JPH077167B2 - 光ビームに情報を符号化するシステムおよび方法 - Google Patents
光ビームに情報を符号化するシステムおよび方法Info
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- JPH077167B2 JPH077167B2 JP62501620A JP50162087A JPH077167B2 JP H077167 B2 JPH077167 B2 JP H077167B2 JP 62501620 A JP62501620 A JP 62501620A JP 50162087 A JP50162087 A JP 50162087A JP H077167 B2 JPH077167 B2 JP H077167B2
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、光ビームにおいて情報を符号化するシステム
および方法に関し、特に、位相共役ミラーのような装置
の光屈折性物質を介して透過される光ビームにおいて情
報を符号化することに関する。
および方法に関し、特に、位相共役ミラーのような装置
の光屈折性物質を介して透過される光ビームにおいて情
報を符号化することに関する。
従来技術の説明 光屈折性物質は、光ビームの処理のような様々な用途に
使用されてきた。例えば、位相共役ミラー（PCM）で使
用される。他には、ホログラフィ、像処理、および像の
増幅、パターンの減算、およびパターンの認識のような
光学的数学的機能がある。このような場合、光学的屈折
システムは、入力光ビームに応答し、入力ビームに従属
する出力ビームを効果的に発生させるという意味で本質
的に積極的である。
使用されてきた。例えば、位相共役ミラー（PCM）で使
用される。他には、ホログラフィ、像処理、および像の
増幅、パターンの減算、およびパターンの認識のような
光学的数学的機能がある。このような場合、光学的屈折
システムは、入力光ビームに応答し、入力ビームに従属
する出力ビームを効果的に発生させるという意味で本質
的に積極的である。
一般にPCMおよび光屈折装置は本発明においては重要で
あるため、その基本的動作と構造上の特性にざっと目を
通すと良いだろう。
あるため、その基本的動作と構造上の特性にざっと目を
通すと良いだろう。
一般に、光屈折性物質は、レーザビームのような供給さ
れた光の影響下で屈折率が変化する。光によって光屈折
性物質内に電荷が生じ、移動し分離して内部静電界を生
じる。この電界は直線状電気−光効果（ポックルス効
果）によって結晶の屈折率を変化させる。電気−光効果
の理論は、文献（A.Yariv、“Introduction to Optical
Electronics、第２版”、246−53頁、1976年）で説明
されている。光屈折率格子、すなわち結晶の屈折率の周
期的変化は、屈折率の変化の尺度である。光屈折性物質
は一般に、周期表のIII−ＶおよびII−VI半導体結合お
よびBaTiO3、Ba12SiO20、およびKTa1-XNbXO3のような他
の結晶を含む。
れた光の影響下で屈折率が変化する。光によって光屈折
性物質内に電荷が生じ、移動し分離して内部静電界を生
じる。この電界は直線状電気−光効果（ポックルス効
果）によって結晶の屈折率を変化させる。電気−光効果
の理論は、文献（A.Yariv、“Introduction to Optical
Electronics、第２版”、246−53頁、1976年）で説明
されている。光屈折率格子、すなわち結晶の屈折率の周
期的変化は、屈折率の変化の尺度である。光屈折性物質
は一般に、周期表のIII−ＶおよびII−VI半導体結合お
よびBaTiO3、Ba12SiO20、およびKTa1-XNbXO3のような他
の結晶を含む。
光屈折率格子の形成は、水平軸によって光屈折性結晶内
の距離が表わされる第１図に示される。その上のグラフ
は結晶内の空間的周期的強度Ｉを有する光のパターンを
示し、その次のグラフは結晶内の生じた電荷ρを示す。
正の極性として示される移動電荷は光の強さのパターン
の暗い領域に堆積しやすい。生じた周期的電荷分布はポ
アソンの式によって周期的静電界上を発生させる。第１
図の第３のグラフに示されるこの電界は、直線状電気−
光学効果によって、結晶の屈折Δｎに変化を生じさせ
る。電気−光係数は結晶物質内の空間電荷静電界に対す
る屈折率の比に比例する。第１図の最後のグラフに示さ
れる光屈折効果は、最大屈折率の変化が光の強度のピー
クで発生しないという点で局部的ではない。第１図では
ΔｎとＩの間の空間シフトは格子周期の1/4（90°位相
シフト）である。しかしながら、一般にこのシフトは格
子周期の分数である。
の距離が表わされる第１図に示される。その上のグラフ
は結晶内の空間的周期的強度Ｉを有する光のパターンを
示し、その次のグラフは結晶内の生じた電荷ρを示す。
正の極性として示される移動電荷は光の強さのパターン
の暗い領域に堆積しやすい。生じた周期的電荷分布はポ
アソンの式によって周期的静電界上を発生させる。第１
図の第３のグラフに示されるこの電界は、直線状電気−
光学効果によって、結晶の屈折Δｎに変化を生じさせ
る。電気−光係数は結晶物質内の空間電荷静電界に対す
る屈折率の比に比例する。第１図の最後のグラフに示さ
れる光屈折効果は、最大屈折率の変化が光の強度のピー
クで発生しないという点で局部的ではない。第１図では
ΔｎとＩの間の空間シフトは格子周期の1/4（90°位相
シフト）である。しかしながら、一般にこのシフトは格
子周期の分数である。
位相共役は近年注目される光学的現象である。位相共役
ビームを生成する四波混合、誘導ブリルアン散乱、ラマ
ン散乱、三波混合、および光子反響装置を含む多くの異
なる方法が文献で説明された。光学的位相共役の様々な
応用の文献の一つは、文献（Giuliano in Physics Toda
y、“Applications of Optical Phase Conjugation"198
1年４月、27−35頁）で説明される。電界の概要は、文
献（A.Yariv、IEEE、J.Quantum Electronics QE 14、65
0、1978年）および文献（“The Laser Handbook 第４
巻、M.L.StitchおよびM.Boss著、本発明の発明者によっ
て書かれた第４章、“Non−Liner Optical Phase Conju
gation"、333−485頁、North Holland Publishing Co.1
985年）で説明される。
ビームを生成する四波混合、誘導ブリルアン散乱、ラマ
ン散乱、三波混合、および光子反響装置を含む多くの異
なる方法が文献で説明された。光学的位相共役の様々な
応用の文献の一つは、文献（Giuliano in Physics Toda
y、“Applications of Optical Phase Conjugation"198
1年４月、27−35頁）で説明される。電界の概要は、文
献（A.Yariv、IEEE、J.Quantum Electronics QE 14、65
0、1978年）および文献（“The Laser Handbook 第４
