JPH10232417A - 偏光されていないビーム用のループ位相共役ミラー - Google Patents
偏光されていないビーム用のループ位相共役ミラーInfo
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- JPH10232417A JPH10232417A JP9298713A JP29871397A JPH10232417A JP H10232417 A JPH10232417 A JP H10232417A JP 9298713 A JP9298713 A JP 9298713A JP 29871397 A JP29871397 A JP 29871397A JP H10232417 A JPH10232417 A JP H10232417A
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
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- G02F1/3538—Four-wave interaction for optical phase conjugation
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
- H01S3/083—Ring lasers
-
- H—ELECTRICITY
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- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/10076—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating using optical phase conjugation, e.g. phase conjugate reflection
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、偏光されていない信号ビームが使
用できるループ４波混合位相共役装置を提供することを
目的とする。 【解決手段】 信号ビームε1 を２つの直交偏光信号ビ
ーム成分ε11、ε12に分割する偏光分離装置10と、それ
を受けて直交偏光成分ε21、ε22のループビームε2 と
して出力する光学的非線形媒体12と、ループビームε2
を受けて混合して直交偏光ループビーム成分ε21、ε22
からループビーム成分ε51、ε52を出力する偏光ミキサ
12と、ループビーム成分ε51、ε52を信号ビーム成分ε
11、ε12と交差させて光学的に干渉して非線形媒体12中
に格子を形成させるようにループビームε2 を誘導し、
光ループを形成するミラー14,16 等のリレー光学系と、
ループビームε2 の伝播方向で大きい非可逆的光損失を
発生する光ダイオード20と、光ループよりにリングレー
ザ共振器を形成する光利得媒体22とを備えている。
用できるループ４波混合位相共役装置を提供することを
目的とする。 【解決手段】 信号ビームε1 を２つの直交偏光信号ビ
ーム成分ε11、ε12に分割する偏光分離装置10と、それ
を受けて直交偏光成分ε21、ε22のループビームε2 と
して出力する光学的非線形媒体12と、ループビームε2
を受けて混合して直交偏光ループビーム成分ε21、ε22
からループビーム成分ε51、ε52を出力する偏光ミキサ
12と、ループビーム成分ε51、ε52を信号ビーム成分ε
11、ε12と交差させて光学的に干渉して非線形媒体12中
に格子を形成させるようにループビームε2 を誘導し、
光ループを形成するミラー14,16 等のリレー光学系と、
ループビームε2 の伝播方向で大きい非可逆的光損失を
発生する光ダイオード20と、光ループよりにリングレー
ザ共振器を形成する光利得媒体22とを備えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は位相共役ミラー、特に偏
光されていない光ビームで動作することができるループ
構造の４波混合位相共役ミラーに関する。
光されていない光ビームで動作することができるループ
