JPH08286221A - アクティブなゲインを有する非線形媒体を用いた光学的画像処理装置 - Google Patents
アクティブなゲインを有する非線形媒体を用いた光学的画像処理装置Info
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- JPH08286221A JPH08286221A JP8082429A JP8242996A JPH08286221A JP H08286221 A JPH08286221 A JP H08286221A JP 8082429 A JP8082429 A JP 8082429A JP 8242996 A JP8242996 A JP 8242996A JP H08286221 A JPH08286221 A JP H08286221A
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06E—OPTICAL COMPUTING DEVICES; COMPUTING DEVICES USING OTHER RADIATIONS WITH SIMILAR PROPERTIES
- G06E3/00—Devices not provided for in group G06E1/00, e.g. for processing analogue or hybrid data
- G06E3/001—Analogue devices in which mathematical operations are carried out with the aid of optical or electro-optical elements
- G06E3/003—Analogue devices in which mathematical operations are carried out with the aid of optical or electro-optical elements forming integrals of products, e.g. Fourier integrals, Laplace integrals, correlation integrals; for analysis or synthesis of functions using orthogonal functions
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- Lasers (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 大量のデータを処理できるように迅速な応答
時間を有し、同時に、入力信号を低下させずむしろ増幅
するような光学画像処理装置を提供することである。 【手段】 非線形アクティブゲイン媒体を含む光学的画
像処理装置であって、前記非線形アクティブゲイン媒体
は、入力画像のフーリエ変換に対応する干渉パターンも
しくは、２つの入力画像それぞれのフーリエ変換の掛け
合わせの結果を記録する。
時間を有し、同時に、入力信号を低下させずむしろ増幅
するような光学画像処理装置を提供することである。 【手段】 非線形アクティブゲイン媒体を含む光学的画
像処理装置であって、前記非線形アクティブゲイン媒体
は、入力画像のフーリエ変換に対応する干渉パターンも
しくは、２つの入力画像それぞれのフーリエ変換の掛け
合わせの結果を記録する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学的画像処理装
置に関し、特に、画像情報がゲインを有する非線形媒体
に格納される、光学的画像処理装置に関する。
置に関し、特に、画像情報がゲインを有する非線形媒体
に格納される、光学的画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光学的画像処理装置が多様な光学的処理
を行い得ることは、従来から知られている。例えば、画
像コリレータは、パターン認識のために用いることので
きる種類の画像処理装置である。
を行い得ることは、従来から知られている。例えば、画
像コリレータは、パターン認識のために用いることので
きる種類の画像処理装置である。
【０００３】第１の種類の画像コリレータは、「結合
（ジョイント）フーリエ変換型画像処理装置」として知
られている。図１に従来例として示したように、この装
置では、フーリエ変換レンズ８０が、リファレンスＲと
未知の対象Ｓをそれぞれ表す一組のコヒーレントな画像
を処理する。そして、フーリエ変換レンズの焦点面で得
られる光学強度分布は、非線形媒体２５に記録される。
ここで、このような非線形媒体は、典型的には、光学的
な屈折性を有する材料から成る。そのコリレータからの
出力は、同図中にレンズ８０で示されるフーリエ変換レ
ンズが、記録されたパターンを処理することにより得ら
れる。出力された画像の両側のそれぞれ（中心から、Ｒ
とＳの間の距離だけ離れて、中心から対称にずれてい
