JPH065796B2 - A device that converts light into radio waves - Google Patents
A device that converts light into radio wavesInfo
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- JPH065796B2 JPH065796B2 JP58246269A JP24626983A JPH065796B2 JP H065796 B2 JPH065796 B2 JP H065796B2 JP 58246269 A JP58246269 A JP 58246269A JP 24626983 A JP24626983 A JP 24626983A JP H065796 B2 JPH065796 B2 JP H065796B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、光を直接電波に変換する装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a device for directly converting light into radio waves.
(発明の背景) 光を直接電波に変換する装置は現在知られていない。BACKGROUND OF THE INVENTION No device is currently known that directly converts light into radio waves.
光を超高周波へ直接変換することができると、周波数ロ
ッキング,中間周波検波等の高速度情報処理および伝送
ばかりでなく、無線電力伝送等にも有効に利用できる可
能性がある。If light can be directly converted into ultra-high frequency, it can be effectively used not only for high-speed information processing and transmission such as frequency locking and intermediate frequency detection but also for wireless power transmission.
しかしこれ等について、従来全く試みられていない。However, none of them has been tried so far.
(発明の目的) 本発明の目的は、光を直接電波に変換する装置を提供す
ることにある。(Object of the Invention) An object of the present invention is to provide a device that directly converts light into radio waves.
なお、ここでいう光は、技術的に有効な反射面を作りう
る限りでの波長の光であるが、主として紫外域から赤外
域までの光を指すものとする。It should be noted that the light referred to here is light having a wavelength as long as a technically effective reflection surface can be formed, but mainly refers to light from the ultraviolet region to the infrared region.
同様に、ここでいう電波は技術的に可能な限りで任意の
周期をもつ電磁波であるが、主として遠赤外域からミリ
波,マイクロ波程度を主要な適用範囲とする。Similarly, the radio wave referred to here is an electromagnetic wave having an arbitrary period as far as technically possible, but its main application range is mainly from the far infrared region to millimeter waves and microwaves.
(発明の構成) 前記目的を達成するために本発明による光を電波に変換
する装置は、超高周波導波路と、前記超高周波導波路の
内壁面または内壁面の表面に形成された光を反射する対
向する金属的反射面と、前記金属反射面間で光が往復反
射するように光を入射させる光源とを含み、前記導波路
は前記光の往復周期に相当する超高周波を導波できるも
のであって、入射光を電波に変換して出力するように構
成されている。(Structure of the Invention) In order to achieve the above-mentioned object, the device for converting light into a radio wave according to the present invention reflects an ultra-high frequency waveguide and the light formed on the inner wall surface or the surface of the inner wall surface of the ultra-high frequency waveguide. And a light source that makes light enter so that light is reflected back and forth between the metal reflection surfaces, and the waveguide can guide an ultra-high frequency corresponding to the round-trip cycle of the light. In addition, it is configured to convert incident light into a radio wave and output it.
前記構成によれば、光を直接電波に変換できる新規な装
置を提供できる。According to the above configuration, it is possible to provide a novel device that can directly convert light into radio waves.
(実施例の説明) 以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明す
る。(Description of Examples) Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
第1図は本発明による超高周波導波管を用いて光を直接
電波に変換する装置の実施例を示す斜視図および光入射
部の断面図である。なお内部構造の理解を容易にするた
めに部分的に破断して示してある。FIG. 1 is a perspective view and a sectional view of a light incident part showing an embodiment of an apparatus for directly converting light into a radio wave using an ultra-high frequency waveguide according to the present invention. In addition, in order to facilitate understanding of the internal structure, it is shown partially broken.
超高周波用の方形導波管2の上側の面に入射光1を導入
する小孔2aを設けてある。A small hole 2a for introducing the incident light 1 is provided on the upper surface of the rectangular waveguide 2 for ultrahigh frequencies.
導波管2の一方端は反射端面3となっており、必要によ
りチューナーを設ける。One end of the waveguide 2 is a reflection end face 3, and a tuner is provided if necessary.
導波管2の内面4,5は一対の金属的鏡面を形成してい
る。超高周波用導波管2の他方端6は、変換された光か
ら変換された電波の取り出し口を形成している。The inner surfaces 4, 5 of the waveguide 2 form a pair of metallic mirror surfaces. The other end 6 of the super high frequency wave guide 2 forms an outlet for the radio wave converted from the converted light.
