JPH06237035A

JPH06237035A - 光学装置

Info

Publication number: JPH06237035A
Application number: JP2141293A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shimobayashi; 隆下林
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-02-09
Filing date: 1993-02-09
Publication date: 1994-08-23

Abstract

(57)【要約】【目的】きわめて短い時間間隔のレーザ光を発生可能な
構造の光学装置や、きわめて精度の高い温度計測が可能
な構造の光学装置や、きわめて精度の高い重力センサと
しての応用が可能な構造の光学装置の構造を提供する。【構成】レーザ光源および該レーザ光源より放射された
光線を２つ以上の光路長の異なる光路に分離後、該分離
光を合成・干渉させる構造を有することを特徴とする光
学装置である。レーザ光源１０１の光路上に半透鏡１０
２を設置し、さらに半透鏡１０２で反射されたレーザ光
を反射するための第１の反射鏡１０３ａを設置する。第
１の反射鏡１０３ａで反射されたレーザ光は、半透鏡１
０２を透過して第２の反射鏡１０３ｂで反射され、半透
鏡１０２で反射され、半透鏡１０２を透過した光線と干
渉して出力される。さらに、反射鏡の移動機構、光強度
検出器を設置することで、温度計測や、重力波の検出が
可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、きわめて短い時間間隔
のレーザ光を発生可能な構造の光学装置や、きわめて精
度の高い温度計測が可能な構造の光学装置や、きわめて
精度の高い重力センサとしての応用が可能な構造の光学
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、レーザ技術を応用した様々な分
野、通信、加工、医療などが研究されている。中でも通
信技術に光学を応用したものは、極めて遠い距離間の信
号伝達や、極めて高速の通信を行なうための技術として
各方面で盛んに研究が行なわれている。非常に長い距離
の間の通信を実現するためには、減衰の小さな母材によ
り作成された光ファイバーの実用化が大きな鍵になる。
また、非常に高速な通信を実現するためには、信号の発
信源となるレーザ光の短パルス化が重要な鍵となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来、レーザ光
の短パルス化は、レーザに入力される電気信号を変調し
て行なっていたため、その限度は電気的な信号の変調の
能力で律速されてしまっていた。従って、あまり短い時
間間隔のレーザパルスを発生させることはできなかった
という問題点を有していた。本発明の目的はかかる課題
を解決し、従来のように電気的な手法を用いなくても変
調可能なレーザ光源の構造を提供するであり、きわめて
短い時間間隔のレーザ光を発生可能な構造の光学装置
や、きわめて精度の高い温度計測が可能な構造の光学装
置や、きわめて精度の高い重力センサとしての応用が可
能な構造の光学装置の構造を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ光源お
よび該レーザ光源より放射された光線を２つ以上の光路
長の異なる光路に分離後、該分離光を合成・干渉させる
構造を有することを特徴とする光学装置である。該構成
を実現するために、レーザ光源および該レーザ光源の光
路上に設置した半透鏡、該半透鏡で反射されたレーザ光
を反射するための第１の反射鏡、第１の反射鏡で反射さ
れたレーザ光を反射させるための第２の反射鏡を有する
構造にしてもよい。

【０００５】また、レーザ光源および該レーザ光源の光
路上に設置した第１の半透鏡、該半透鏡で反射されたレ
ーザ光を反射するための第１の反射鏡、第１の反射鏡で
反射されたレーザ光を反射させるための第２の反射鏡、
該反射鏡で反射されたレーザ光を反射させるための第２
の半透鏡を有し、かつ該第２の半透鏡がレーザ光源の第
１の半透鏡を透過した光線の光路上に設置されている構
造にしてもよい。