る）は、ＲとＳの間のクロスコリレーションに対応する
強度分布を有する。コリレーションピークの位置は、Ｓ
に類似しているＲの、特徴部の位置を示す。また、その
ピークの高さは類似の程度を示す。
（ジョイント）フーリエ変換型画像処理装置」として知
られている。図１に従来例として示したように、この装
置では、フーリエ変換レンズ８０が、リファレンスＲと
未知の対象Ｓをそれぞれ表す一組のコヒーレントな画像
を処理する。そして、フーリエ変換レンズの焦点面で得
られる光学強度分布は、非線形媒体２５に記録される。
ここで、このような非線形媒体は、典型的には、光学的
な屈折性を有する材料から成る。そのコリレータからの
出力は、同図中にレンズ８０で示されるフーリエ変換レ
ンズが、記録されたパターンを処理することにより得ら
れる。出力された画像の両側のそれぞれ（中心から、Ｒ
とＳの間の距離だけ離れて、中心から対称にずれてい
る）は、ＲとＳの間のクロスコリレーションに対応する
強度分布を有する。コリレーションピークの位置は、Ｓ
に類似しているＲの、特徴部の位置を示す。また、その
ピークの高さは類似の程度を示す。
【０００４】このような種類のコリレータは、例えば、
Ｈ．Ｒａｊｂｅｎｂａｃｈらによる、アプライドオプテ
ィックス誌第３１巻（１９９２年）第５６６６−５６７
４頁の「Compact Photorefractive correlator for rob
otic applications」において、記述されている。この
システムでは、光学的な屈折性を有する媒体として、Ｂ
ｉ12ＳｉＯ20（ＢＳＯ）の結晶が用いられている。この
材料により、典型的な応答時間として、約５０ｍｓが達
成されている。また、約１ｍｍの厚さを有する結晶を用
いて、０．１％から１％の回折効率が得られている。
Ｈ．Ｒａｊｂｅｎｂａｃｈらによる、アプライドオプテ
ィックス誌第３１巻（１９９２年）第５６６６−５６７
４頁の「Compact Photorefractive correlator for rob
otic applications」において、記述されている。この
システムでは、光学的な屈折性を有する媒体として、Ｂ
ｉ12ＳｉＯ20（ＢＳＯ）の結晶が用いられている。この
材料により、典型的な応答時間として、約５０ｍｓが達
成されている。また、約１ｍｍの厚さを有する結晶を用
いて、０．１％から１％の回折効率が得られている。
【０００５】一方、第２の種類のコリレータは、「Ｖａ
ｎｄｅｒｌｕｇｔ型光学２５コリレータ」として知られ
ている。この装置は、例えば、Ｄ．Ｔ．Ｈ．Ｌｉｕらに
よる、アプライドオプティクス誌第３１巻（１９９２
年）第５６７５−５６８０頁の「Real-time Vanderlugt
optical correlator that uses photorefractive GaA
s」において記述されている。図２に従来例として示し
たように、このコリレータでは、例えば、Ｓの画像のフ
ーリエ変換は、リファレンス光５と干渉させることによ
り、非線形媒体２５に書き込まれる。ここで、リファレ
ンス光５は、通常は、平面波である。コリレータからの
出力は、レンズ８４を用いてＲの画像のフーリエ変換を
行い、媒体に照射することにより、得られる。図に示し
たように、レンズ８２は、Ｓの画像のフーリエ変換と、
非線形媒体からの出力の逆フーリエ変換の両方を行うた
めに用いられる。
ｎｄｅｒｌｕｇｔ型光学２５コリレータ」として知られ
ている。この装置は、例えば、Ｄ．Ｔ．Ｈ．Ｌｉｕらに
よる、アプライドオプティクス誌第３１巻（１９９２
年）第５６７５−５６８０頁の「Real-time Vanderlugt
optical correlator that uses photorefractive GaA
s」において記述されている。図２に従来例として示し
たように、このコリレータでは、例えば、Ｓの画像のフ
ーリエ変換は、リファレンス光５と干渉させることによ
り、非線形媒体２５に書き込まれる。ここで、リファレ
ンス光５は、通常は、平面波である。コリレータからの
出力は、レンズ８４を用いてＲの画像のフーリエ変換を
行い、媒体に照射することにより、得られる。図に示し
たように、レンズ８２は、Ｓの画像のフーリエ変換と、
非線形媒体からの出力の逆フーリエ変換の両方を行うた
めに用いられる。
【０００６】Ｄ．Ｔ．Ｈ．Ｌｉｕらにより記述されたシ
ステムは、光学的な屈折性を有する媒体として５ｍｍの
厚さのＧａＡｓ結晶を用いている。０．１％以下の回折
効率が得られている。また、測定した最小応答時間は、
レーザ出力が約１．５Ｗ／ｃｍ2で、０．８ｍｓであっ
た。
ステムは、光学的な屈折性を有する媒体として５ｍｍの
厚さのＧａＡｓ結晶を用いている。０．１％以下の回折
効率が得られている。また、測定した最小応答時間は、
レーザ出力が約１．５Ｗ／ｃｍ2で、０．８ｍｓであっ
た。
【０００７】米国特許出願（出願人の整理番号：Ｃｈｉ
ｕ２−２７−１、必要によっては、後日明細書を提出す
る用意がある）には、半絶縁性の多重量子井戸（ＳＩ−