巻、M.L.StitchおよびM.Boss著、本発明の発明者によっ
て書かれた第４章、“Non−Liner Optical Phase Conju
gation"、333−485頁、North Holland Publishing Co.1
985年）で説明される。
基本的に、位相共役ミラー（PCM）は反射ビームの位相
が反射点で入射ビームの位相の反転である入射ビームの
再帰反射を生じる。従来技術で知られている典型的PCM
は第２図に示される。これは一対の逆方向レーザビーム
２および４が光混合媒体６に向けられる四波ミキサとし
て示される。ビーム２および４と周波数が等しい最初の
レーザビームEIは側方から混合媒体に向けられる。混合
媒体内の様々なビームの作用の結果、Ｒが反射率の係数
である反射ビームREI＊は入射ビームEIとは逆方向に反
射して戻される。パワーはビーム２および４によってシ
ステムにポンプされるため、反射鏡はＲを１以上の大き
さにする増幅を生じる。
が反射点で入射ビームの位相の反転である入射ビームの
再帰反射を生じる。従来技術で知られている典型的PCM
は第２図に示される。これは一対の逆方向レーザビーム
２および４が光混合媒体６に向けられる四波ミキサとし
て示される。ビーム２および４と周波数が等しい最初の
レーザビームEIは側方から混合媒体に向けられる。混合
媒体内の様々なビームの作用の結果、Ｒが反射率の係数
である反射ビームREI＊は入射ビームEIとは逆方向に反
射して戻される。パワーはビーム２および４によってシ
ステムにポンプされるため、反射鏡はＲを１以上の大き
さにする増幅を生じる。
入射ビームへの再帰反射に加え、位相共役反射ビームは
反射点の入射ビームに関して逆の位相に従う。これは、
水平の実数軸および垂直の虚数軸で表わされるベクトル
として入射および反射波を示す第３図の位相図に示され
る。反射ビームREI＊の位相角度は絶対値は等しいが、
入射ビームEIとは極性が逆であることが分る。
反射点の入射ビームに関して逆の位相に従う。これは、
水平の実数軸および垂直の虚数軸で表わされるベクトル
として入射および反射波を示す第３図の位相図に示され
る。反射ビームREI＊の位相角度は絶対値は等しいが、
入射ビームEIとは極性が逆であることが分る。
PCMは第１図に示される外部ポンプビームを設けた四波
ミキサ、または外部ポンプビームの必要条件を除去する
“自己ポンプ”装置として設けることができる。ある場
合には、外部情報は、例えば、文献（H.I.Mandelberg、
“Phase Modulated Conjugate Wave Generation in Rub
y"、Optics Letters、第５巻、258頁、1980年）で説明
されたようにポンプビームを変調することによって四波
ミキサの出力ビームに符号化される。しかしながら、こ
の技術は外部ポンプビームおよび外部変調器の両方を使
用しなければならない。
ミキサ、または外部ポンプビームの必要条件を除去する
“自己ポンプ”装置として設けることができる。ある場
合には、外部情報は、例えば、文献（H.I.Mandelberg、
“Phase Modulated Conjugate Wave Generation in Rub
y"、Optics Letters、第５巻、258頁、1980年）で説明
されたようにポンプビームを変調することによって四波
ミキサの出力ビームに符号化される。しかしながら、こ
の技術は外部ポンプビームおよび外部変調器の両方を使
用しなければならない。
ブリルアンまたはラマン散乱を使用する自己ポンプPCM
は、一般にNd:YAGレーザからのように高パワーパルス化
レーザビームと接続して使用されるが、HeNe装置のよう
な低パワー連続動作レーザでは実際的ではない。別のタ
イプの自己ポンプPCMは位相共役媒体として通常高い電
気−光係数を有する光屈折性物質を使用することに基づ
いている。この様な自己ポンプPCMはHeNeレーザのよう
な連続動作する低パワーレーザと共に使用された。
は、一般にNd:YAGレーザからのように高パワーパルス化
レーザビームと接続して使用されるが、HeNe装置のよう
な低パワー連続動作レーザでは実際的ではない。別のタ
イプの自己ポンプPCMは位相共役媒体として通常高い電
気−光係数を有する光屈折性物質を使用することに基づ
いている。この様な自己ポンプPCMはHeNeレーザのよう
な連続動作する低パワーレーザと共に使用された。
光屈折性物質は入力光ビームへの応答を生じるPCMおよ
び他の装置として使用されるが、追加情報を伝送するの
には使用されなかった。これら装置の多くは効果的通信
のチャンネルを構成するため、元来開発された本来の目
的に限定されて使用される場合だけでそれらを完全に使
用することはできない。
び他の装置として使用されるが、追加情報を伝送するの
には使用されなかった。これら装置の多くは効果的通信
のチャンネルを構成するため、元来開発された本来の目
的に限定されて使用される場合だけでそれらを完全に使
用することはできない。
発明の概要 本発明の目的は、光ビームに符号化される情報に対する
通信チャンネルとして使用することによって光屈折性物
質の可能な用途を大きく拡大することである。
通信チャンネルとして使用することによって光屈折性物
質の可能な用途を大きく拡大することである。
別の目的は、情報を特性レーザ雑音帯域幅より上の高周
波搬送波レベルでレーザビームに符号化し、符号化され
た情報をレーザの雑音スペクトラムか実質的に隔離する
ことができる光屈折性光学装置を提供することである。
波搬送波レベルでレーザビームに符号化し、符号化され
た情報をレーザの雑音スペクトラムか実質的に隔離する
ことができる光屈折性光学装置を提供することである。
本発明の別の目的は、遠隔符号化可能再帰ビームの実
現、高データ速度および多数の異なる情報チャンネルを
多重化する可能性を有する光ビームへの情報の符号化、
周波数、位相、偏光、または振幅変調のいずれかによる
光ビームを符号化する能力、および低変調パワー／電圧
の要件を有するコンパクトで軽量の情報符号化の達成を
含む。
現、高データ速度および多数の異なる情報チャンネルを
多重化する可能性を有する光ビームへの情報の符号化、
周波数、位相、偏光、または振幅変調のいずれかによる
光ビームを符号化する能力、および低変調パワー／電圧
の要件を有するコンパクトで軽量の情報符号化の達成を
含む。
さらに、本発明の目的は、自己ポンプPCMに特に適し改
良されたモードロック位相共役レーザで使用するのに適
用できる情報符号化システムおよび方法を提供すること
である。
良されたモードロック位相共役レーザで使用するのに適
用できる情報符号化システムおよび方法を提供すること
である。
本発明のこれらの目的および他の目的を実現するため
に、光屈折性物質の本体を光ビームを受けるように構成
し、本体内に交流電界を形成する手段が設けられる。単
極または二極性である交流電界を次いで本体内で変調
し、所望の情報を出力ビームに符号化する。符号化は電
気−光学効果によって光屈折性物質本体の屈折率楕円体
を変調することにより生じる。様々な変調技術には交流
電界の周波数、位相、または振幅の変調、または入力光