他方端6には電波の発生の確認または取り出しのために
空胴共振器または検波ダイオードを配置する。A cavity resonator or a detection diode is arranged at the other end 6 to confirm or take out the generation of radio waves.
入射光1は超高周波導波管2に設けた小孔2aを介して
超高周波導波管2内に導入され、前記金属的鏡面4,5
の間を往復反射させられる。Incident light 1 is introduced into the super-high frequency waveguide 2 through a small hole 2a provided in the super-high frequency waveguide 2, and the metallic mirror surfaces 4, 5 are introduced.
It can be reflected back and forth between.
ここで本発明により光を直接電波に変換できる原理を簡
単に説明する。Here, the principle of directly converting light into a radio wave according to the present invention will be briefly described.
光が前記金属的反射面において、180度の方向変換を
するとき、反射光は入射光の運動量に対して逆の運動量
を持つので、その差は、前記反射面が供給しなければな
らない。この場合の反射とは、自由電子密度によって定
義されるプラズマ周波数が入射光の周波数よりも高いと
きに、金属的反射がおこる。The difference has to be provided by the reflecting surface, since when the light undergoes a 180 degree direction change at the metallic reflecting surface, the reflected light has a momentum opposite to that of the incident light. The reflection in this case is metallic reflection when the plasma frequency defined by the free electron density is higher than the frequency of incident light.
通常の金属では、プラズマ周波数は紫外域にあって、赤
外光、可視光を反射する。With ordinary metals, the plasma frequency is in the ultraviolet region and reflects infrared light and visible light.
半導体ではプラズマ周波数は可視域ないし赤外域にあっ
て、赤外光を反射する。In semiconductors, the plasma frequency is in the visible or infrared range and reflects infrared light.
本発明では、このように目的とする波長にしがって、鏡
面反射材料をえらぶ。In the present invention, the specular reflection material is selected according to the target wavelength as described above.
この供給すべき運動量は、前記反射面が金属であるこの
実施例では、電子の集団的分極である。This momentum to be supplied is the collective polarization of the electrons in this embodiment where the reflective surface is metal.
また前記反射面が誘電体である他の構成のときは格子原
子の光学的振動モードの励起による。Further, in the case of another structure in which the reflecting surface is a dielectric, it is due to the excitation of the optical vibration mode of the lattice atom.
その分極の緩和時間の長いことが好ましく、その点では
電子集団分極が適当である。また動作効率の点から一般
的にはより低い温度が適当である。It is preferable that the relaxation time of the polarization is long, and in that respect, collective electron polarization is suitable. In addition, a lower temperature is generally suitable in terms of operating efficiency.
光がもう一方の面で反射するときには、反射極性の分極
が、走行時間だけ遅れて発生する。この遅れは、ジグザ
グに進行する光にとっては、進行波管などでいう遅波効
果にはならず、それによって導波管軸方向に進行する電
波の位相速度と整合をとることができる。これは位相整
合にほかならない。このとき、現実的なマイクロ波周波
数(たとえば30GHz)程度得られる。位相整合が成立
するとき、光反射により鏡面内自由電子内部に発生した
運動量パルスが伝播する電波にとっての進行する電界ベ
クトルを構成するので、電波を発生できる。この電界ベ
クトルは、片面の反射点ごとに電波の1波長ごとに発生
し、反対面の反射点とは半波長ごとずれていることは図
からわかる。また、現実問題として導波管端面で電波や
光が反射し、上記説明とは逆の方向に進行する波が生ず
ることが起こるとき、上記チューナー等について逆方向
の波の位相を調整しない防止することも必要となる。When the light is reflected on the other surface, polarization of the reflection polarity occurs with a delay of the traveling time. For light traveling in a zigzag manner, this delay does not cause a slow wave effect in a traveling wave tube or the like, and can thereby be matched with the phase velocity of a radio wave traveling in the waveguide axis direction. This is nothing but phase matching. At this time, a practical microwave frequency (for example, 30 GHz) can be obtained. When phase matching is established, a momentum pulse generated inside free electrons in the mirror surface by light reflection constitutes a traveling electric field vector for a propagating electric wave, so that a radio wave can be generated. It can be seen from the figure that this electric field vector is generated for each wavelength of the radio wave at each reflection point on one surface and is deviated from the reflection point on the opposite surface by half a wavelength. In addition, as a practical problem, when radio waves or light are reflected at the end face of the waveguide and a wave traveling in a direction opposite to that described above occurs, it is prevented that the phase of the wave in the opposite direction is not adjusted for the tuner or the like. It is also necessary.