ＭＱＷ）型構造の有する非線形光学特性を利用した光学
的画像コリレータが開示されている。このシステムは、
３％またはそれより低い回折効率で、１μｓ以下でコリ
レーションを行うことができる。
ｕ２−２７−１、必要によっては、後日明細書を提出す
る用意がある）には、半絶縁性の多重量子井戸（ＳＩ−
ＭＱＷ）型構造の有する非線形光学特性を利用した光学
的画像コリレータが開示されている。このシステムは、
３％またはそれより低い回折効率で、１μｓ以下でコリ
レーションを行うことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の光
学的画像処理装置の有するひとつの制限は、用いられて
いる非線形材料がパッシブな構造であり、かなりの量の
光エネルギーを吸収するということである。その結果と
して、画像処理装置からの出力は、入力信号の大きさに
比べて、しばしば２桁も小さい。光吸収を低減するため
にはより効率的な光屈折性材料を使うこともできるが、
応答時間が犠牲にされることとなる。したがって、大量
のデータを処理できるように迅速な応答時間を有し、同
時に、入力信号を低下させずむしろ増幅するような光学
画像処理装置を提供することが望まれる。
学的画像処理装置の有するひとつの制限は、用いられて
いる非線形材料がパッシブな構造であり、かなりの量の
光エネルギーを吸収するということである。その結果と
して、画像処理装置からの出力は、入力信号の大きさに
比べて、しばしば２桁も小さい。光吸収を低減するため
にはより効率的な光屈折性材料を使うこともできるが、
応答時間が犠牲にされることとなる。したがって、大量
のデータを処理できるように迅速な応答時間を有し、同
時に、入力信号を低下させずむしろ増幅するような光学
画像処理装置を提供することが望まれる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、コヒーレント
光の入力ソースと出力ソースを含むような種類の光学画
像処理装置に関する。ここで、「光」という用語は、赤
外放射のように、目に見えない電磁波の波長領域も含む
ものとして用いられる。入力ソースは、制御用の光線と
信号光線を含み得る、入力光線である。処理装置は、さ
らに、少なくともひとつの入力画像に対応する入力光の
空間的強度変調パターンに重ねる手段と、前記変調パタ
ーンのフーリエ変換を生ずるためのレンズと、前記フー
リエ変換を吸収の変調または屈折率の変調として記録
し、記録されたパターンに従って出力光を変調するため
の非線形媒体とを備える。
光の入力ソースと出力ソースを含むような種類の光学画
像処理装置に関する。ここで、「光」という用語は、赤
外放射のように、目に見えない電磁波の波長領域も含む
ものとして用いられる。入力ソースは、制御用の光線と
信号光線を含み得る、入力光線である。処理装置は、さ
らに、少なくともひとつの入力画像に対応する入力光の
空間的強度変調パターンに重ねる手段と、前記変調パタ
ーンのフーリエ変換を生ずるためのレンズと、前記フー
リエ変換を吸収の変調または屈折率の変調として記録
し、記録されたパターンに従って出力光を変調するため
の非線形媒体とを備える。
【００１０】従来の処理装置と異なり、本発明の処理装
置の有する非線形媒体は、垂直型キャビティを有する面
発光型レーザや光ポンプ増幅媒体のようなアクティブ増
幅媒体を含む。アクティブな媒体を用いることにより得
られる処理装置は、応答時間をそれほど犠牲にすること
なく、従来の処理装置よりも出力強度の損失を小さくす
ることができる。その結果として、パワーの低下を考え
ることなく、複数のこのような処理装置を直列につなげ
ることができる。さらに、異なる場所から、増幅媒体を
通して複数回にわたり光信号をフィードバックすること
により、さまざまな処理ができるようになる。
置の有する非線形媒体は、垂直型キャビティを有する面
発光型レーザや光ポンプ増幅媒体のようなアクティブ増
幅媒体を含む。アクティブな媒体を用いることにより得
られる処理装置は、応答時間をそれほど犠牲にすること
なく、従来の処理装置よりも出力強度の損失を小さくす
ることができる。その結果として、パワーの低下を考え
ることなく、複数のこのような処理装置を直列につなげ
ることができる。さらに、異なる場所から、増幅媒体を
通して複数回にわたり光信号をフィードバックすること
により、さまざまな処理ができるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明による処理装置は、結合
（ジョイント）フーリエ変換コリレータとしてもＶａｎ
ｄｅｒｌｕｇｔ型コリレータとしても実施することがで
きる。いずれの場合も、処理装置の一般的な特徴は良く
知られている。結合（ジョイント）フーリエ変換コリレ
ータは、前述のように、例えば、Ｈ．Ｒａｊｂｅｎｂａ
ｃｈらにより説明されている。また、Ｖａｎｄｅｒｌｕ
ｇｔ型コリレータは、前述のように、例えば、 Ｄ．
Ｔ．Ｈ．Ｌｉｕらにより説明されている。図１を参照し