フィールドに関するビームの位関偏光がある。電界およ
びこれに従う出力ビームは、時間または周波数領域のい
ずれかで多重化される多数の異なる情報チャンネルから
の情報で符号化される。雑音のある入力レーザビームと
共に使用する場合、交流電界はレーザ雑音帯域幅より実
質的に高い周波数に設定され、位相感知検出装置を使用
して、ビーム周波数の雑音スペクトラムと同じ周波数の
規則性内にある変調信号を高い周波数電界搬送波上に配
置することによって、この変調信号がビームの雑音から
分離されるようにする。
に、光屈折性物質の本体を光ビームを受けるように構成
し、本体内に交流電界を形成する手段が設けられる。単
極または二極性である交流電界を次いで本体内で変調
し、所望の情報を出力ビームに符号化する。符号化は電
気−光学効果によって光屈折性物質本体の屈折率楕円体
を変調することにより生じる。様々な変調技術には交流
電界の周波数、位相、または振幅の変調、または入力光
フィールドに関するビームの位関偏光がある。電界およ
びこれに従う出力ビームは、時間または周波数領域のい
ずれかで多重化される多数の異なる情報チャンネルから
の情報で符号化される。雑音のある入力レーザビームと
共に使用する場合、交流電界はレーザ雑音帯域幅より実
質的に高い周波数に設定され、位相感知検出装置を使用
して、ビーム周波数の雑音スペクトラムと同じ周波数の
規則性内にある変調信号を高い周波数電界搬送波上に配
置することによって、この変調信号がビームの雑音から
分離されるようにする。
本発明は自己ポンプまたは外部的にポンプされる種類の
PCMのような光屈折光学装置に適用される。本発明を追
加の交流電界によって自己ポンプに形成できる光屈折PC
Mに適用する場合、変調信号が光屈折率応答より実質的
に高い周波数範囲において発展され、電気−光学効果に
よる光屈折性物質の屈折率楕円体の変調を通じて位相共
役出力ビームに情報を符号化するか、または、変調信号
が光屈折率効果の周波数の規則性内において発展され、
電気−光学効果および物質の光屈折率応答の両方を変調
することによって出力ビームに情報を符号化する。
PCMのような光屈折光学装置に適用される。本発明を追
加の交流電界によって自己ポンプに形成できる光屈折PC
Mに適用する場合、変調信号が光屈折率応答より実質的
に高い周波数範囲において発展され、電気−光学効果に
よる光屈折性物質の屈折率楕円体の変調を通じて位相共
役出力ビームに情報を符号化するか、または、変調信号
が光屈折率効果の周波数の規則性内において発展され、
電気−光学効果および物質の光屈折率応答の両方を変調
することによって出力ビームに情報を符号化する。
遠隔感知のためのPCMの使用、干渉感知のための１以上
のPCMの使用、モードロック位相共役レーザ、および像
増幅のような様々な可能な光学的数学的機能のような新
規符号化方式によって各種の応用が可能となる。
のPCMの使用、モードロック位相共役レーザ、および像
増幅のような様々な可能な光学的数学的機能のような新
規符号化方式によって各種の応用が可能となる。
本発明のこれらおよび他の特性および利点は、添付の図
面と共に好ましい実施例の詳細な説明から当業者には理
解されるであろう。
面と共に好ましい実施例の詳細な説明から当業者には理
解されるであろう。
図面の説明 第１図は、光屈折率格子の形成を示す一連のグラフであ
り、 第２図は、四波混合を使用する従来技術のPCMの図であ
り、 第３図は、位相共役システムの入射および反射ビームを
示す位相の図であり、 第４図は、本発明の基本的装置のブロック図であり、 第５図は、ビーム雑音から隔離された情報信号を自己ポ
ンプ光屈折PCMに適用する本発明のブロック図であり、 第６図は、情報信号用の搬送波を供給する自己ポンプ交
流信号を自己ポンプ光屈折PCMに適用した本発明のブロ
ック図であり。
り、 第２図は、四波混合を使用する従来技術のPCMの図であ
り、 第３図は、位相共役システムの入射および反射ビームを
示す位相の図であり、 第４図は、本発明の基本的装置のブロック図であり、 第５図は、ビーム雑音から隔離された情報信号を自己ポ
ンプ光屈折PCMに適用する本発明のブロック図であり、 第６図は、情報信号用の搬送波を供給する自己ポンプ交
流信号を自己ポンプ光屈折PCMに適用した本発明のブロ
ック図であり。
第７図は、遠隔感知に使用した本発明のブロック図であ
り。
り。
第８図は、遠隔ヘテロダイン感知に使用した本発明のブ
ロック図であり、 第９図は、モード−ロックレーザに適用した本発明のブ
ロック図であり、 第10図は、第９図に示されるシステムのレーザ出力との
PCM変調周波数を比較したグラフであり、 第11図は、二波ビーム結合技術を使用する変調した像増
幅に使用した本発明のブロック図である 好ましい実施例の詳細な説明 本発明の基本動作は第４図に示される。交流電圧源８は
リード線10および12によって、光屈折性物質から形成さ
れた結晶18の対向面に配置された電極14、16に接続され
る。電極14および16は光屈折性結晶18の対向面に塗られ
た導電物質のフィルムよりなることが好ましい。電極源
８は結晶を通る交流電界を形成する。この交流電界は電
気−光学効果により結晶の屈折率楕円体に影響を与え
る。変調器19は電圧源８を変調し、変調信号に含まれた
情報で、結晶の電界の変化を符号化する。次にこれは電
気−光学効果により結晶の屈折率楕円体を変調し、結晶
に伝送されるレーザビーム20によって、符号化された情
報がピックアップされる。このように、情報は変調器19
によって表わされた情報源からレーザビームに伝送され
る。PCMの場合、符号化された位相共役出力ビーム20Aが
生じる。
ロック図であり、 第９図は、モード−ロックレーザに適用した本発明のブ
ロック図であり、 第10図は、第９図に示されるシステムのレーザ出力との
PCM変調周波数を比較したグラフであり、 第11図は、二波ビーム結合技術を使用する変調した像増
幅に使用した本発明のブロック図である 好ましい実施例の詳細な説明 本発明の基本動作は第４図に示される。交流電圧源８は
リード線10および12によって、光屈折性物質から形成さ
れた結晶18の対向面に配置された電極14、16に接続され
る。電極14および16は光屈折性結晶18の対向面に塗られ
た導電物質のフィルムよりなることが好ましい。電極源
８は結晶を通る交流電界を形成する。この交流電界は電
気−光学効果により結晶の屈折率楕円体に影響を与え
る。変調器19は電圧源８を変調し、変調信号に含まれた
情報で、結晶の電界の変化を符号化する。次にこれは電
気−光学効果により結晶の屈折率楕円体を変調し、結晶
に伝送されるレーザビーム20によって、符号化された情
報がピックアップされる。このように、情報は変調器19
によって表わされた情報源からレーザビームに伝送され
る。PCMの場合、符号化された位相共役出力ビーム20Aが
生じる。
レーザビームへの変調信号の効果は、電圧源８からの搬
送波電界信号の周波数に依存する。光屈折性物質の光屈
折率応答より実質的に大きい搬送波周波数に対しては、
電気−光学効果による結晶の屈折率楕円体の変調によっ
て変調信号はほぼ単独でレーザビームに伝送される。結
晶の屈折率応答の帯域幅内の搬送波周波数に対しては、
