有
し、また、各空胴は、その中に異なる１つの光学媒体を
有する。ついで、光ビームは、その光ビームから両方の
空胴の共通の共振周波数である特定の周波数を得るため
に少なくとも１つの表面と両方の空胴を通過される。
を形成するために間に２つの光学媒体が挿入された１対
の反射面を有する光学フィルタを提供する。光学媒体の
各々は、他方の光学媒体の屈折率とは別個の屈折率を有
し、また、各空胴は、その中に異なる１つの光学媒体を
有する。ついで、光ビームは、その光ビームから両方の
空胴の共通の共振周波数である特定の周波数を得るため
に少なくとも１つの表面と両方の空胴を通過される。
【００１７】更に、本発明は、光ビームから得られた周
波数を連続的に変化させるために共振装置の少なくとも
一寸法を変化させる装置を提供する。本発明のより詳細
なバージョンは、単に２つの表面を互いに対して相対的
に変位することによってフィルタから得られた周波数を
変化させることを行う。
波数を連続的に変化させるために共振装置の少なくとも
一寸法を変化させる装置を提供する。本発明のより詳細
なバージョンは、単に２つの表面を互いに対して相対的
に変位することによってフィルタから得られた周波数を
変化させることを行う。
【００１８】
【実施例】本発明は、ダブル−パス（２重通過）形状が
２つの空胴を物理的で自動的に連結させるという概念を
利用する。しかしながら、高いフィネッスに望まれるフ
リースペクトラルレンジ内で大きな増加を得るために２
つの空胴を光路長において不等にすることが必要である
。このための一方法は、別個の光学媒体を２つの空胴、
又は図１に示されるＦＰＩ（ファブリペロー干渉計）の
両半分中に取り込むことである。さて、
２つの空胴を物理的で自動的に連結させるという概念を
利用する。しかしながら、高いフィネッスに望まれるフ
リースペクトラルレンジ内で大きな増加を得るために２
つの空胴を光路長において不等にすることが必要である
。このための一方法は、別個の光学媒体を２つの空胴、
又は図１に示されるＦＰＩ（ファブリペロー干渉計）の
両半分中に取り込むことである。さて、
【００１９】
【数２】λｔ ＝２Ｌｎ１ ／Ｎ＝２Ｌｎ２ ／Ｍ
【０
０２０】であり、また、λｔ とＬは正比例する。光学
媒体が空胴を満たすか、あるいは、各空胴の長さが変化
されている時にさえ各空胴中の光学媒体の長さが各空胴
の長さに比例することも必要である。
０２０】であり、また、λｔ とＬは正比例する。光学
媒体が空胴を満たすか、あるいは、各空胴の長さが変化
されている時にさえ各空胴中の光学媒体の長さが各空胴
の長さに比例することも必要である。
【００２１】簡単な圧電的に調整されるファブリーペロ
ーフィルタを組み立てる１つの従来の方法が図１に示さ
れる。２つの鏡面１は、２個のガラス基板２上に配置さ
れた反射する（通常絶縁性の多層薄膜の）コーティング
である。ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）又は他の材料
の圧電片３は、２個の基板を連結し、かつ、その鏡面の
間隔を制御する。この圧電材料に（示されない）電極を
介して加えられる電圧は、その空胴の間隔を変化させる
。３又は４個の別々の圧電ストレッチャを使用すること
によって、それらの鏡間に必要とされた高度の平行性も
また得られうる。その鏡の間隔は、典型的には、１ミク
ロンのオーダーにおける波長に対して１乃至１０００ミ
クロンである。必要な伸長を達成するための圧電材料の
要求された長さは、ずっと大きく、ｃｍのオーダーであ
り、示された”シルクハット”形状を必要としている。 濾光されるべき光は、それらの鏡へほぼ垂直に進む。（
光を小さな角度で通過させることによってそのフィルタ
を調整することは、可能である。）
ーフィルタを組み立てる１つの従来の方法が図１に示さ
れる。２つの鏡面１は、２個のガラス基板２上に配置さ
れた反射する（通常絶縁性の多層薄膜の）コーティング
である。ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）又は他の材料
の圧電片３は、２個の基板を連結し、かつ、その鏡面の
間隔を制御する。この圧電材料に（示されない）電極を
介して加えられる電圧は、その空胴の間隔を変化させる
。３又は４個の別々の圧電ストレッチャを使用すること
によって、それらの鏡間に必要とされた高度の平行性も
また得られうる。その鏡の間隔は、典型的には、１ミク
ロンのオーダーにおける波長に対して１乃至１０００ミ
クロンである。必要な伸長を達成するための圧電材料の
要求された長さは、ずっと大きく、ｃｍのオーダーであ