て、実験的な試みにより成功をおさめた結合（ジョイン
ト）フーリエ変換コリレータについて、簡単に説明す
る。このシステムを改良して、替わりにＶａｎｄｅｒｌ
ｕｇｔ型コリレータとすることは、当業者にとって、き
わめて自明であろう。
（ジョイント）フーリエ変換コリレータとしてもＶａｎ
ｄｅｒｌｕｇｔ型コリレータとしても実施することがで
きる。いずれの場合も、処理装置の一般的な特徴は良く
知られている。結合（ジョイント）フーリエ変換コリレ
ータは、前述のように、例えば、Ｈ．Ｒａｊｂｅｎｂａ
ｃｈらにより説明されている。また、Ｖａｎｄｅｒｌｕ
ｇｔ型コリレータは、前述のように、例えば、 Ｄ．
Ｔ．Ｈ．Ｌｉｕらにより説明されている。図１を参照し
て、実験的な試みにより成功をおさめた結合（ジョイン
ト）フーリエ変換コリレータについて、簡単に説明す
る。このシステムを改良して、替わりにＶａｎｄｅｒｌ
ｕｇｔ型コリレータとすることは、当業者にとって、き
わめて自明であろう。
【００１２】入射光の光線は、レーザ１０により供給さ
れる。そのレーザは、垂直偏向型で出力１５０ｍＷ、発
振波長８３０ｎｍの単一ＬＯモードダイオードレーザで
ある。出力光の光線は、レーザ２０により供給される。
そのレーザは、垂直偏向型で、発振波長８５０ｎｍの単
一ＬＯモードダイオードレーザである。レーザ２０は、
通常は、約１０ｍＷの出力レベルで動作する。その発振
波長は、光学的屈折性媒体２５からの回折効率を最大に
するために温度によるチューニングをすることができ
る。レーザ１０とレーザ２０のそれぞれからの光線は、
レンズと、アナモルフィックプリズムペアと、ビームエ
キスパンダから成る副光学系３０または４０を通過す
る。これらの副光学系は、レーザ光線をエキスパンド
し、コリメートする。
れる。そのレーザは、垂直偏向型で出力１５０ｍＷ、発
振波長８３０ｎｍの単一ＬＯモードダイオードレーザで
ある。出力光の光線は、レーザ２０により供給される。
そのレーザは、垂直偏向型で、発振波長８５０ｎｍの単
一ＬＯモードダイオードレーザである。レーザ２０は、
通常は、約１０ｍＷの出力レベルで動作する。その発振
波長は、光学的屈折性媒体２５からの回折効率を最大に
するために温度によるチューニングをすることができ
る。レーザ１０とレーザ２０のそれぞれからの光線は、
レンズと、アナモルフィックプリズムペアと、ビームエ
キスパンダから成る副光学系３０または４０を通過す
る。これらの副光学系は、レーザ光線をエキスパンド
し、コリメートする。
【００１３】変調器５０は、典型的には、エプソン株式
会社により「エプソンクリスタルイメージビデオプロジ
ェクタ」として販売されているような、液晶である。こ
の変調器は、開口が２．０ｃｍｘ２．６ｃｍで、画素分
解能が３２０ｘ２２０である。この変調器は、購入時に
偏光フィルムを含み、それは変調器をコリレータに組み
込む前に取り除かれる。その変調器は、ビデオソース６
０からのビデオ信号により駆動され、制御光線と、特定
のコリレータの場合にはＲとＳのとなり合った一組の画
像に対応する信号光線とを、それぞれ発生させる。（こ
の段階では、画像は、単に偏光回転としてのみ存在する
ので、目では識別できない。）偏光ビームスプリッタキ
ューブ７０は、偏光回転のパターンを強度変調のパター
ンに変換する。レンズ８０は、典型的には、焦点距離２
６ｃｍのレンズ対であり、入射光線を受けて入力画像の
フーリエ変換を行う。より正確に説明すると、レンズ８
０のフーリエ面に位置する非線形媒体２５は、それぞれ
の入力画像のフーリエ変換の重ね合わせに対応する干渉
パターンを記録する。
会社により「エプソンクリスタルイメージビデオプロジ
ェクタ」として販売されているような、液晶である。こ
の変調器は、開口が２．０ｃｍｘ２．６ｃｍで、画素分
解能が３２０ｘ２２０である。この変調器は、購入時に
偏光フィルムを含み、それは変調器をコリレータに組み
込む前に取り除かれる。その変調器は、ビデオソース６
０からのビデオ信号により駆動され、制御光線と、特定
のコリレータの場合にはＲとＳのとなり合った一組の画
像に対応する信号光線とを、それぞれ発生させる。（こ
の段階では、画像は、単に偏光回転としてのみ存在する
ので、目では識別できない。）偏光ビームスプリッタキ
ューブ７０は、偏光回転のパターンを強度変調のパター
ンに変換する。レンズ８０は、典型的には、焦点距離２
６ｃｍのレンズ対であり、入射光線を受けて入力画像の
フーリエ変換を行う。より正確に説明すると、レンズ８
０のフーリエ面に位置する非線形媒体２５は、それぞれ
の入力画像のフーリエ変換の重ね合わせに対応する干渉
パターンを記録する。
【００１４】出力光線は、非線形媒体を通過することに
より、記録されたパターンを読みとる。出力光線は、そ
れからレンズ８０を通過し、その結果として記録された
パターンの逆フーリエ変換が出力光線によって伝達され
る。出力光線は、それからレンズ８０の背面焦点面に位
置するＣＣＤカメラ１００に入射する。カメラ１００の