電気−光学効果による結晶の屈折率楕円体および光屈折
率応答の変調の効果によって、変調された搬送波信号は
出力ビームを符号化する。
送波電界信号の周波数に依存する。光屈折性物質の光屈
折率応答より実質的に大きい搬送波周波数に対しては、
電気−光学効果による結晶の屈折率楕円体の変調によっ
て変調信号はほぼ単独でレーザビームに伝送される。結
晶の屈折率応答の帯域幅内の搬送波周波数に対しては、
電気−光学効果による結晶の屈折率楕円体および光屈折
率応答の変調の効果によって、変調された搬送波信号は
出力ビームを符号化する。
周波数変調、位相変調、および振幅変調のような様々な
形態の信号変調を使用してレーザビームの周波数、位
相、振幅または相関偏光の変調を生じさせることができ
る。後者のような形態の変調は相関電界／結晶空間方向
の制御の変化、または特別の偏光素子の付加によって達
成される。
形態の信号変調を使用してレーザビームの周波数、位
相、振幅または相関偏光の変調を生じさせることができ
る。後者のような形態の変調は相関電界／結晶空間方向
の制御の変化、または特別の偏光素子の付加によって達
成される。
自己ポンプ（外部ポンプビームはない）PCMへの本発明
の適用は第５図に示される。特別のタイプの自己ポンプ
PCMが示されるが、本発明が共役媒体のような光屈折性
物質を使用する自己ポンプまたは非自己ポンプPCMに適
用できることが理解されるであろう。交流電圧源21はリ
ード線10および12によって結晶18上の電極14および16に
接続される。あるタイプの結晶では、電極14と16との間
の交流電界が結晶内で90°シフトされた光屈折率格子を
形成するように、電圧源21の周波数および強度を選択し
なければならない。結晶の方向は、垂直軸（０−０−
０）、水平軸（１−１−０）、および紙面から出るｚ軸
（１−１−０）で示される。
の適用は第５図に示される。特別のタイプの自己ポンプ
PCMが示されるが、本発明が共役媒体のような光屈折性
物質を使用する自己ポンプまたは非自己ポンプPCMに適
用できることが理解されるであろう。交流電圧源21はリ
ード線10および12によって結晶18上の電極14および16に
接続される。あるタイプの結晶では、電極14と16との間
の交流電界が結晶内で90°シフトされた光屈折率格子を
形成するように、電圧源21の周波数および強度を選択し
なければならない。結晶の方向は、垂直軸（０−０−
０）、水平軸（１−１−０）、および紙面から出るｚ軸
（１−１−０）で示される。
入力プローブレーザビーム20は、結晶内の光路22に沿っ
てビームを屈折する結晶によって方向付けられる。ビー
ムは、入力ビーム20と同じ方向に向いた、すなわち入力
ビーム20と平行な出力ビーム24として、結晶の反対側か
ら出力される。出力ビームは、帰還ビーム30として結晶
に戻るように一対の回転ミラー26、28によって偏向され
る。回転ミラー26、28は、出力ビーム24と帰還ビーム30
との間の角度が十分に小さいと、単一コーナーミラーと
して設置することができる。また、結晶に反射被覆を施
すより、結晶表面が本来的に反射する、すなわち光を反
射するのに適当な形態を有する結晶を用いることによ
り、または結晶内の反射全体を通じて結晶内のビームが
結晶表面で反射されるように適当な入射角を用いること
によって、ビームの偏向が結晶表面で行われる。誘発後
方散乱を使用する自己ポンプ結晶を使用することもでき
る。ミラー装置は、結晶内のプローブビーム22と角度Ａ
で交差するように、帰還ビーム30を方向付ける。２つの
ビームは相互に交差結合し、帰還ビーム30からのエネル
ギーを移してプローブビームの位相共役を形成し、これ
によって形成される位相共役ビーム32は元のプローブビ
ーム20に対して実質的に再帰反射となる光路を通って結
晶から出射する。
てビームを屈折する結晶によって方向付けられる。ビー
ムは、入力ビーム20と同じ方向に向いた、すなわち入力
ビーム20と平行な出力ビーム24として、結晶の反対側か
ら出力される。出力ビームは、帰還ビーム30として結晶
に戻るように一対の回転ミラー26、28によって偏向され
る。回転ミラー26、28は、出力ビーム24と帰還ビーム30
との間の角度が十分に小さいと、単一コーナーミラーと
して設置することができる。また、結晶に反射被覆を施
すより、結晶表面が本来的に反射する、すなわち光を反
射するのに適当な形態を有する結晶を用いることによ
り、または結晶内の反射全体を通じて結晶内のビームが
結晶表面で反射されるように適当な入射角を用いること
によって、ビームの偏向が結晶表面で行われる。誘発後
方散乱を使用する自己ポンプ結晶を使用することもでき
る。ミラー装置は、結晶内のプローブビーム22と角度Ａ
で交差するように、帰還ビーム30を方向付ける。２つの
ビームは相互に交差結合し、帰還ビーム30からのエネル
ギーを移してプローブビームの位相共役を形成し、これ
によって形成される位相共役ビーム32は元のプローブビ
ーム20に対して実質的に再帰反射となる光路を通って結
晶から出射する。
交流電圧源８によって供給される搬送波信号は、電圧源
21および結晶電極14、16と直列に接続される。第４図に
示すように、電圧源８は変調器19によって変調されると
ともに、電圧源21によって結晶を横切って形成された電
界に変調された電界を重畳する。以下でさらに詳しく説
明するように、電気−光学効果による光屈折性物質の屈
折率楕円体に対する変調された搬送波信号の影響によっ
て、変調信号に含まれている情報が出力ビームに印加さ
れ、電界源21と同じ周波数規則内における変調された搬
送波信号に対しては、結晶の屈折率応答を変調すること
によって、変調信号に含まれている情報が出力ビームに
印加される。
21および結晶電極14、16と直列に接続される。第４図に
示すように、電圧源８は変調器19によって変調されると
ともに、電圧源21によって結晶を横切って形成された電
界に変調された電界を重畳する。以下でさらに詳しく説
明するように、電気−光学効果による光屈折性物質の屈
折率楕円体に対する変調された搬送波信号の影響によっ
て、変調信号に含まれている情報が出力ビームに印加さ
れ、電界源21と同じ周波数規則内における変調された搬
送波信号に対しては、結晶の屈折率応答を変調すること
によって、変調信号に含まれている情報が出力ビームに
印加される。
第５図に示される装置は、従来使用可能なものより共役
媒体の物質の広い利点となる範囲を有するユニークな自
己ポンプPCMを与えるために好ましい。このタイプの共
役器は、米国特許出願第836,679号明細書で説明され
る。このタイプのPCMでは、交流電界は光屈折性本体を
横切って形成され、本体の利得を自己ポンプ作用が生じ
るレベルに増加させる。これは自己ポンプPCMの共役媒
体としての通常の半導体のような比較的電気−光係数が
低い光屈折性物質の使用を可能にする。この改良以前に
は、自己ポンプ光屈折PCMはBaTiO3（チタン酸バリウ
ム）およびSr1-XBaXNb2O6（ニオブ酸バリウム ストロ
ンチウム）のような高い電気−光物質に限定された。こ
の様な従来の装置は、文献（White等、Appl.Phys.Lett.