構造の４波混合位相共役ミラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】非線形の光効果を使用して任意の光ビー
ムにおいて各平面波の伝播方向と総合的な位相係数との
両者を正確に反対にする光位相共役は技術的によく知ら
れている。
ムにおいて各平面波の伝播方向と総合的な位相係数との
両者を正確に反対にする光位相共役は技術的によく知ら
れている。
【０００３】４波混合は位相共役を実現するための普通
の、よく知られた非線形プロセスである。４波混合によ
る位相共役の文献（John H. Marburger 氏による“Impr
ovements upon the Simple Theory of Degenerate Four
-Wave Mixing”、Optical Phase Conjugation 、Robert
A. Fisher編集、Academic Press、フロリダ、1983年、
99〜125 頁）は多数存在する。４波混合による位相共役
は入力ビームに加えて２つのポンプビームを必要とす
る。
の、よく知られた非線形プロセスである。４波混合によ
る位相共役の文献（John H. Marburger 氏による“Impr
ovements upon the Simple Theory of Degenerate Four
-Wave Mixing”、Optical Phase Conjugation 、Robert
A. Fisher編集、Academic Press、フロリダ、1983年、
99〜125 頁）は多数存在する。４波混合による位相共役
は入力ビームに加えて２つのポンプビームを必要とす
る。
【０００４】文献（I. M. Bel'dyuginとM. G. Galushki
n と、E. M. Zemskov 氏による“Wavefront reversal o
f optical radiation using feedback in four-wave in
teraction ”、Soviet Journal of Quantum Electronic
s 、14巻、No.5、602 〜605頁、1984年およびA. A. Bet
in とN. Yu. Rusov氏による“Structure of lasingmode
s generated as a result of a four-wave interaction
with feedback”、Soviet Journal of Quantum Electr
onics 、18巻、No.5、657 〜663 頁、1988年）に記載さ
れているループ４波混合位相共役装置は、位相共役され
る信号ビームから多重ポンプビームを発生することによ
る簡単なアーキテクチャを使用する。したがって、ポン
プビームの別々のソースは必要がない。
n と、E. M. Zemskov 氏による“Wavefront reversal o
f optical radiation using feedback in four-wave in
teraction ”、Soviet Journal of Quantum Electronic
s 、14巻、No.5、602 〜605頁、1984年およびA. A. Bet
in とN. Yu. Rusov氏による“Structure of lasingmode
s generated as a result of a four-wave interaction
with feedback”、Soviet Journal of Quantum Electr
onics 、18巻、No.5、657 〜663 頁、1988年）に記載さ
れているループ４波混合位相共役装置は、位相共役され
る信号ビームから多重ポンプビームを発生することによ
る簡単なアーキテクチャを使用する。したがって、ポン
プビームの別々のソースは必要がない。
【０００５】４波混合位相共役装置を含むほとんどの位
相共役ミラーは、信号ビームが均一で線形に偏光される
されるときのみ信号ビームの位相共役を発生することが
できる。信号ビームが楕円偏光されているか、または信
号ビームの異なった部分が異なった偏光状態を有するな
らば（偏光されていないビームを含む）、出力ビームは
信号ビームの真の位相共役ではない。
相共役ミラーは、信号ビームが均一で線形に偏光される
されるときのみ信号ビームの位相共役を発生することが