【０００６】そして、構成要素のうち、反射鏡と半透鏡
をプリズムで構成しても同様な効果が期待できる。

【０００７】また、反射鏡と半透鏡の間の距離を調整可
能な機構を設けたり、レーザ光源の位置を調整可能な機
構を設けたりすることで、光路長の調整が可能になる。

【０００８】そして、レーザ光の半透鏡を透過した光量
の時間変化を計測可能な機構と光路長を変化させる機構
を使用して、温度センサや重力センサの実現が可能であ
る。

【０００９】また、その装置全体を、温度を一定に保つ
恒温槽内に設置することで、精度を著しく向上させるこ
とが可能である。

【００１０】

【作用】レーザは、コヒーレント光であるので、その発
する光は完全に位相のそろった単色光である。本光学装
置は、２つ以上の光路長の異なる光路に分離後、該分離
光を合成・干渉させる構造を有することを特徴とする
が、光路長の異なる光路に分離・再合成された光線は、
時間的・位置座標的に位相が異なった光波であり、また
そのズレの大きさは、光路長の差に完全に依存する。従
って、合成・干渉された光線は分離された光線の位相が
半波長ずれるように光路長を設定することにより見かけ
上、分離された光線の光路差を光線が通過する時間だけ
しか出力されず、そのため非常に短い時間間隔の光線を
発生させることが可能になる。また、位相のズレは、光
路を光が走る速度で決まるわけだが、その速度は媒質の
温度に敏感に影響されることから、きわめて精度の高い
温度センサの役をなすことも可能になる。また、温度以
外にも重力波でも同様な影響があるので、重力波の検出
の際にも同様な構成の光学装置が使用可能である。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の実施例による光学装置の構
造の一例を示す図である。

【００１２】レーザ光源１０１の光路上に半透鏡１０２
が設置されており、さらに半透鏡１０２で反射されたレ
ーザ光を反射するための第１の反射鏡１０３ａが設置さ
れている。第１の反射鏡１０３ａで反射されたレーザ光
は、半透鏡１０２を透過して第２の反射鏡１０３ｂで反
射され、半透鏡１０２で反射され、半透鏡１０２を透過
した光線と干渉して出力される。ここで、第１の反射鏡
１０３ａと第２の反射鏡１０３ｂの間の距離をＬとおく
と、半透鏡１０２を透過した光線と、半透鏡１０２で反
射されて第１の反射鏡１０３ａで反射され半透鏡１０２
を透過して第２の反射鏡１０３ｂで反射されて半透鏡１
０２で反射された光線との光路差は、２Ｌとなる。従っ
て両光線が出力される時間差は、第１の反射鏡１０３ａ
と第２の反射鏡１０３ｂの間の媒質中での光の速度をｃ
とすると、（２Ｌ／ｃ）となる。従って、レーザ光の波長をλとすると、２Ｌ＝（２ｎ＋１）／２・λ の条件を満たすとき、半透鏡１０２を透過した光線と、
半透鏡１０２で反射され第１の反射鏡１０３ａで反射さ
れ半透鏡１０２を透過して第２の反射鏡１０３ｂで反射
され半透鏡１０２で反射された光線と干渉して一定時間
の短い間しか出力されないことになる。なおここで、ｎ
は０以上の整数値である。

【００１３】図２は、本発明の実施例による光学装置の
構造の一例を示す図である。

【００１４】レーザ光源１０１の光路上に第１の半透鏡
１０２ａ、第２の半透鏡１０２ｂが設置されており、さ
らに第１の半透鏡１０２ａで反射されたレーザ光を反射
するための第１の反射鏡１０３ａ、第２の反射鏡１０３
ｂが設置されている。第１の半透鏡１０２ａで反射され
たレーザ光は、第１の反射鏡１０３ａで反射され、第２
の反射鏡１０３ｂで反射され、第２の半透鏡１０２ｂで
反射され、第２の半透鏡１０２ｂを透過した光線と干渉
して出力される。ここで、第１の半透鏡１０２ａと第１
の反射鏡１０３ａの間の距離をＬとおくと、第１の半透
鏡１０２ａを透過した光線と、第１の半透鏡１０２ａで
反射されて第１の反射鏡１０３ａで反射され第２の反射
鏡１０３ｂで反射されて第２の半透鏡１０２ｂで反射さ
れた光線との光路差は、２Ｌとなる。従って図１の本発
明の実施例によるものと同様に一定時間の短いレーザパ
ルスを発生することが可能になる。