従って、第1図の装置ではこれら周期的衝撃的励起によ
って導波管により定まる基本モード例えばTEモードの
電波が発生する。Therefore, in the device shown in FIG. 1, radio waves of the fundamental mode, for example, the TE mode, determined by the waveguide are generated by the periodic shock excitation.
この周期は光の往復走行時間に等しいが、もちろん導波
管の遮断周波数できまる通過帯域内にあるように設定さ
れる必要がある。This period is equal to the round-trip travel time of light, but of course it must be set so that it lies within the pass band that is the cutoff frequency of the waveguide.
このようにして発生した超高周波は例えばミリ波の波長
領域なので、これを導波し、または空胴共振器で共振さ
せ、ダイオードによって直流とすることもできる。The ultra-high frequency generated in this way is in the wavelength range of, for example, a millimeter wave, so that it can be guided or resonated by a cavity resonator and turned into a direct current by a diode.
前記光の往復空間はこの実施例のように空間でなくても
良いし、後述するように適当な誘電率を持つ誘電体でも
よい。The light reciprocating space need not be a space as in this embodiment, but may be a dielectric having an appropriate dielectric constant as described later.
光の反射面は導波路の一部を形成するものであるから導
電性部分が存在する必要がある。本発明おいて、金属的
反射面と言う言葉を用いるのはこの理由による。Since the light reflecting surface forms a part of the waveguide, it is necessary to have a conductive portion. It is for this reason that the term metallic reflecting surface is used in the present invention.
第2図に前記光の往復空間に透明誘電体の配置した他の
実施例を示す。FIG. 2 shows another embodiment in which a transparent dielectric material is arranged in the light reciprocating space.
第2図は第1図に示した実施例の導波管の光が入射する
部分に対応する部分のみを示した斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing only a portion of the waveguide of the embodiment shown in FIG. 1 corresponding to a portion where light is incident.
導波管インピーダンス調整のための突起7および光の往
復反射のための透明誘電体8が設けられている。その他
の部分の構成は第1図に関連して説明したところと変わ
らない。A protrusion 7 for adjusting the waveguide impedance and a transparent dielectric 8 for round-trip reflection of light are provided. The configuration of the other parts is the same as that described with reference to FIG.
第3図は、さらに他の実施例を示す導波管の管軸を含む
断面図である。FIG. 3 is a sectional view including a tube axis of a waveguide showing still another embodiment.
この実施例は導波管2の小孔2aから、入射させられた
光が管軸に沿う導波管お金属的反射面4,5で逐次反射
させられて導波管2の開口方向に伝播させられるように
構成されている。In this embodiment, the light incident from the small hole 2a of the waveguide 2 is successively reflected by the metallic reflection surfaces 4 and 5 of the waveguide along the tube axis and propagated in the opening direction of the waveguide 2. It is configured to be operated.
これにより、管軸方向の伝播速度が、光と発生させられ
た電波とについて位相整合をとり得るようにしたもので
ある。Thereby, the propagation velocity in the tube axis direction can be phase-matched between the light and the generated radio wave.
電波が管軸方向へ伝播する速度は固有の分散関係によっ
て定まっているので、光と電波との位相整合が可能であ
り、繰り返し変換してゆくことができる。これは特に超
高速パルス波形の電磁波変換に有効である。Since the speed at which the radio wave propagates in the tube axis direction is determined by the inherent dispersion relation, phase matching between the light and the radio wave is possible, and conversion can be performed repeatedly. This is especially effective for electromagnetic wave conversion of ultrafast pulse waveforms.
もちろん必要い応じて各反射点の間に電気的遅延回路を
挿入することも可能である。Of course, it is also possible to insert an electrical delay circuit between each reflection point if necessary.
また反射面として導波管内部に置いた誘電体の界面で全
反射を起こすように設定することも可能である。It is also possible to set it as a reflection surface so that total reflection occurs at the interface of the dielectric placed inside the waveguide.
以上説明した実施例につき本発明の範囲内でさらに種々
の変形を施すことができる。Various modifications can be made to the embodiment described above within the scope of the present invention.