り、示された”シルクハット”形状を必要としている。 濾光されるべき光は、それらの鏡へほぼ垂直に進む。（
光を小さな角度で通過させることによってそのフィルタ
を調整することは、可能である。）
【００２２】Ｏリン
グ５は、ガラス鏡基板１３中に切り込まれた溝６中に保
持される。流体７は、このＯリング５の外側の部分へ、
空気又は真空８がこのＯリング５の内側の部分中に残存
する状態で、注入される。好適実施例は、流体用シール
９が圧電柱体の取付けを変更することによって装置の外
側に設けられることが必要である。 流体が気体である特別の場合に、その気体の屈折率は、
製作中に弁１０を介する注入によって圧力の変動を通じ
て調節されうる。圧縮可能な流体又は気体の場合、小容
量の空胴８’とそれと比較してずっと大きな容量の流体
を含む空胴７’とは、空胴８’が調整される時に、圧力
と、屈折率が顕著には変化しないような十分な流体の貯
蔵を許容する。また、フィルタ全体が別個の気体充填室
中に配置されることができる。また、空胴７’と８’の
鏡面１４と１４’も示されている。ついで、光又は光学
ビームは、鏡１２によって導かれる。また、鏡面１４と
１４’を互いに対して変位するために使用される圧電プ
ッシャ１１も示されている。図２はまた、光又は光学ビ
ームが反射面１４’を透過した後その裏から反射面１４
’を透過して光学媒体８中へ入り、最後に再び反射面１
４を透過することをも示し、この最後の透過で、選択さ
れた周波数が得られる。
グ５は、ガラス鏡基板１３中に切り込まれた溝６中に保
持される。流体７は、このＯリング５の外側の部分へ、
空気又は真空８がこのＯリング５の内側の部分中に残存
する状態で、注入される。好適実施例は、流体用シール
９が圧電柱体の取付けを変更することによって装置の外
側に設けられることが必要である。 流体が気体である特別の場合に、その気体の屈折率は、
製作中に弁１０を介する注入によって圧力の変動を通じ
て調節されうる。圧縮可能な流体又は気体の場合、小容
量の空胴８’とそれと比較してずっと大きな容量の流体
を含む空胴７’とは、空胴８’が調整される時に、圧力
と、屈折率が顕著には変化しないような十分な流体の貯
蔵を許容する。また、フィルタ全体が別個の気体充填室
中に配置されることができる。また、空胴７’と８’の
鏡面１４と１４’も示されている。ついで、光又は光学
ビームは、鏡１２によって導かれる。また、鏡面１４と
１４’を互いに対して変位するために使用される圧電プ
ッシャ１１も示されている。図２はまた、光又は光学ビ
ームが反射面１４’を透過した後その裏から反射面１４
’を透過して光学媒体８中へ入り、最後に再び反射面１
４を透過することをも示し、この最後の透過で、選択さ
れた周波数が得られる。
【００２３】（倍率を示さない）図３は、図２の矢印３
によって示された方向の空胴の断面平面図である。
によって示された方向の空胴の断面平面図である。
【００２４】空胴の運動の全範囲が通常ミクロンのオー
ダーにすぎない場合、流体又は極めてわずかに圧縮可能
な固体を使用することもまた可能である。しかしながら
、温度調整等の、屈折率を調節するある他の装置は、屈
折率が所望の通過帯域の存在を許容するために要求され
る。
ダーにすぎない場合、流体又は極めてわずかに圧縮可能
な固体を使用することもまた可能である。しかしながら
、温度調整等の、屈折率を調節するある他の装置は、屈
折率が所望の通過帯域の存在を許容するために要求され
る。
【００２５】非圧縮性の流体又は液体の場合、その流体
は、圧力調節が必要でないのでＯリング内に配置されて
もよい。このＯリング自体の弾性は、空胴８’が調整さ
れる時にその流体の容量を一定に保たれるようにすべき
である。その理由は、板の要求された運動が大抵の使用
においてわずかな光学上の波長以下（ミクロン）にすぎ
ないからである。
は、圧力調節が必要でないのでＯリング内に配置されて
もよい。このＯリング自体の弾性は、空胴８’が調整さ
れる時にその流体の容量を一定に保たれるようにすべき
である。その理由は、板の要求された運動が大抵の使用
においてわずかな光学上の波長以下（ミクロン）にすぎ
ないからである。
【００２６】設計の実例は、１対の可能な材料と寸法を
提供するよう以下に記載される。０．５μｍの波長を有
する目に見える光での使用のために物理的な長さが２０
０μｍである空胴を考える。その時、２つの空胴のため
の条件は、次の通りである。
提供するよう以下に記載される。０．５μｍの波長を有
する目に見える光での使用のために物理的な長さが２０
０μｍである空胴を考える。その時、２つの空胴のため
の条件は、次の通りである。
【００２７】
【数３】λ／２＝ｎ１ Ｌ／Ｎ＝ｎ２ Ｌ／Ｍ
【００２