【００１５】図３は、本発明の実施例による光学装置の
構造の一例を示す図である。

【００１６】レーザ光源１０１の光路上に第１のプリズ
ム２０１ａ、第２のプリズム２０１ｂが設置されてい
る。レーザ光源１０１から発射された光線は、第１のプ
リズム２０１ａの面２０２ａで反射する成分と透過する
成分に分離される。面２０２ａを透過した成分は、第２
のプリズム２０１ｂの面２０２ｄを透過して出力され
る。また面２０２ａで反射された成分は、面２０２ｂで
反射され、第２のプリズム２０１ｂに入射される。その
光線は、面２０２ｃ、面２０２ｄで反射され、第１のプ
リズム２０１ａを透過した成分と干渉して出力される。
ここで、面２０２ｂと面２０２ｃの間の距離をＬとおく
と、面２０２ａを透過した光線と、面２０２ａ、面２０
２ｂ、面２０２ｃ、面２０２ｄで反射された光線との光
路差は、２Ｌとなる。従って図１の本発明の実施例によ
るものと同様に一定時間の短いレーザパルスを発生する
ことが可能になる。なお本実施例で用いた２つのプリズ
ムの間の距離は、分岐された光線の光路が同じになるよ
う、ほとんどゼロに設定した。

【００１７】図４は、本発明の実施例による光学装置の
構造の一例を示す図である。

【００１８】レーザ光源１０１の光路上に図示の形状の
プリズム４０１が設置されている。レーザ光源１０１か
ら発射された光線は、プリズム４０１の面４０２ａで反
射する成分と透過する成分に分離される。面４０２ａを
透過した成分は、面４０２ｄを透過して出力される。ま
た面４０２ａで反射された成分は、面４０２ｂで反射さ
れ、面４０２ｃ、面４０２ｄで反射され、プリズム４０
１の面４０２ａを透過した成分と干渉して出力される。
ここで、面４０２ａと面４０２ｂの間の距離をＬとおく
と、面４０２ａを透過した光線と、面４０２ａ、面４０
２ｂ、面４０２ｃ、面４０２ｄで反射された光線との光
路差は、２Ｌとなる。従って図１の本発明の実施例によ
るものと同様に一定時間の短いレーザパルスを発生する
ことが可能になる。