出力は、フレーム読み取り器１０５に記録される。８３
０ｎｍ（即ち、入射光の波長）のスプリアス光を除去す
るため、中心波長８５０ｎｍ（即ち、出力光の波長）の
バンドパス干渉フィルタが、レンズ８０とカメラ１００
の間に配置される。カメラ１００に入射する光の強度を
抑えるために、ＮＤ（ニュートラルデンシティ）フィル
タ１２０（典型的には、デンシティが１である）も、レ
ンズとカメラの間に配置される。空間的波長がゼロ（無
回折の０次ビーム）の出力光線の成分を除外するため、
ビームブロック１３０がレンズとカメラの間に配置され
る。
より、記録されたパターンを読みとる。出力光線は、そ
れからレンズ８０を通過し、その結果として記録された
パターンの逆フーリエ変換が出力光線によって伝達され
る。出力光線は、それからレンズ８０の背面焦点面に位
置するＣＣＤカメラ１００に入射する。カメラ１００の
出力は、フレーム読み取り器１０５に記録される。８３
０ｎｍ（即ち、入射光の波長）のスプリアス光を除去す
るため、中心波長８５０ｎｍ（即ち、出力光の波長）の
バンドパス干渉フィルタが、レンズ８０とカメラ１００
の間に配置される。カメラ１００に入射する光の強度を
抑えるために、ＮＤ（ニュートラルデンシティ）フィル
タ１２０（典型的には、デンシティが１である）も、レ
ンズとカメラの間に配置される。空間的波長がゼロ（無
回折の０次ビーム）の出力光線の成分を除外するため、
ビームブロック１３０がレンズとカメラの間に配置され
る。
【００１５】従来技術による処理装置と異なり、本発明
の処理装置の非線形媒体２５は入力光を増幅する光ポン
プ半導体材料である。この種類の素子で本発明に用いる
ことのできるものとしては、Ｙ．Ｙａｍａｍｏｔｏらに
よる「Coherence、Amplification and Quantum Efficien
cy in Semiconductor Lasers」Ｃｈ．１３、１９９１
年、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆Ｓｏｎｓ、Ｉｎｃ．に概
説的に述べられている。従来技術による処理装置が、非
線形処理のために光学的屈折性を有する材料を用いてい
るのに対し、本発明による処理装置は、半導体材料に固
有の非線形特性を利用している。
の処理装置の非線形媒体２５は入力光を増幅する光ポン
プ半導体材料である。この種類の素子で本発明に用いる
ことのできるものとしては、Ｙ．Ｙａｍａｍｏｔｏらに
よる「Coherence、Amplification and Quantum Efficien
cy in Semiconductor Lasers」Ｃｈ．１３、１９９１
年、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆Ｓｏｎｓ、Ｉｎｃ．に概
説的に述べられている。従来技術による処理装置が、非
線形処理のために光学的屈折性を有する材料を用いてい
るのに対し、本発明による処理装置は、半導体材料に固
有の非線形特性を利用している。
【００１６】本発明に用いることのできる光ポンプ半導
体材料のひとつとして、発振しきい値以下で動作する垂
直キャビティ型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）がある。Ｖ
ＣＳＥＬは、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多層構造のように
アクティブなゲインを有する材料から成り、そのＧａＡ
ｓ／ＡｌＧａＡｓ多層構造は２つのミラーの間に配置さ
れてファブリーペローキャビティを形成する。この構造
は、電子的な注入により増幅作用を生ずる。このキャビ
ティは、入力信号にフィードバックすることにより素子
の効率を向上させ、アクティブゲイン材料自身による分
だけ全体のゲインが増加する。ＶＣＳＥＬ素子の非線形
性は、Ｊｉａｎｇらの、Conference onLaseres and Ele
ctooptics第８巻第２２４−２２５頁１９８４年、OSA T
echnical Digest Series、Optical Society of America
において、４波合成を実証するために利用されている。
しかし、この例ではＶＣＳＥＬ構造の光学画像処理装置
での利用については示されていない。
体材料のひとつとして、発振しきい値以下で動作する垂
直キャビティ型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）がある。Ｖ
ＣＳＥＬは、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多層構造のように
アクティブなゲインを有する材料から成り、そのＧａＡ
ｓ／ＡｌＧａＡｓ多層構造は２つのミラーの間に配置さ
れてファブリーペローキャビティを形成する。この構造
は、電子的な注入により増幅作用を生ずる。このキャビ
ティは、入力信号にフィードバックすることにより素子
の効率を向上させ、アクティブゲイン材料自身による分