８】ここで、ＮとＭは、整数であり、ｎ１ とｎ２ は
、それぞれ、第１と第２の空胴中の物質の屈折率である
。また、Ｌは、空胴の対向側の鏡面間の距離である。図
４は、図２の一部分の拡大図であり、かつ、２つの空胴
７’と８’を示している。ｎ１ ≒１、Ｎ＝４００と仮
定する。作用する最小の屈折率ｎ２ は、Ｍ＝４０１に
対応する。この場合に、（０℃における）１．５気圧の
ベンゼン蒸気又は２．９気圧のエタノール蒸気が所望の
屈折率ｎ２ ＝１．００２５を与えうる（参照４）。本
実例におけるこれらの数は、参照４で与えられるので、
０℃に対応するにすぎない。このことは、好適な操作温
度を反映しない。エタロンが室温以上で機能できない理
由はない。もし気体蒸気が使用されることが望まれない
なら、１０気圧における空気は、同一の結果をもたらす
。第１の空胴８’が真空でなくむしろ空気を含むならば
、空気の屈折率が考慮されなければならない。０℃にお
ける１気圧の空気は、０．５μｍの波長において１．０
００２９３の屈折率を有する。ｎａｉｒ が２つの空胴
間に必要とされる屈折率の差より少ない大きさのオーダ
ーであるので、その屈折率の差は、第２の空胴７’中の
気体の圧力のわずかな調節によって容易に補償されうる
。 空胴の間隔を（高さにおいて）２００μｍの中から１μ
ｍ分調整することは、空胴の第１の部分の圧力を０．５
％分変化させる。この比率は、エタロンの横方向の寸法
に影響されない。理想気体の屈折率は、（ｎ−１）＝（
ｎ０ ）Ｐなので圧力によって変動する。第１の空胴中
の新しい屈折率は１．０００２９４であり、また、その
部分の通過帯域は１ｘ１０−６μｍ分だけシフトされる
。 エタロンのこの部分のＦＳＲが１．８ｘ１０−３μｍな
ので、量の損失は、数１００のフィネッスに対してさえ
小さい。第２の空胴中の圧力変化は、大きな貯蔵量のた
めにずっと小さい。貯蔵室の高さが典型的には１ｃｍな
ので、１μｍの変化に対する圧力変化は、０．０１％に
すぎない。
８】ここで、ＮとＭは、整数であり、ｎ１ とｎ２ は
、それぞれ、第１と第２の空胴中の物質の屈折率である
。また、Ｌは、空胴の対向側の鏡面間の距離である。図
４は、図２の一部分の拡大図であり、かつ、２つの空胴
７’と８’を示している。ｎ１ ≒１、Ｎ＝４００と仮
定する。作用する最小の屈折率ｎ２ は、Ｍ＝４０１に
対応する。この場合に、（０℃における）１．５気圧の
ベンゼン蒸気又は２．９気圧のエタノール蒸気が所望の
屈折率ｎ２ ＝１．００２５を与えうる（参照４）。本
実例におけるこれらの数は、参照４で与えられるので、
０℃に対応するにすぎない。このことは、好適な操作温
度を反映しない。エタロンが室温以上で機能できない理
由はない。もし気体蒸気が使用されることが望まれない
なら、１０気圧における空気は、同一の結果をもたらす
。第１の空胴８’が真空でなくむしろ空気を含むならば
、空気の屈折率が考慮されなければならない。０℃にお
ける１気圧の空気は、０．５μｍの波長において１．０
００２９３の屈折率を有する。ｎａｉｒ が２つの空胴
間に必要とされる屈折率の差より少ない大きさのオーダ
ーであるので、その屈折率の差は、第２の空胴７’中の
気体の圧力のわずかな調節によって容易に補償されうる
。 空胴の間隔を（高さにおいて）２００μｍの中から１μ
ｍ分調整することは、空胴の第１の部分の圧力を０．５
％分変化させる。この比率は、エタロンの横方向の寸法
に影響されない。理想気体の屈折率は、（ｎ−１）＝（
ｎ０ ）Ｐなので圧力によって変動する。第１の空胴中
の新しい屈折率は１．０００２９４であり、また、その
部分の通過帯域は１ｘ１０−６μｍ分だけシフトされる
。 エタロンのこの部分のＦＳＲが１．８ｘ１０−３μｍな
ので、量の損失は、数１００のフィネッスに対してさえ
小さい。第２の空胴中の圧力変化は、大きな貯蔵量のた
めにずっと小さい。貯蔵室の高さが典型的には１ｃｍな
ので、１μｍの変化に対する圧力変化は、０．０１％に
すぎない。
【００２９】２つの空胴中のそれらの屈折率は、温度に
よっても変化しうる。個々の気体の温度に対する屈折率
の変化が小さく、１０−６／℃のオーダーなので、この
効果は、上記に記載された調整による圧力の屈折率変化
と同一のオーダーである。更に、ファブリーペローエタ
ロンの温度制御は、従来の実施においてしばしば使用さ
れる。本実施例は、温度制御の必要性を増加させない。
よっても変化しうる。個々の気体の温度に対する屈折率
の変化が小さく、１０−６／℃のオーダーなので、この
効果は、上記に記載された調整による圧力の屈折率変化
と同一のオーダーである。更に、ファブリーペローエタ
ロンの温度制御は、従来の実施においてしばしば使用さ