できる。信号ビームが楕円偏光されているか、または信
号ビームの異なった部分が異なった偏光状態を有するな
らば（偏光されていないビームを含む）、出力ビームは
信号ビームの真の位相共役ではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】位相共役装置が偏光さ
れていないビームで動作することを可能にする変形が文
献（N. G. Basov 氏による“Inversion of wavefront i
n SMBS of a depolarized pump”、JETP Letters、28
巻、197 〜201 頁、1978年）に記載されている。この方
法では、信号ビームは２つの直交偏光成分に分割され、
一方の成分の偏光は９０度回転され、それによって両者
の成分は同一の偏光状態を有する。両者の成分はその
後、位相共役ミラーへ導かれる。この方法により、位相
共役ミラーは効率的に一方のみの偏光状態を受ける。
れていないビームで動作することを可能にする変形が文
献（N. G. Basov 氏による“Inversion of wavefront i
n SMBS of a depolarized pump”、JETP Letters、28
巻、197 〜201 頁、1978年）に記載されている。この方
法では、信号ビームは２つの直交偏光成分に分割され、
一方の成分の偏光は９０度回転され、それによって両者
の成分は同一の偏光状態を有する。両者の成分はその
後、位相共役ミラーへ導かれる。この方法により、位相
共役ミラーは効率的に一方のみの偏光状態を受ける。
【０００７】この方法に関する問題は２つの信号ビーム
成分間の角度分離から生じる。しばしば、位相共役され
る信号ビームは収差が大きく、比較的高い発散を示す。
位相共役ミラーは高い忠実度で位相共役出力ビームを発
生するため信号ビーム全体を受けなければならない。Ba
sov 氏の方法では、信号ビームは２つのビームへ分割さ
れ、これらはその後、位相共役装置へ導かれる。偏光を
９０度回転するために一方のビームが偏光回転子を通過
されなければならないので、共役装置におけるビーム間
の角度分離は大きい。それ故、位相共役装置の開口は、
発散が大きいだけでなくかなり量を角度分離される２つ
のビームを受けるのに十分な大きさでなければならな
い。
成分間の角度分離から生じる。しばしば、位相共役され
る信号ビームは収差が大きく、比較的高い発散を示す。
位相共役ミラーは高い忠実度で位相共役出力ビームを発
生するため信号ビーム全体を受けなければならない。Ba
sov 氏の方法では、信号ビームは２つのビームへ分割さ
れ、これらはその後、位相共役装置へ導かれる。偏光を
９０度回転するために一方のビームが偏光回転子を通過
されなければならないので、共役装置におけるビーム間
の角度分離は大きい。それ故、位相共役装置の開口は、
発散が大きいだけでなくかなり量を角度分離される２つ
のビームを受けるのに十分な大きさでなければならな
い。
【０００８】Basov 氏の方法は、ループで使用される付
加的な光学部品が比較的小さい開口であるために、ルー
プ位相共役ミラーでは特に両立性がない。さらに、ルー
プ内に偏光除去素子が存在するならば、位相共役はこの
構造では作用しない。
加的な光学部品が比較的小さい開口であるために、ルー
プ位相共役ミラーでは特に両立性がない。さらに、ルー
プ内に偏光除去素子が存在するならば、位相共役はこの
構造では作用しない。
【０００９】前述の問題に関して、本発明の目的は、偏
光されていない信号ビームで使用されることができるル
ープ４波混合位相共役装置を提供することである。
光されていない信号ビームで使用されることができるル
ープ４波混合位相共役装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】これは信号ビームを２つ
の直交偏光成分へ分割する偏光分離装置と、２つの直交
偏光成分からのエネルギを混合する偏光ミキサと、２つ
の直交偏光されたビームと作用するように構成された光
ダイオードを使用することによって達成される。光ダイ
オードは必須ではなく、ある特別な場合にはループはこ
れがなくても動作する。別々のループが入力ビームの各
直交偏光成分に対して設けられている。各ループは位相
共役するように構成され、したがって直交偏光方向の１