前記各実施例はTEモードの場合を示したが、他のモー
ドの場合も、それぞれのモードでの電気力線の方向と前
記電子分極方向とを一致させることが好ましい。In each of the above embodiments, the case of the TE mode is shown, but also in the case of other modes, it is preferable that the directions of the lines of electric force and the electronic polarization direction in each mode are made to coincide with each other.
前記各実施例は、導波管を利用しているが、他の導波路
例えばストリップ構造等も同様に利用できる。このとき
は、TEMモードの電波となるが動作は同様である。Although each of the above embodiments utilizes a waveguide, other waveguides such as a strip structure can be used as well. At this time, the radio waves in the TEM mode are used, but the operation is the same.
(発明の効果の説明) 以上説明したように、本発明によれば、光から超高周波
へ直接変換が可能になった。(Explanation of Effect of the Invention) As described above, according to the present invention, it is possible to directly convert light into an ultra-high frequency.
これは従来技術では全く試みられたことがない。これに
より、周波数ロッキング,中間周波検波等の高速度情報
伝送処理ばかりでなく、無線電力伝送等にも有効な新装
置を提供することができる。This has never been attempted in the prior art. This makes it possible to provide a new device that is effective not only for high-speed information transmission processing such as frequency locking and intermediate frequency detection, but also for wireless power transmission and the like.
第1図は本発明による光を電波に変換する装置の実施例
を示す斜視図および断面図である。 第2図は本発明による光を電波に変換する装置の他の実
施例を示す斜視図である。 第3図は本発明による光を電波に変換する装置のさらに
他の実施例を示す斜視図である。 1…入射光 2…超高周波用導波管 3…超高周波用導波管の反射終端 4,5…金属的反射面 6…超高周波の出口 7…突起 8…透明誘電体FIG. 1 is a perspective view and a sectional view showing an embodiment of an apparatus for converting light into radio waves according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing another embodiment of the device for converting light into radio waves according to the present invention. FIG. 3 is a perspective view showing still another embodiment of the device for converting light into radio waves according to the present invention. 1 ... Incident light 2 ... Ultra high frequency wave guide 3 ... Reflection end of ultra high frequency wave guide 4, 5 ... Metallic reflection surface 6 ... Ultra high frequency exit 7 ... Protrusion 8 ... Transparent dielectric
Claims (3)
内壁面または内壁面の表面に形成された光を反射する対
向する金属的反射面と、前記金属的反射面間で光が往復
反射するように光を入射させる光源とを含み、前記導波
路は前記光の往復周期に相当する超高周波を導波できる
ものであって、入射光を電波に変換して出力するように
構成した光を電波に変換する装置。1. An ultrahigh-frequency waveguide, an inner wall surface of the ultra-high-frequency waveguide, or an opposing metallic reflecting surface that reflects light formed on the surface of the inner wall surface, and light traveling back and forth between the metallic reflecting surfaces. A light source for making light incident so as to be reflected, the waveguide being capable of guiding an ultra-high frequency corresponding to the round-trip cycle of the light, and configured to convert incident light into a radio wave and output it. A device that converts light into radio waves.
に、前記発生させられた電波の方向に沿って反射を繰り
返すように入射され、光と電波とについて位相整合が成
立するように構成した特許請求の範囲第1項記載の光を
電波に変換する装置。2. The light from the light source is incident between the metallic reflecting surfaces so as to be repeatedly reflected along the direction of the generated radio wave, and phase matching is established between the light and the radio wave. A device for converting the light according to claim 1 into a radio wave.
求の範囲第1項記載の光を電波に変換する装置。3. The device for converting light into a radio wave according to claim 1, wherein the ultra-high frequency waveguide is a rectangular waveguide.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58246269A JPH065796B2 (en) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | A device that converts light into radio waves |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58246269A JPH065796B2 (en) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | A device that converts light into radio waves |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60138982A JPS60138982A (en) | 1985-07-23 |
JPH065796B2 true JPH065796B2 (en) | 1994-01-19 |
Family
ID=17146013
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58246269A Expired - Lifetime JPH065796B2 (en) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | A device that converts light into radio waves |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH065796B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6649132B2 (en) * | 2016-03-09 | 2020-02-19 | パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカPanasonic Intellectual Property Corporation of America | Communication terminal, communication device, and communication system |
-
1983
- 1983-12-27 JP JP58246269A patent/JPH065796B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS60138982A (en) | 1985-07-23 |
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