れる。本実施例は、温度制御の必要性を増加させない。
【００３０】本明細書において
【外１】
は≒と表現した。
【図１】従来の簡単な圧電ファブリーペローフィルタの
略図である。
略図である。
【図２】本発明の光学フィルタの略図である。
【図３】図２の光学フィルタの空胴の断面平面図である
。
。
【図４】空胴とその空胴の各々に光を通過させる装置と
の拡大図である。
の拡大図である。
１ 鏡面
２ ガラス基板
３ 圧電片
４ 圧電ストレッチャ
５ Ｏリング
６ 溝
７ 流体
７’ 空胴
８ 空気又は真空
８’ 空胴
９ 流体用シール
１０ 弁
１１ 圧電プッシャ
１３ ガラス鏡基板
１４、１４’ 反射面
Claims (11)
- 【請求項１】 一方が他方と異なる屈折率を有する１
対の光学媒体を備える光ビームを共振させる手段と、前
記光ビームから特定の周波数を得るために、前記光ビー
ムが前記１対の光学媒体のうちの第１の媒体中へ入り前
記共振させる手段から出て、前記他方の媒体中へ入るよ
うに前記光ビームを向ける手段と、を有する光学フィル
タ。 - 【請求項２】 １対の反射面と、第１の媒体が第２の
媒体と異なる屈折率を有する１対の光学媒体であって、
各々が中に前記１対の光学媒体のうちの異なる１つの媒
体を有する２つの共振空胴を形成するように前記１対の
反射面間に挿入される１対の光学媒体と、前記空胴の両
方の共通の共振周波数である光ビームの特定の周波数を
得るために、前記光ビームが前記１対の反射面のうちの
少なくとも１つを透過しついで、前記空胴の両方を通過
するように前記光ビームを向ける手段と、を有する光学
フィルタ。 - 【請求項３】 一方が他方に平行である１対の反射面
と、第１の媒体が第２の媒体と異なる屈折率を有する１
対の光学媒体であって、各々が中に前記１対の光学媒体
のうちの異なる１つの媒体を有する２つの共振空胴を形
成するように前記１対の反射面間に挿入される１対の光
学媒体と、前記空胴の両方の共通の共振周波数である光
ビームの特定の周波数を得るために、前記光ビームを両
方の前記反射面に対して直角方向に向けて、両方の前記
反射面を透過させると共に前記空胴の一方を通過させ、
かつ、両方の前記反射面に対して直角方向に向けて、両
方の前記反射面を透過させると共に、前記空胴の他方を
通過させる手段と、を有する光学フィルタ。 - 【請求項４】 一方が他方と異なる屈折率を有する１
対の光学媒体を備える光ビームを共振させる手段と、前
記光ビームから特定の周波数を得るために、前記光ビー
ムが前記１対の光学媒体のうちの第１の媒体中へ入り前
記共振させる手段から出て、前記他方の媒体中へ入るよ
うに前記光ビームを向ける手段と、前記光ビームから得
られた周波数を連続的に変化させるために前記共振させ
る手段の少なくとも一寸法を変化させる手段と、を有す
る光学フィルタ。 - 【請求項５】 一方が他方と異なる屈折率を有する１
対の光学媒体を備える光ビームを共振させる手段と、前
記光ビームから特定の周波数を得るために、前記光ビー
ムが前記１対の光学媒体のうちの第１の媒体中へ入り前
記共振させる手段から出て、前記他方の媒体中へ入るよ
うに前記光ビームを向ける手段と、前記光ビームから得
られた周波数を連続的に変化させるために前記共振させ
る手段の多くとも一寸法を変化させる手段と、を有する
光学フィルタ。 - 【請求項６】 １対の反射面と、第１の媒体が第２の
媒体と異なる屈折率を有する１対の光学媒体であって、
各々が中に前記１対の光学媒体のうちの異なる１つの媒
体を有する２つの共振空胴を形成するように前記１対の
反射面間に挿入される１対の光学媒体と、前記空胴の両
方の共通の共振周波数である光ビームの特定の周波数を
得るために、前記光ビームが前記１対の反射面のうちの
少なくとも１つを透過しついで、前記空胴の両方を通過
するように前記光ビームを向ける手段と、前記光ビーム
から得られた前記特定の周波数を連続的に変化させるた
めに、前記空胴の各々の共振周波数を連続的に変化させ
るように前記１対の反射面間の距離を変化させる手段と
、を有する光学フィルタ。 - 【請求項７】 多くとも２つの反射面を有する請求項
６記載の光学フィルタ。 - 【請求項８】 前記１対の反射面間の距離を変化させ
る手段は前記距離が加えられた電圧に応答して変化する
ように前記１対の反射面間に挿入された１対の圧電プッ
シャを有する請求項６記載の光学フィルタ。 - 【請求項９】 一方が他方に平行である１対の反射面
と、第１の媒体が第２の媒体と異なる屈折率を有する１
対の光学媒体であって、各々が中に前記１対の光学媒体
のうちの異なる１つの媒体を有する２つの共振空胴を形
成するように前記１対の反射面間に挿入される１対の光