つに存在する空間収差に対して補正する。偏光されてい
ないビームに対して動作するため（即ちベクトル位相共
役）、空間収差を整合するだけでは十分でなく、２つの
直交偏光出力ビーム間の位相差は２つの直交偏光入力ビ
ームと同一でなければならず、そうでなければ、出力ビ
ームの偏光は共役されない。偏光されていない入力ビー
ムのこの位相ロックの要求を実現するために、２つの別
々のループが結合される。これは偏光混合方法によって
行われ、ここでは１つの軸に沿って偏光されたビーム部
分が取られ、直交軸に沿って偏光されるビームへ付加さ
れる。
の直交偏光成分へ分割する偏光分離装置と、２つの直交
偏光成分からのエネルギを混合する偏光ミキサと、２つ
の直交偏光されたビームと作用するように構成された光
ダイオードを使用することによって達成される。光ダイ
オードは必須ではなく、ある特別な場合にはループはこ
れがなくても動作する。別々のループが入力ビームの各
直交偏光成分に対して設けられている。各ループは位相
共役するように構成され、したがって直交偏光方向の１
つに存在する空間収差に対して補正する。偏光されてい
ないビームに対して動作するため（即ちベクトル位相共
役）、空間収差を整合するだけでは十分でなく、２つの
直交偏光出力ビーム間の位相差は２つの直交偏光入力ビ
ームと同一でなければならず、そうでなければ、出力ビ
ームの偏光は共役されない。偏光されていない入力ビー
ムのこの位相ロックの要求を実現するために、２つの別
々のループが結合される。これは偏光混合方法によって
行われ、ここでは１つの軸に沿って偏光されたビーム部
分が取られ、直交軸に沿って偏光されるビームへ付加さ
れる。
【００１１】偏光分離装置は信号ビームを直交偏光され
た信号ビーム成分へ分割し、ビーム成分を非線形媒体へ
導く。場合によっては、セルの入力ビームの直交偏光成
分では同量のエネルギを有することを必要とする。これ
はループに入る前に入力ビーム通路中に半波長板を配置
して調節することにより達成されることができる。成分
は非線形媒体を伝播し、直交偏光成分を有するループビ
ームとして出力される。偏光ミキサは、２つの直交偏光
されたループビーム成分からのエネルギを混合し、一
方、リレー光学系はループビーム成分を非線形媒体へ戻
すように誘導する。ループビーム成分は屈折率格子を構
成するために非線形媒体中において信号ビーム成分と交
差して光学的に干渉する。リレー光学系と屈折率格子は
光ループを形成する。
た信号ビーム成分へ分割し、ビーム成分を非線形媒体へ
導く。場合によっては、セルの入力ビームの直交偏光成
分では同量のエネルギを有することを必要とする。これ
はループに入る前に入力ビーム通路中に半波長板を配置
して調節することにより達成されることができる。成分
は非線形媒体を伝播し、直交偏光成分を有するループビ
ームとして出力される。偏光ミキサは、２つの直交偏光
されたループビーム成分からのエネルギを混合し、一
方、リレー光学系はループビーム成分を非線形媒体へ戻
すように誘導する。ループビーム成分は屈折率格子を構
成するために非線形媒体中において信号ビーム成分と交
差して光学的に干渉する。リレー光学系と屈折率格子は
光ループを形成する。
【００１２】光ダイオードはループ中で非可逆的損失を
発生するために光ループ中に位置され、この損失は反対
方向に伝播する光ビームよりも直交偏光されたループビ
ーム成分の方向に沿って伝播するビームで大きくされ
る。さらに、光利得媒体はループ中を伝播するビームの
光利得を提供するようにループに配置される。
発生するために光ループ中に位置され、この損失は反対
方向に伝播する光ビームよりも直交偏光されたループビ
ーム成分の方向に沿って伝播するビームで大きくされ
る。さらに、光利得媒体はループ中を伝播するビームの
光利得を提供するようにループに配置される。
【００１３】光利得媒体は光ループをリングレーザ共振
器へ変換する。光ダイオードと利得媒体はループに配置
され、それによって発振ビームが共振器の光雑音から成
長され、直交偏光されたループビーム成分の伝播方向と
反対方向で発振する。発振ビームの一部分は屈折率格子
により透過され、位相共役出力ビームとして光ループか
ら出力される。
器へ変換する。光ダイオードと利得媒体はループに配置
され、それによって発振ビームが共振器の光雑音から成