40、450、1982年およびFeinberg、Opt.Lett.７、486、1
982年）で説明される。しかしながら電気−光係数の高
い物質は多数の欠点を有する。良い光学的品質と大きい
サイズを得ることは困難で、比較的小さい温度範囲でし
て動作せず、比較的ゆっくりとした光屈折応答を有し、
すべての波長を感知するわけではない。ValleyおよびKl
einによって提案されたような交流電界は半導体のよう
な低い電気−光係数物質を自己ポンプPCMに協同させる
ことを可能にする。ValleyおよびKleinは、この様な物
質に対して、入力ビームと帰還ビームとの間の内部結晶
角度Ａは５°以下（GaAsでは３°以下）であることが最
適であることを示す。対称的に、従来から知られている
BaTiO3PCMに対する最適角度は約10°である。
媒体の物質の広い利点となる範囲を有するユニークな自
己ポンプPCMを与えるために好ましい。このタイプの共
役器は、米国特許出願第836,679号明細書で説明され
る。このタイプのPCMでは、交流電界は光屈折性本体を
横切って形成され、本体の利得を自己ポンプ作用が生じ
るレベルに増加させる。これは自己ポンプPCMの共役媒
体としての通常の半導体のような比較的電気−光係数が
低い光屈折性物質の使用を可能にする。この改良以前に
は、自己ポンプ光屈折PCMはBaTiO3（チタン酸バリウ
ム）およびSr1-XBaXNb2O6（ニオブ酸バリウム ストロ
ンチウム）のような高い電気−光物質に限定された。こ
の様な従来の装置は、文献（White等、Appl.Phys.Lett.
40、450、1982年およびFeinberg、Opt.Lett.７、486、1
982年）で説明される。しかしながら電気−光係数の高
い物質は多数の欠点を有する。良い光学的品質と大きい
サイズを得ることは困難で、比較的小さい温度範囲でし
て動作せず、比較的ゆっくりとした光屈折応答を有し、
すべての波長を感知するわけではない。ValleyおよびKl
einによって提案されたような交流電界は半導体のよう
な低い電気−光係数物質を自己ポンプPCMに協同させる
ことを可能にする。ValleyおよびKleinは、この様な物
質に対して、入力ビームと帰還ビームとの間の内部結晶
角度Ａは５°以下（GaAsでは３°以下）であることが最
適であることを示す。対称的に、従来から知られている
BaTiO3PCMに対する最適角度は約10°である。
最近の文献では、位相共役およびホログラフィの両方に
光屈折性物質を使用するStepanovおよびPetrovによって
出版された文献（Optics Communications 53、292、４
月１日、1985年;Proc.of ICO−13、Sapporo、1984年;So
v.Tech.Phys.Lett.10（11）、11月1984年）がある。こ
れら文献は交流電界を光屈折性物質に適用してホログラ
フィックおよび像処理の二波混合利得係数を増加させる
概念を発展させた。本発明には、光屈折性媒体に適用さ
れた電界を変調しValley/KleinおよびStepanov/Petrov
の適用に有用である。この概念は電界を単に付加し次い
で変調することによって交流電界に根本的に協同しない
または必要としない他の光屈折性光学システムに適用す
ることができる。
光屈折性物質を使用するStepanovおよびPetrovによって
出版された文献（Optics Communications 53、292、４
月１日、1985年;Proc.of ICO−13、Sapporo、1984年;So
v.Tech.Phys.Lett.10（11）、11月1984年）がある。こ
れら文献は交流電界を光屈折性物質に適用してホログラ
フィックおよび像処理の二波混合利得係数を増加させる
概念を発展させた。本発明には、光屈折性媒体に適用さ
れた電界を変調しValley/KleinおよびStepanov/Petrov
の適用に有用である。この概念は電界を単に付加し次い
で変調することによって交流電界に根本的に協同しない
または必要としない他の光屈折性光学システムに適用す
ることができる。
第５図では、様々な信号の周波数は使用された特定の物
質によってかなり変化する。0.1−10マイクロ秒のオー
ダーの比較的速い光屈折応答時間を有するGaAsのような
半導体に対して、90°シフトされた格子は電圧源21から
の信号が0.1−10MHzのオーダーの周波数を有する時に位
相共役応答を引出すために形成される。この場合、搬送
波信号８はギガヘルツ以上のオーダーである。約１−10
0ミリ秒の応答時間を有するBaTiO3のような遅い光屈折
応答物質に対して、電圧源21の周波数（全部が使用され
た場合）は10−1,000Hzのオーダーである（BaTiO3は高
い電気−光係数を有するために、適用された電界なしで
本質的に自己ポンプし、電圧源21は省略できる）。
質によってかなり変化する。0.1−10マイクロ秒のオー
ダーの比較的速い光屈折応答時間を有するGaAsのような
半導体に対して、90°シフトされた格子は電圧源21から
の信号が0.1−10MHzのオーダーの周波数を有する時に位
相共役応答を引出すために形成される。この場合、搬送
波信号８はギガヘルツ以上のオーダーである。約１−10
0ミリ秒の応答時間を有するBaTiO3のような遅い光屈折
応答物質に対して、電圧源21の周波数（全部が使用され
た場合）は10−1,000Hzのオーダーである（BaTiO3は高
い電気−光係数を有するために、適用された電界なしで
本質的に自己ポンプし、電圧源21は省略できる）。
第５図に示されたような高周波数の搬送波を使用する
と、雑音の減少において実質的な利点がある。PCMで使
用されるレーザビームはよく、かなりの雑音を含んでい
る。この雑音はビームに符号化されている有益な情報を
得る能力を制限し、特に変調器19がレーザビームと同じ
周波数規則内で動作する場合に制限する。この問題は、
ビーム周波数よりずっと高い周波数において電圧源８か
らの搬送波信号を使用して、変調信号をビーム雑音から
分離することにより実質的に除かれる。上述したように
自己ポンプ動作を誘発するために外部電界を印加し、ま
た光屈折率応答の帯域幅に搬送波周波数を限定したい場
合には、第６図に示されたように、変調器19の出力は、
電圧源21に直接供給される。この実施例では、電圧源21
は、自己ポンプ動作に対して90°シフトされた格子を形
成し、変調信号に対して搬送波を供給する、２つの役割
を果たす。
と、雑音の減少において実質的な利点がある。PCMで使
用されるレーザビームはよく、かなりの雑音を含んでい
る。この雑音はビームに符号化されている有益な情報を
得る能力を制限し、特に変調器19がレーザビームと同じ
周波数規則内で動作する場合に制限する。この問題は、
ビーム周波数よりずっと高い周波数において電圧源８か
らの搬送波信号を使用して、変調信号をビーム雑音から
分離することにより実質的に除かれる。上述したように
自己ポンプ動作を誘発するために外部電界を印加し、ま
た光屈折率応答の帯域幅に搬送波周波数を限定したい場
合には、第６図に示されたように、変調器19の出力は、
電圧源21に直接供給される。この実施例では、電圧源21
は、自己ポンプ動作に対して90°シフトされた格子を形
成し、変調信号に対して搬送波を供給する、２つの役割
を果たす。
説明された情報伝送システムは、ファイバセンサ、干渉