学媒体と、前記空胴の両方の共通の共振周波数である光
ビームの特定の周波数を得るために、前記光ビームを両
方の前記反射面に対して直角方向に向けて、両方の前記
反射面を透過させると共に前記空胴の一方を通過させ、
かつ、両方の前記反射面に対して直角方向に向けて、両
方の前記反射面を透過させると共に、前記空胴の他方を
通過させる手段と、前記光ビームから得られた前記特定
の周波数を連続的に変化させるために、前記空胴の各々
の共振周波数を連続的に変化させるように前記１対の反
射面間の距離を変化させる手段と、を有する光学フィル
タ。 - 【請求項１０】 前記１対の反射面間の距離を変化さ
せる手段は前記距離が加えられた電圧に応答して変化す
るように前記１対の反射面間に挿入される１対の圧電プ
ッシャを有する請求項９記載の光学フィルタ。 - 【請求項１１】 多くとも２つの反射面を有する請求
項９記載の光学フィルタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/516,893 US5039201A (en) | 1990-04-30 | 1990-04-30 | Double-pass tunable fabry-perot optical filter |
| US516893 | 1990-04-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04226412A true JPH04226412A (ja) | 1992-08-17 |
| JPH0833518B2 JPH0833518B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=24057521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3135401A Expired - Lifetime JPH0833518B2 (ja) | 1990-04-30 | 1991-03-29 | ファブリペロー型光学フィルタ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5039201A (ja) |
| EP (1) | EP0454999B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0833518B2 (ja) |
| DE (1) | DE69109930T2 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8900730D0 (en) * | 1989-01-13 | 1989-03-08 | British Telecomm | An optical filter tuning apparatus and an optical filtering method |
| FI91564C (fi) * | 1991-10-31 | 1994-07-11 | Valtion Teknillinen | Anturi |
| US5909280A (en) * | 1992-01-22 | 1999-06-01 | Maxam, Inc. | Method of monolithically fabricating a microspectrometer with integrated detector |
| US5666195A (en) * | 1995-05-01 | 1997-09-09 | Electro-Optical Sciences, Inc. | Efficient fiber coupling of light to interferometric instrumentation |
| US5900965A (en) * | 1998-05-06 | 1999-05-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Wideband quasi-optical millimeter-wave resonator |
| FR2800364B1 (fr) * | 1999-10-29 | 2002-02-15 | Commissariat Energie Atomique | Microcavite active accordable et procede de fabrication de microcavite active accordable |
| US6462876B1 (en) * | 1999-11-16 | 2002-10-08 | Agere Systems Guardian Corp. | Multi-wavelength etalon |