長され、直交偏光されたループビーム成分の伝播方向と
反対方向で発振する。発振ビームの一部分は屈折率格子
により透過され、位相共役出力ビームとして光ループか
ら出力される。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明のこれらおよび他の特徴と
利点は添付図面を伴った以下の本発明の好ましい実施形
態の詳細な説明から当業者に明白になるであろう。図１
は本発明の基本的原理を示している。偏光分離装置10は
信号ビームε1 を２つの直交偏光成分ε11とε12に分割
し、これらを非線形媒体12へ導く。信号ビーム成分ε11
およびε12は非線形媒体12中を伝播し、ループビーム成
分ε21とε22として現れる。リレー光学系14、16はルー
プビーム成分ε21とε22を非線形媒体12へ戻すように誘
導し、それによってこれらは非線形媒体12中で信号ビー
ム成分ε11とε12と光学的に干渉し、屈折率格子18を形
成する。（本発明にはまた利得格子のような他の機構が
設けられることもできる。）偏光ミキサ19は直交偏光ル
ープビーム成分ε21およびε22からのエネルギを混合す
る。この偏光混合の目的を以下説明する。
利点は添付図面を伴った以下の本発明の好ましい実施形
態の詳細な説明から当業者に明白になるであろう。図１
は本発明の基本的原理を示している。偏光分離装置10は
信号ビームε1 を２つの直交偏光成分ε11とε12に分割
し、これらを非線形媒体12へ導く。信号ビーム成分ε11
およびε12は非線形媒体12中を伝播し、ループビーム成
分ε21とε22として現れる。リレー光学系14、16はルー
プビーム成分ε21とε22を非線形媒体12へ戻すように誘
導し、それによってこれらは非線形媒体12中で信号ビー
ム成分ε11とε12と光学的に干渉し、屈折率格子18を形
成する。（本発明にはまた利得格子のような他の機構が
設けられることもできる。）偏光ミキサ19は直交偏光ル
ープビーム成分ε21およびε22からのエネルギを混合す
る。この偏光混合の目的を以下説明する。
【００１５】光ダイオード20およびと光利得媒体22は、
リレー光学系14と16および屈折率格子18により形成され
る光学ループに位置されている。光ダイオード20はルー
プ中で非可逆的光損失を発生し、この損失は反対方向で
伝播する光ビームよりループビーム成分ε21とε22の伝
播方向に沿って伝播するビームに対して大きくなる。そ
れ故、ループビーム成分ε21とε22はこれらがダイオー
ド20を通過するとき高く減衰される。光利得媒体22はそ
こを通過する光ビームへ光利得を与え、光ループをリン
グレーザ共振器へ変換する。
リレー光学系14と16および屈折率格子18により形成され
る光学ループに位置されている。光ダイオード20はルー
プ中で非可逆的光損失を発生し、この損失は反対方向で
伝播する光ビームよりループビーム成分ε21とε22の伝
播方向に沿って伝播するビームに対して大きくなる。そ
れ故、ループビーム成分ε21とε22はこれらがダイオー
ド20を通過するとき高く減衰される。光利得媒体22はそ
こを通過する光ビームへ光利得を与え、光ループをリン
グレーザ共振器へ変換する。
【００１６】動作において、直交偏光成分ε31とε32を
有する発振ビームε3 は共振器／ループの光雑音から成
長され、光ダイオード20により導入される非可逆的損失
のためにループビーム成分ε21およびε22の伝播方向と
反対方向で発振する。ビーム成分ε31とε32の一部分は
格子18により回折され、光ループに残留し、一方他の部
分は格子18を透過し、位相共役出力ビームε4 として光
ループから出力される。
有する発振ビームε3 は共振器／ループの光雑音から成
長され、光ダイオード20により導入される非可逆的損失
のためにループビーム成分ε21およびε22の伝播方向と
反対方向で発振する。ビーム成分ε31とε32の一部分は
格子18により回折され、光ループに残留し、一方他の部
分は格子18を透過し、位相共役出力ビームε4 として光
ループから出力される。
【００１７】図２は本発明の好ましい実施形態を示して
いる。信号ビームε1 は半波長板９を通過し、その後偏
光分離装置８を通過し、この偏光分離装置８は信号ビー
ムε1 を直交偏光成分ε11とε12にそれぞれ分割する。