計、リングレーザジャイロスコープ、遠隔ビーコン、味
方−敵の識別、ファイバ通信リンク、モードロック位相
共役レーザ／共振器、二波および四波ミキサ／変調器構
成、および像増幅、パターン減算およびパターン認識の
ような多くの光学的数学的機能のように多くの異なる用
途に使用することができる。遠隔ファイバ光感知は第７
図に示される。このシステムでは、遠隔センサ38は温度
のような所望の特性の情報を与える。測定される変数に
より変化する変調信号を生じ、電圧源40の交流電圧出力
を変調するために供給される。電源電圧は前の図に同じ
符号によって示されるような光屈折性結晶を横切って適
用される。レーザ42はレンズ44によって光ファイバ46の
一端に集光し、その遠隔端はレンズ48によって光屈折性
結晶18にコリメートされるビームを発生する。結晶に対
する入力ビームの位相共役はレンズおよび光ファイバシ
ステムを介して後方に方向付けられ、帰還信号はセンサ
38からの変調信号で符号化される。この信号は、ビーム
路中の１方向ミラー49および検出ユニット50によってセ
ンサ38から離れた位置でビームから抽出されることがで
きる。
計、リングレーザジャイロスコープ、遠隔ビーコン、味
方−敵の識別、ファイバ通信リンク、モードロック位相
共役レーザ／共振器、二波および四波ミキサ／変調器構
成、および像増幅、パターン減算およびパターン認識の
ような多くの光学的数学的機能のように多くの異なる用
途に使用することができる。遠隔ファイバ光感知は第７
図に示される。このシステムでは、遠隔センサ38は温度
のような所望の特性の情報を与える。測定される変数に
より変化する変調信号を生じ、電圧源40の交流電圧出力
を変調するために供給される。電源電圧は前の図に同じ
符号によって示されるような光屈折性結晶を横切って適
用される。レーザ42はレンズ44によって光ファイバ46の
一端に集光し、その遠隔端はレンズ48によって光屈折性
結晶18にコリメートされるビームを発生する。結晶に対
する入力ビームの位相共役はレンズおよび光ファイバシ
ステムを介して後方に方向付けられ、帰還信号はセンサ
38からの変調信号で符号化される。この信号は、ビーム
路中の１方向ミラー49および検出ユニット50によってセ
ンサ38から離れた位置でビームから抽出されることがで
きる。
PCMの再帰反射特性は、いくらか不整列であったり時間
が変化しても出力ビームが光ファイバの端に正確に集光
することを保証する。感知システムは第６図に示される
変調構成を有する自己ポンプPCMを使用するように示さ
れるが、遠隔感知は第５図の変調構成またはポンプPCM
とも等しく調和できる。
が変化しても出力ビームが光ファイバの端に正確に集光
することを保証する。感知システムは第６図に示される
変調構成を有する自己ポンプPCMを使用するように示さ
れるが、遠隔感知は第５図の変調構成またはポンプPCM
とも等しく調和できる。
第８図には干渉感知に対する適用が示される。この場
合、前述と同じ方法で構成された一対の自己ポンプPCM5
1および52が使用される。（PCMミラーは簡略化するため
に図示されない。）必要であれば、第１のPCM51はセン
サ56からの変調信号が供給される電界電圧源54によって
自己ポンプする。PCM51と同じに選択された第２のPCM52
は周波数が電圧源54の周波数と等しい非変調電界電圧源
58によって自己ポンプされる。レーザ60はビームを分割
し２つのPCMに方向付けるビームスプリッタ／ミラー62
に方向付けられる。２つのPCMからの位相共役帰還ビー
ムは次いで素子62によって結合されたビームを干渉（ヘ
テロダイン）検出器66に伝送する出力段64に方向付けら
れる。検出器66は２つの帰還ビームの周波数の差を示す
出力を生じる。つまり、PCM52は変調されたPCM51から帰
還したビームの基準として作用し、２つのPCMの間の周
波数の差を見る検出器66によって低周波変調信号を引出
すことを可能にする。
合、前述と同じ方法で構成された一対の自己ポンプPCM5
1および52が使用される。（PCMミラーは簡略化するため
に図示されない。）必要であれば、第１のPCM51はセン
サ56からの変調信号が供給される電界電圧源54によって
自己ポンプする。PCM51と同じに選択された第２のPCM52
は周波数が電圧源54の周波数と等しい非変調電界電圧源
58によって自己ポンプされる。レーザ60はビームを分割
し２つのPCMに方向付けるビームスプリッタ／ミラー62
に方向付けられる。２つのPCMからの位相共役帰還ビー
ムは次いで素子62によって結合されたビームを干渉（ヘ
テロダイン）検出器66に伝送する出力段64に方向付けら
れる。検出器66は２つの帰還ビームの周波数の差を示す
出力を生じる。つまり、PCM52は変調されたPCM51から帰
還したビームの基準として作用し、２つのPCMの間の周
波数の差を見る検出器66によって低周波変調信号を引出
すことを可能にする。
電圧源54および58の電界周波数が約10−20MHzより大き
いと、システムは大抵のレーザの雑音スペクトラムより
上で動作する。これは、特に、小さい変調周波数に対し
て改良された信号／雑音比を生じる。再び、自己ポンプ
PCMが示されるが、一般に任意の光屈折性ベースのPCMを
使用することができる。
いと、システムは大抵のレーザの雑音スペクトラムより
上で動作する。これは、特に、小さい変調周波数に対し
て改良された信号／雑音比を生じる。再び、自己ポンプ
PCMが示されるが、一般に任意の光屈折性ベースのPCMを
使用することができる。
第９図は、改良されたモードロックレーザに対する本発
明の適用を示す。この様なレーザでは、鋭いピークを有
する出力パルスはラウンドトリップ光移動時間に等しい
速度でレーザ内の光共振に周期的に中断することによっ
て得られる。所望の中断周波数でパルス化されたPCMポ
ンプレーザと共にモードロックレーザの四波PCMを使用
することは従来から知られていた。本発明によってポン
プレーザは、ｃが光の速度であり、Ｌがレーザ共振空洞
の実効的、すなわち光学的長さであるc/2Lに等しい周波
数で光屈折性共役媒体70を通って交流電界を形成する変
化可能な電界電圧源68によって代用できる。
明の適用を示す。この様なレーザでは、鋭いピークを有
する出力パルスはラウンドトリップ光移動時間に等しい
速度でレーザ内の光共振に周期的に中断することによっ
て得られる。所望の中断周波数でパルス化されたPCMポ
ンプレーザと共にモードロックレーザの四波PCMを使用
することは従来から知られていた。本発明によってポン
プレーザは、ｃが光の速度であり、Ｌがレーザ共振空洞
の実効的、すなわち光学的長さであるc/2Lに等しい周波
数で光屈折性共役媒体70を通って交流電界を形成する変
化可能な電界電圧源68によって代用できる。
レーザそれ自体は一端にPCM70を、その逆端に孔付きミ
ラーM1、その間に利得媒体72、利得媒体72とPCM70との
間に除去可能なミラーM2、および内部孔74を備える。レ
ーザはまずミラーM2を使用して開始され、電界電圧源68
はPCM媒体70の格子を形成する。ミラーM2は次いで取除
かれ、M1とPCNとの間で発振を連続させる。モードロッ
クは交流電界によって形成された格子の結果として生じ
る。ゆっくりと変化（内部）する歪みを自己保証し、モ
ードロックされるレーザが実現される。第10図は、PCM