だけ全体のゲインが増加する。ＶＣＳＥＬ素子の非線形
性は、Ｊｉａｎｇらの、Conference onLaseres and Ele
ctooptics第８巻第２２４−２２５頁１９８４年、OSA T
echnical Digest Series、Optical Society of America
において、４波合成を実証するために利用されている。
しかし、この例ではＶＣＳＥＬ構造の光学画像処理装置
での利用については示されていない。
【００１７】以下に図面を参照しながら、本発明による
処理装置に用いることのできるＶＣＳＥＬ素子について
簡単に説明する。この素子は、本願と同日に米国特許商
標庁に出願された、「Surface Emitting Laser Having
Improved Pomping Efficiency」という名称の特許出願
（出願人の整理番号：ＩＤＳ１０９１５４ 必要によっ
ては、後日明細書を提出する用意がある）においてより
詳細に説明されている。
処理装置に用いることのできるＶＣＳＥＬ素子について
簡単に説明する。この素子は、本願と同日に米国特許商
標庁に出願された、「Surface Emitting Laser Having
Improved Pomping Efficiency」という名称の特許出願
（出願人の整理番号：ＩＤＳ１０９１５４ 必要によっ
ては、後日明細書を提出する用意がある）においてより
詳細に説明されている。
【００１８】図３は、波長８７０ｎｍで動作するように
設計されたＶＣＳＥＬ構造を示す。上部ミラー１９は、
Ａｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ（７３７Å）層とＡｌＡｓ（６２
５Å）層が交互に２５ペアー積層された構造により形成
される。また、下部ミラーは、２９．５ペアーのＡｌ
0.11Ｇａ0.89Ａｓ（７１９Å）層とＡｌＡｓ（６０８
Å）層により形成される。増幅媒体は、３つのＧａＡｓ
（６０９Å）活性層により構成され、それぞれの活性層
は、Ａｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ（６２５Å）バリア層によっ
て分離されている。また、活性層と上下のミラーの間に
は、Ａｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ（３１２Å）バリア層が、挿
入されている。これらの活性層は、効率を最大にするた
めに、ミラー１３と１９の間に生ずる定在波のはら（ａ
ｎｔｉｎｏｄｅｓ）の場所に位置する。
設計されたＶＣＳＥＬ構造を示す。上部ミラー１９は、
Ａｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ（７３７Å）層とＡｌＡｓ（６２
５Å）層が交互に２５ペアー積層された構造により形成
される。また、下部ミラーは、２９．５ペアーのＡｌ
0.11Ｇａ0.89Ａｓ（７１９Å）層とＡｌＡｓ（６０８
Å）層により形成される。増幅媒体は、３つのＧａＡｓ
（６０９Å）活性層により構成され、それぞれの活性層
は、Ａｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ（６２５Å）バリア層によっ
て分離されている。また、活性層と上下のミラーの間に
は、Ａｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ（３１２Å）バリア層が、挿
入されている。これらの活性層は、効率を最大にするた
めに、ミラー１３と１９の間に生ずる定在波のはら（ａ
ｎｔｉｎｏｄｅｓ）の場所に位置する。
【００１９】下部ミラー１３が高い反射率を生ずる波長
は、上部ミラー１９と比較して相対的に約１４ｎｍほど
ずらされている。ミラー１３と１９は、例えば米国特許
４９９９８４２号に定義されている用語によれば、「ア
ンバランス」である。即ち、下部ミラー１３は、上部ミ
ラー１９よりも多くの積層を有する。その結果として、
設計波長における、下部ミラー１３の反射率は、上部ミ
ラー１９の反射率よりも高い。そして、反射率が下部ミ
ラー１３よりも低いために、出力光線は上部ミラー１９
から放射される。
は、上部ミラー１９と比較して相対的に約１４ｎｍほど
ずらされている。ミラー１３と１９は、例えば米国特許
４９９９８４２号に定義されている用語によれば、「ア
ンバランス」である。即ち、下部ミラー１３は、上部ミ
ラー１９よりも多くの積層を有する。その結果として、
設計波長における、下部ミラー１３の反射率は、上部ミ
ラー１９の反射率よりも高い。そして、反射率が下部ミ
ラー１３よりも低いために、出力光線は上部ミラー１９
から放射される。
【００２０】ここで、このような半導体材料は必ずしも
ＩＩＩ−Ｖ材料系に限定されない点は、明記される必要
がある。例えば、ＩＩ−ＶＩ系材料もアクティブゲイン
材料として同様に用いることができる。
ＩＩＩ−Ｖ材料系に限定されない点は、明記される必要
がある。例えば、ＩＩ−ＶＩ系材料もアクティブゲイン