| JP4104802B2 (ja) * | 2000-01-26 | 2008-06-18 | 富士通株式会社 | エアギャップ型エタロンを用いた利得等化装置、波長特性可変装置および光増幅器 |
| US6608685B2 (en) | 2000-05-15 | 2003-08-19 | Ilx Lightwave Corporation | Tunable Fabry-Perot interferometer, and associated methods |
| US20030020926A1 (en) * | 2001-05-15 | 2003-01-30 | Nicolae Miron | Tunable band pass optical filter unit with a tunable band pass interferometer |
| US6721468B2 (en) | 2001-06-08 | 2004-04-13 | Ilx Lightwave Corporation | Resonantly driven fiber polarization scrambler |
| US6885782B2 (en) * | 2001-06-26 | 2005-04-26 | Ilx Lightwave Corporation | Feedback polarization controller |
| DE102005040661B3 (de) * | 2005-08-26 | 2006-12-28 | Leica Microsystems Semiconductor Gmbh | Koordinatenmessvorrichtung |
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| JP5987573B2 (ja) * | 2012-09-12 | 2016-09-07 | セイコーエプソン株式会社 | 光学モジュール、電子機器、及び駆動方法 |
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-
1990
- 1990-04-30 US US07/516,893 patent/US5039201A/en not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-03-28 DE DE69109930T patent/DE69109930T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-03-28 EP EP91104971A patent/EP0454999B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-03-29 JP JP3135401A patent/JPH0833518B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS528104A (en) * | 1975-07-10 | 1977-01-21 | Mitsui Mining & Smelting Co | Process and apparatus for treating used paper |
| JPS5311046A (en) * | 1976-07-19 | 1978-02-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Dielectric light modulator |
| JPS58153902A (ja) * | 1982-03-09 | 1983-09-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | フアブリペロ型光学変調器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0454999A3 (en) | 1992-05-20 |
| DE69109930D1 (de) | 1995-06-29 |
| EP0454999A2 (en) | 1991-11-06 |
| EP0454999B1 (en) | 1995-05-24 |
| JPH0833518B2 (ja) | 1996-03-29 |
| US5039201A (en) | 1991-08-13 |
| DE69109930T2 (de) | 1995-12-14 |
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