が電圧源68からの正弦波78のようなスムースな信号で変
調されても、パルス化されたレーザ出力に対して得られ
る鋭いピーク76を示す。
ラーM1、その間に利得媒体72、利得媒体72とPCM70との
間に除去可能なミラーM2、および内部孔74を備える。レ
ーザはまずミラーM2を使用して開始され、電界電圧源68
はPCM媒体70の格子を形成する。ミラーM2は次いで取除
かれ、M1とPCNとの間で発振を連続させる。モードロッ
クは交流電界によって形成された格子の結果として生じ
る。ゆっくりと変化（内部）する歪みを自己保証し、モ
ードロックされるレーザが実現される。第10図は、PCM
が電圧源68からの正弦波78のようなスムースな信号で変
調されても、パルス化されたレーザ出力に対して得られ
る鋭いピーク76を示す。
本発明の像増幅に対する適用は第11図に示される。装置
は本質的に同じ符号を使用する第５図に示されるものと
同じである。電界電圧源21は電気−光学効果を介して光
屈折性媒体18の楕円屈折率に影響し、周波数が十分に低
いと光屈折応答に影響する。これは結晶18内の光像、２
つのビーム交叉結合に耐えるビーム82への入力エネルギ
ー源ビーム80からのエネルギー転送を支配する。エネル
ギーは二波結合メカニズムにより電圧源８からの電界を
変化させ像ビーム82を増幅することによって支配される
量をビーム80からビーム82に伝送される。一般に出力像
ビーム82は光屈折性結晶による入射ビームに関して位
相、振幅、周波数または偏光によって変調される（源８
によって） 様々な変調技術を介して高データ速度で情報と多数の光
学的応用による光ビームを符号化する新規システムおよ
び方法が示され説明された。多数の修正と別の実施例が
当業者によって可能であることが理解されるであろう。
例えば、PCMまたはリングレーザジャイロスコープのビ
ーム増幅器と結合するディザー信号として光屈折性結晶
の周波数変調を使用することが可能である。従って、本
発明は添付の請求の範囲によってのみ限定されるべきも
のである。
は本質的に同じ符号を使用する第５図に示されるものと
同じである。電界電圧源21は電気−光学効果を介して光
屈折性媒体18の楕円屈折率に影響し、周波数が十分に低
いと光屈折応答に影響する。これは結晶18内の光像、２
つのビーム交叉結合に耐えるビーム82への入力エネルギ
ー源ビーム80からのエネルギー転送を支配する。エネル
ギーは二波結合メカニズムにより電圧源８からの電界を
変化させ像ビーム82を増幅することによって支配される
量をビーム80からビーム82に伝送される。一般に出力像
ビーム82は光屈折性結晶による入射ビームに関して位
相、振幅、周波数または偏光によって変調される（源８
によって） 様々な変調技術を介して高データ速度で情報と多数の光
学的応用による光ビームを符号化する新規システムおよ
び方法が示され説明された。多数の修正と別の実施例が
当業者によって可能であることが理解されるであろう。
例えば、PCMまたはリングレーザジャイロスコープのビ
ーム増幅器と結合するディザー信号として光屈折性結晶
の周波数変調を使用することが可能である。従って、本
発明は添付の請求の範囲によってのみ限定されるべきも
のである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭55−8998（ＪＰ，Ｕ) Ｒ．Ａ．Ｆｉｓｈｅｒ：“Ｏｐｔｉｃａ ｌ Ｐｈａｓｅ Ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏ ｎ”1983，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓ ｓ，（Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＵＳ），Ｃｈａ ｐｔｅｒｌｌ：Ｏｐｔｉｃａｌ ｐｈａｓ ｅ ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ ｉｎ ｐｈ ｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｍａｔｅｒ ｉａｌｓ，Ｐ．417−443 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ, ｖｏｌｕｍｅ 15，1984，（Ｐａｒｉｓ, ＦＲ），Ｊ．Ｐ．Ｈｕｉｇｎａｒｄ；“Ｍ ａｔｅｒｉａｕｘ ｎｏｎ ｌｉｎｅａｉ ｒｅｓ ａ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｄｉ ｎｄｉｃｅ ｐｈｏｔｏｉｎｄｕｉｔｅ ｅｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，Ｐ. 305−313
Claims (34)
- 【請求項１】入力光ビームを受信するように構成された
光屈折性物質の本体と、 前記入力光ビームに応答する位相共役出力ビームを生成
するために前記本体内に光屈折率格子を形成する手段
と、 前記本体内に前記光屈折率格子とともに交流電界を形成
する手段と、 前記位相共役出力ビームを符号化するために前記本体に
関する前記電界を変調する手段とを備えている情報を光
ビームに符号化するシステム。 - 【請求項２】前記交流電界を形成する手段は、レーザビ
ームの雑音帯域幅より実質的に高い交流周波数で電界を
形成する手段を備え、前記電界はビームの周波数範囲に
おける雑音から変調を実質的に分離するために高い周波
数搬送波を供給する請求の範囲第１項記載のシステム。 - 【請求項３】前記交流電界を変調する手段は交流周波数
を変調する手段を備えている請求の範囲第１項記載のシ
ステム。 - 【請求項４】前記交流電界を変調する手段は交流の位相
を変調する手段を備えている請求の範囲第１項記載のシ
ステム。 - 【請求項５】前記交流電界を変調する手段は交流の振幅
を変調する手段を備えている請求の範囲第１項記載のシ
ステム。 - 【請求項６】前記光屈折性物質は、二波位相共役ミラー
媒体を備え、前記本体に関する前記交流電界を変調する
手段は、前記位相共役出力ビームの偏光を変調する手段
を備えている請求の範囲第１項記載のシステム。 - 【請求項７】複数の多重化変調信号で電界を変調する手
段を備えている請求の範囲第１項記載のシステム。 - 【請求項８】光ビームを受信するように構成された光屈
折性物質の本体と、 前記本体内に光屈折率格子を誘発する手段と、 前記本体によって回折された光ビームを符号化するため
に、前記光屈折率格子とともに電気−光学効果により前
記本体の屈折率楕円体を変調する手段とを備えている情
報を光ビームに符号化するシステム。 - 【請求項９】前記変調手段は、レーザ雑音帯域幅より実
質的に高い周波数範囲で電気−光学効果により前記本体
の屈折率楕円体を変調するように構成され、ビーム周波
数範囲における雑音から変調を実質的に分離する請求の
範囲第１項記載のシステム。 - 【請求項１０】第１の光ビームを受信するように構成さ
れた光屈折性物質の本体と、 前記本体内の第１のビームと交差結合させて出力ビーム
を発生させるために、前記本体に１以上の第２の光ビー
ムを供給する手段と、 前記本体の電気−光学効果によって前記出力ビーム上に
屈折率楕円体の変化を誘発するために前記本体内に交流
電界を形成する手段と、 所望の情報を前記出力ビームに符号化するために前記本