材料として同様に用いることができる。
【００２１】
【発明の効果】本発明による、アクティブな媒体を用い
ることにより得られる処理装置は、応答時間をそれほど
犠牲にすることなく、従来の処理装置よりも出力強度の
損失を小さくすることができるという効果を有する。そ
の結果として、パワーの低下を考えることなく、複数の
このような処理装置を直列につなげることができる。さ
らに、異なる場所から、増幅媒体を通して複数回にわた
り光信号をフィードバックすることにより、さまざまな
処理ができるようになるという効果も有する。
ることにより得られる処理装置は、応答時間をそれほど
犠牲にすることなく、従来の処理装置よりも出力強度の
損失を小さくすることができるという効果を有する。そ
の結果として、パワーの低下を考えることなく、複数の
このような処理装置を直列につなげることができる。さ
らに、異なる場所から、増幅媒体を通して複数回にわた
り光信号をフィードバックすることにより、さまざまな
処理ができるようになるという効果も有する。
【図１】結合（ジョイント）フーリエ変換型光学的画像
コリレータの概略ブロックダイアグラム図である。
コリレータの概略ブロックダイアグラム図である。
【図２】Ｖａｎｄｅｒｌｕｇｔ型光学的画像コリレータ
の概略ブロックダイアグラム図である。
の概略ブロックダイアグラム図である。
【図３】本発明による、画像処理装置のアクティブゲイ
ン材料として利用することのできるＶＣＳＥＬ構造の一
例を示す構造図である。
ン材料として利用することのできるＶＣＳＥＬ構造の一
例を示す構造図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハイリン ワン アメリカ合衆国，08854 ニュージャージ ー、ピスカータウェイ、タウンセンド コ ート 484
Claims (9)
- 【請求項１】 ａ）コヒーレントな入力光線の光源
と、 ｂ）コヒーレントな出力光線の光源と、 ｃ）少なくとも第１の入力画像に対応した空間的な強度
変調パターンを前記入力光線に重ね合わせる手段と、 ｄ）前記変調パターンのフーリエ変換を得るレンズと、 ｅ）前記フーリエ変換の結果を強度変調パターンとして
記録し、記録されたパターンに従って前記出力光線を変
調する非線形媒体であって、アクティブゲイン媒体を含
む、非線形媒体とを備えることを特徴とする光学的画像
処理装置。 - 【請求項２】 前記アクティブゲイン媒体は、真性Ｉ
ＩＩ−Ｖ族材料を含むことを特徴とする請求項１記載の
装置。 - 【請求項３】 前記アクティブゲイン媒体は、真性Ｉ
Ｉ−ＶＩ族材料を含むことを特徴とすることを特徴とす
る請求項１記載の装置。 - 【請求項４】 前記アクティブゲイン媒体は、垂直キ
ャビティ型面発光レーザを含むことを特徴とする請求項
１記載の装置。 - 【請求項５】 前記真性ＩＩＩ−Ｖ族材料は、ＧａＡ
ｓとＡｌｘＧａ１−ｘＡｓを含むものであり、前記ｘは
０と１の間の値であることを特徴とする請求項２記載の
装置。 - 【請求項６】 前記強度変調パターンを重ね合わせる
手段は、真性多重量子井戸型素子を含むことを特徴とす
る請求項１記載の装置。 - 【請求項７】 前記重ね合わせる手段は、第１および
第２の入力画像にそれぞれ対応する２つの空間的強度変
調パターンを入力光線に重ね合わせる手段を含むことを
特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項８】 第２の入力画像に対応する空間的強度
変調パターンを出力光線に重ね合わせる手段を含むこと
を特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項９】 前記入力光線は、制御光線と信号光線
を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
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|---|---|---|---|
| US416610 | 1995-04-05 | ||
| US08/416,610 US5675436A (en) | 1995-04-05 | 1995-04-05 | Optical image processor employing a nonlinear medium with active gain |
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| JPH08286221A true JPH08286221A (ja) | 1996-11-01 |
| JP3634493B2 JP3634493B2 (ja) | 2005-03-30 |
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ID=23650635