偏向されたビームε11はミラー７によりビームε12に平
行な通路へ誘導される。信号ビーム成分ε11とε12は非
線形セル26を伝播する。
いる。信号ビームε1 は半波長板９を通過し、その後偏
光分離装置８を通過し、この偏光分離装置８は信号ビー
ムε1 を直交偏光成分ε11とε12にそれぞれ分割する。
偏向されたビームε11はミラー７によりビームε12に平
行な通路へ誘導される。信号ビーム成分ε11とε12は非
線形セル26を伝播する。
【００１８】非線形セル26は好ましくは前部ウィンドウ
30と後部ウィンドウ32を備え、それらの間に非線形媒体
28が挟まれている。ウィンドウは好ましくはクランプ34
により共に保持され、スペーサ36は非線形媒体28の厚さ
の制御を行うために使用されることが好ましい。
30と後部ウィンドウ32を備え、それらの間に非線形媒体
28が挟まれている。ウィンドウは好ましくはクランプ34
により共に保持され、スペーサ36は非線形媒体28の厚さ
の制御を行うために使用されることが好ましい。
【００１９】格子が書込まれる任意のタイプの非線形媒
体28がセル26で使用されてもよい。しかしながら、好ま
しい実施形態では、熱ベースの非線形を有する吸収性の
非線形媒体28が使用されている。１ミクロン波長の信号
ビームε1 では、非線形材料28は好ましくはアセトンベ
ースの硝酸銅であり、硝酸銅の量および非線形媒体28の
厚さは、信号ビームε1 が媒体28を通過するとき約１５
％の吸収を受けるように調節される。他の可能な材料は
Ｃｒ：ＹＡＧと、問題の波長で吸収するようにドープさ
れたフィルタガラスを含んでいる。ウィンドウ30、32は
信号ビームε1波長で光学的に透明であり、良好な熱伝
導体でなければならない。１ミクロンの信号ビームε1
では、サファイアはウィンドウ30、32として好ましい材
料である。
体28がセル26で使用されてもよい。しかしながら、好ま
しい実施形態では、熱ベースの非線形を有する吸収性の
非線形媒体28が使用されている。１ミクロン波長の信号
ビームε1 では、非線形材料28は好ましくはアセトンベ
ースの硝酸銅であり、硝酸銅の量および非線形媒体28の
厚さは、信号ビームε1 が媒体28を通過するとき約１５
％の吸収を受けるように調節される。他の可能な材料は
Ｃｒ：ＹＡＧと、問題の波長で吸収するようにドープさ
れたフィルタガラスを含んでいる。ウィンドウ30、32は
信号ビームε1波長で光学的に透明であり、良好な熱伝
導体でなければならない。１ミクロンの信号ビームε1
では、サファイアはウィンドウ30、32として好ましい材
料である。
【００２０】信号ビーム成分ε11とε12は非線形媒体28
を通過し、ループビーム成分ε21とε22としてセル26を
出る。可逆偏光回転子、好ましくは半波長板42とファラ
デー回転子44はセルの後に配置され、偏光回転子はファ
ラデー回転子の前または後のいずれに配置されてもよ
い。ミラー５はビームε22を偏光ビームスプリッタ６へ
偏向し、偏光ビームスプリッタ６はこれをビームε21と
混合する。偏光ビームスプリッタ８、６と、ミラー７、
５と、半波長板42とファラデー回転子44は共に光ダイオ
ードを形成し、これは反対方向に伝播する光ビームより
もループビーム成分ε21、ε22の伝播方向に沿って伝播
する光ビームで大きくなる非可逆的光損失を発生する。
を通過し、ループビーム成分ε21とε22としてセル26を
出る。可逆偏光回転子、好ましくは半波長板42とファラ
デー回転子44はセルの後に配置され、偏光回転子はファ
ラデー回転子の前または後のいずれに配置されてもよ
い。ミラー５はビームε22を偏光ビームスプリッタ６へ
偏向し、偏光ビームスプリッタ６はこれをビームε21と
混合する。偏光ビームスプリッタ８、６と、ミラー７、
５と、半波長板42とファラデー回転子44は共に光ダイオ
ードを形成し、これは反対方向に伝播する光ビームより
もループビーム成分ε21、ε22の伝播方向に沿って伝播
する光ビームで大きくなる非可逆的光損失を発生する。
【００２１】ファラデー回転子44は、ビームが伝播する
方向に関わりなく、そこを通過する光ビームの偏光を＋
４５度回転する非可逆的光素子である。対照的に、半波
長板42は可逆光素子である。半波長板42を通過するビー
ムの偏光回転方向はビームの伝播方向に依存する。