体内の交流電界を変調する手段とを備えている情報を光
ビームに符号化するシステム。 - 【請求項１１】雑音のある第１の光ビームと共に使用す
るために、前記交流電界手段はレーザビームの雑音周波
数より実質的に高い交流周波数で交流電界を形成するよ
うに構成され、ビームと関係した雑音から変調信号を実
質的に取除くために高い周波数搬送波を供給する請求の
範囲第10項記載のシステム。 - 【請求項１２】前記光屈折性物質の本体と前記第２の光
ビームを供給する手段は、前記第１のビームの位相共役
を含む出力ビームを有する位相共役ミラー（PCM）を備
えている請求の範囲第10項記載のシステム。 - 【請求項１３】前記第２の光ビームを供給する手段は、
四波ミキサPCMを形成するために、一対のポンプビーム
を前記本体に供給する手段を備えている請求の範囲第12
項記載のシステム。 - 【請求項１４】前記第２の光ビームを供給する手段は、
前記第１のビームの位相共役としての出力ビームの形成
を誘発するように十分小さい本体内における前記第１の
ビームの光路に対する帰還角度で、前記本体内に前記第
１のビームを戻す手段を備え、PCMは自己ポンプする請
求の範囲第12項記載のシステム。 - 【請求項１５】光屈折性物質は半導体であり、交流電界
の大きさおよび周波数は自己ポンプを可能にするために
光屈折性物質の光学的利得を増加させる請求の範囲第14
項記載のシステム。 - 【請求項１６】変調手段は交流電界の周波数より実質的
に高い周波数範囲内で変調信号を発生し、実質的に光屈
折性物質の電気−光学効果の変調によって位相共役出力
ビームに情報を符号化する請求の範囲第15項記載のシス
テム。 - 【請求項１７】変調手段は、交流電界の周波数の規則性
内の変調信号を発生し、電気−光学効果および光屈折率
応答により光屈折性物質の屈折率楕円体を変調すること
によって情報を位相共役出力ビームに符号化する請求の
範囲第15項記載のシステム。 - 【請求項１８】変調手段は、遠隔的に感知される情報を
供給し、光屈折性物質の本体に第１のビームを伝送し位
相共役出力ビームを受けるように配置された光ファイバ
手段を備え、光ファイバ手段を介してPCMからの離れた
位置に出力ビームが伝送される請求の範囲第12項記載の
システム。 - 【請求項１９】第１のPCMに対する非変調交流電界周波
数に実質的に等しい周波数で第２のPCMの本体内に交流
電界を形成するために関連する手段を有する第１のPCM
と同様の構成の第２のPCMと、前記第１のPCMに対する交
流電界に供給された変調を検出するために２つのPCMの
位相共役出力ビーム間の周波数差を感知する手段とを備
えている請求の範囲第12項記載のシステム。 - 【請求項２０】PCMから間隔を隔てた孔付きミラーおよ
び、前記ミラーと前記PCMとの間のレーザ利得媒体とを
備え、前記ミラー、前記PCMおよび前記利得媒体は位相
共役レーザを構成し、変調手段はモードロック周波数で
PCMの光屈折性物質本体内の電界を変調するように構成
されている請求の範囲第12項記載のシステム。 - 【請求項２１】可変利得像増幅器として構成され、前記
第１の光ビームは増幅される像を含み、前記第１の光ビ
ームへのエネルギー転送を行なうために前記第１の光ビ
ームと前記第２の光ビームとを交差結合させる二波混合
手段が設けられ、前記交流電界を変調する手段は前記第
１の光ビームから前記第２の光ビームへのエネルギーの
転送を符号化するように構成されている請求の範囲第10
項記載のシステム。 - 【請求項２２】第１のレーザビームを受けるように構成
された光屈折性物質から形成された結晶と、 前記結晶内で約90°の光屈折率格子シフトを形成するよ
うに選択される前記結晶を横切る交流電界を供給する手
段と、 位相共役出力ビームが発生する前記光屈折性物質の本体
内における前記第１のレーザビームの光路に対する帰還
角度で、前記結晶に前記第１のレーザビームを戻す手段
と、 前記出力ビームに情報を符号化するために前記交流電界
を変調する手段とを備えていることを特徴とする自己ポ
ンプ位相共役ミラー（PCM）。 - 【請求項２３】前記変調手段は光屈折率応答の周波数よ
り実質的に高い周波数で電界を変調するように構成さ
れ、電気−光学効果により前記結晶の屈折率楕円体を変
調する手段によって前記出力ビームを符号化し、前記結
晶の光屈折を誘発する光屈折率格子が実質的に静的な状
態である請求の範囲第22項記載の自己ポンプPCM。 - 【請求項２４】光屈折性物質の本体内に交流電界を形成
し、 前記電界とともに前記本体内に光屈折率格子を形成し、 前記本体に入力光ビームに伝導し、 位相共役出力ビームを形成するために前記本体内におい
て前記入力ビームを作用させ、 前記位相共役出力ビームを符号化するために前記本体に
関する前記電界を変調することを含む情報を光ビームに
符号化する方法。 - 【請求項２５】交流電界周波数がビームの雑音周波数帯
域幅より実質的に大きく、ビーム周波数範囲の雑音から
変調を実質的に分離するために高い周波数搬送波を供給
する請求の範囲第24項記載の方法。 - 【請求項２６】電界は交流周波数を変調することによっ
て変調される請求の範囲第24項記載の方法。 - 【請求項２７】電界は交流の位相を変調することによっ
て変調される請求の範囲第24項記載の方法。 - 【請求項２８】電界は前記位相共役出力ビームの偏光を
変調することにより前記本体に関して変調される請求の
範囲第24項記載の方法。 - 【請求項２９】電界は振幅を変調することによって変調
される請求の範囲第24項記載の方法。 - 【請求項３０】光屈折性物質の本体内における光屈折率
格子を含み、 前記本体に入力光ビームを伝送し、 前記光屈折率格子により前記本体内の入力光ビームを回
折し、 前記回折ビームを符号化するために電気−光学効果によ
り前記本体の屈折率楕円体を変調することを特徴とする
情報を光ビームに符号化する方法。 - 【請求項３１】前記本体の屈折率楕円体は、電気−光学
効果により前記入力光ビームの雑音周波数スペクトルよ
り実質的に高い周波数範囲で変調され、前記ビーム周波
数範囲の雑音から変調を実質的に分離する請求の範囲第
30項記載の方法。 - 【請求項３２】光屈折性物質の本体に第１の光ビームを
伝送し、 電気−光学効果により前記本体の屈折率楕円体の変化を
誘発するために前記本体内に交流電界を形成し、 前記第１の光ビームと交差結合させて出力ビームを発生
させるために１以上の第２の光ビームを本体に供給し、 電気−光学効果により前記本体の屈折率楕円体の変化に
よって所望の情報を前記出力ビームに符号化するために
交流電界を変調することを含む情報を光ビームに符号化
する方法。 - 【請求項３３】前記本体内の光屈折率格子のシフトは約
90°であり、前記本体への第２のビームの供給は前記第
１のビームの位相共役として出力ビームを発生させるた
めに前記第１のビームに対する帰還角度で本体に前記第
１のビームを戻すことを含み、前記第１のビームの自己
ポンプ共役反射をもたらすことを含む請求の範囲第32項
記載の方法。 - 【請求項３４】前記交流電界は前記本体の光屈折率応答
時間より実質的に高い速度であり、電界変調は、屈折率
格子を実質上シフトせずに前記本体の電気−光学効果を
変調することによって前記出力ビームを符号化する請求
の範囲第32項記載の方法。
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