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| US4968107A (en) * | 1988-10-11 | 1990-11-06 | Rockwell International Corporation | Real time image inversion using four-wave mixing |
| US4999842A (en) * | 1989-03-01 | 1991-03-12 | At&T Bell Laboratories | Quantum well vertical cavity laser |
| US5130849A (en) * | 1989-10-13 | 1992-07-14 | Hughes Aircraft Company | Method and apparatus for energy transfers between optical beams using near-bandgap electrorefractive effect |
| WO1991014202A1 (en) * | 1990-03-15 | 1991-09-19 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | All optical image processing and pattern recognition apparatus using stimulated photon echoes |
| US5337170A (en) * | 1992-07-29 | 1994-08-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Quadratic optical processor for reducing multiplicative noise and other uses |
| US5270853A (en) * | 1992-11-30 | 1993-12-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method and apparatus for imaging an object in or through a scattering medium by using multiple-wave mixing |
| US5508829A (en) * | 1992-12-18 | 1996-04-16 | International Business Machines Corporation | LTG AlGaAs non-linear optical material and devices fabricated therefrom |
| US5412499A (en) * | 1993-03-29 | 1995-05-02 | At&T Corp. | Spatial light modulator using quantum well material |
| US5376807A (en) * | 1993-04-07 | 1994-12-27 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Motion-sensitive optical correlator using a VanderLugt Correlator |
-
1995
- 1995-04-05 US US08/416,610 patent/US5675436A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-03-18 CA CA002171996A patent/CA2171996C/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-26 EP EP96302072A patent/EP0741351B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-26 DE DE69630988T patent/DE69630988T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-04-04 JP JP08242996A patent/JP3634493B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-04-08 TW TW085104092A patent/TW299549B/zh not_active IP Right Cessation
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|---|---|
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| CA2171996C (en) | 2000-02-15 |
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