【００１９】図５は、図１の本発明の実施例による光学
装置の第１の反射鏡１０３ａに、図の上下方向に移動可
能な機構を設置した光学装置の構造の一例を示す図であ
る。

【００２０】レーザ光線１０１の光路上に半透鏡１０２
が設置されており、さらに半透鏡１０２で反射されたレ
ーザ光を反射させるための、移動機構５０１を備えた第
１の反射鏡１０３ａが設置されている。第１の反射鏡１
０３ａで反射されたレーザ光は、半透鏡１０２を透過し
て第２の反射鏡１０３ｂで反射され、半透鏡１０２で反
射され、半透鏡１０２を透過した光線と干渉して出力さ
れる。さらに、この光学系で得られた光線出力の大きさ
を検出するための光量検出器５０２が設置されている。
ここで、第１の反射鏡１０３ａと第２の反射鏡１０３ｂ
の間の距離をＬとおくと、半透鏡１０２を透過した光線
と、半透鏡１０２で反射されて第１の反射鏡１０３ａで
反射され半透鏡１０２を透過して第２の反射鏡１０３ｂ
で反射されて半透鏡１０２で反射された光線との光路差
は、２Ｌとなる。ここで、Ｌの値は移動機構５０１を用
いて変更可能であり、また干渉の結果得られる光の強さ
は光量検出器５０２によりモニタリング可能であるの
で、光量検出器５０２の出力を移動機構５０１にフィー
ドバックさせることにより現在の温度に対する光の速度
が得られ、その値は既知のものであるので、逆に温度の
計測が可能になる。なお、本光学装置を用いて温度計測
を行なう際には、光量検出器５０２の出力が０になるよ
うに移動機構５０１を調整する方法が一番精度が高くな
ることはいうまでもない。また、本光学装置は、温度の
みならず、重力波も検出可能である。これは、重力波の
影響で、見かけのＬの大きさが変わるためであり、本光
学装置を複数個用いたり、別の方法で温度を検出して補
正をかけたり、また本光学装置全体を温度が一定の恒温
槽内に設置することで行なうことが可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の実施例によ
る光学装置により、きわめて短い時間間隔のレーザ光の
発生が可能になった。またきわめて精度の高い温度計測
が可能な構造の光学装置を構成することができた。同様
に、きわめて精度の高い重力センサを作製することがで
きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による光学装置の構造の一例
を示す図。

【図２】本発明の実施例による光学装置の構造の一例
を示す図。

【図３】本発明の実施例による光学装置の構造の一例
を示す図。

【図４】本発明の実施例による光学装置の構造の一例
を示す図。

【図５】図１の本発明の実施例による光学装置の第１
の反射鏡１０３ａに、図の上下方向に移動可能な機構を
設置した光学装置の構造の一例を示す図。

【符号の説明】

１０１レーザ光源１０２半透鏡１０２ａ第１の半透鏡１０２ｂ第２の半透鏡１０３ａ第１の反射鏡１０３ｂ第２の反射鏡２０１ａ第１のプリズム２０１ｂ第２のプリズム２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ面４０１プリズム４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０２ｄ面５０１移動機構５０２光量検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光源および該レーザ光源より放射
された光線を２つ以上の光路長の異なる光路に分離後、
該分離光を合成・干渉させる構造を有することを特徴と
する光学装置。
【請求項２】レーザ光源および該レーザ光源の光路上
に設置した半透鏡、該半透鏡で反射されたレーザ光を反
射するための第１の反射鏡、第１の反射鏡で反射された
レーザ光を反射させるための第２の反射鏡を有すること
を特徴とする光学装置。
【請求項３】レーザ光源および該レーザ光源の光路上
に設置した第１の半透鏡、該半透鏡で反射されたレーザ
光を反射するための第１の反射鏡、第１の反射鏡で反射
されたレーザ光を反射させるための第２の反射鏡、該反
射鏡で反射されたレーザ光を反射させるための第２の半
透鏡を有し、かつ該第２の半透鏡がレーザ光源の第１の
半透鏡を透過した光線の光路上に設置されていることを
特徴とする光学装置。
【請求項４】前記反射鏡と前記半透鏡がプリズムで構
成されていることを特徴とする請求項２または、請求項
３記載の光学装置。
【請求項５】請求項２または、請求項３記載の光学装
置において、前記反射鏡と前記半透鏡の間の距離を調整
可能な機構を具備することを特徴とする光学装置。
【請求項６】請求項２または、請求項３記載の光学装
置において、前記レーザ光源の位置を調整可能な機構を
具備することを特徴とする光学装置。
【請求項７】請求項１、請求項２または、請求項３記
載の光学装置において、前記レーザ光の半透鏡を透過し
た光量の時間変化を計測可能な機構を具備することを特
徴とする光学装置。
【請求項８】請求項５、請求項６及び請求項７記載の
光学装置において、前記光量センサの出力を用いて、前
記位置調整機構を動作させる構成を具備することを特徴
とする光学装置。
【請求項９】温度を一定に保つ恒温槽内に光学系全体
を設置させることを特徴とする光学装置。