方向に関わりなく、そこを通過する光ビームの偏光を＋
４５度回転する非可逆的光素子である。対照的に、半波
長板42は可逆光素子である。半波長板42を通過するビー
ムの偏光回転方向はビームの伝播方向に依存する。
【００２２】ファラデー回転子44と半波長板42は、ルー
プビーム成分ε21、ε22の大部分、好ましくは９０％が
偏光ビームスプリッタ８によって光ループ外に偏向され
るように調節される。ミラー５はε21、ε22が偏光ビー
ムスプリッタ６の後で同一直線上であるように調節され
る。ループビーム成分ε21、ε22と反対方向で伝送され
る光ビームε31、ε32は偏光ビームスプリッタ８により
ほどんどが光ループに維持される。ε31、ε32の小部
分、好ましくはその１０％以下が偏光ビームスプリッタ
８により光ループ外に偏向される。
プビーム成分ε21、ε22の大部分、好ましくは９０％が
偏光ビームスプリッタ８によって光ループ外に偏向され
るように調節される。ミラー５はε21、ε22が偏光ビー
ムスプリッタ６の後で同一直線上であるように調節され
る。ループビーム成分ε21、ε22と反対方向で伝送され
る光ビームε31、ε32は偏光ビームスプリッタ８により
ほどんどが光ループに維持される。ε31、ε32の小部
分、好ましくはその１０％以下が偏光ビームスプリッタ
８により光ループ外に偏向される。
【００２３】光ダイオードの動作態様の１例として、信
号ビーム成分ε12、ε11は図２の平面に関してそれぞれ
水平および垂直に偏光されることを仮定する。これらの
偏光方向が乱されないならば（ループビーム成分ε21、
ε22が同一の偏光方向を有することになる）、ミラー５
と偏光ビームスプリッタ６はループビーム成分ε21、ε
22を一直線上にすることによりこれらを光ループに維持
する。しかしながら、ループビーム成分ε21、ε22がフ
ァラデー回転子44に入ったとき、それらの偏光は調節可
能な量だけ、最大で＋４５度まで回転される。半波長板
42により与えられる偏光回転も最大＋４５度まで調節可
能である。半波長板42とファラデー回転子44がループビ
ーム成分の偏光を全体で＋９０度回転するように調節さ
れたならば、ループビーム成分ε21、ε22の偏光方向は
それぞれ信号ビーム成分ε11、ε12の偏光方向に垂直に
なる。これによって偏光ビームスプリッタ６は全てのル
ープビーム成分ε21、ε22を光ループ外に偏向する。半
波長板42とファラデー回転子44はこれらが相互に実質上
同一量の偏光回転を与えるように調節され、これらの両
者により与えられた結合した総合的な偏光回転は、偏光
ビームスプリッタ６がループビーム成分ε21、ε22の約
５０〜９０％を光ループ外に偏向するように調節され、
ミラー５は残りを光ループ内で同一直線上に位置され
る。
号ビーム成分ε12、ε11は図２の平面に関してそれぞれ
水平および垂直に偏光されることを仮定する。これらの
偏光方向が乱されないならば（ループビーム成分ε21、
ε22が同一の偏光方向を有することになる）、ミラー５
と偏光ビームスプリッタ６はループビーム成分ε21、ε
22を一直線上にすることによりこれらを光ループに維持
する。しかしながら、ループビーム成分ε21、ε22がフ
ァラデー回転子44に入ったとき、それらの偏光は調節可
能な量だけ、最大で＋４５度まで回転される。半波長板
42により与えられる偏光回転も最大＋４５度まで調節可
能である。半波長板42とファラデー回転子44がループビ
ーム成分の偏光を全体で＋９０度回転するように調節さ
れたならば、ループビーム成分ε21、ε22の偏光方向は
それぞれ信号ビーム成分ε11、ε12の偏光方向に垂直に
なる。これによって偏光ビームスプリッタ６は全てのル
ープビーム成分ε21、ε22を光ループ外に偏向する。半
波長板42とファラデー回転子44はこれらが相互に実質上
同一量の偏光回転を与えるように調節され、これらの両
者により与えられた結合した総合的な偏光回転は、偏光
ビームスプリッタ６がループビーム成分ε21、ε22の約
５０〜９０％を光ループ外に偏向するように調節され、
ミラー５は残りを光ループ内で同一直線上に位置され
る。
【００２４】ループビーム成分ε21、ε22と反対の方向
で伝播し、信号ビーム成分ε11、ε12と類似した方向の
垂直偏光成分ε31、ε32を有するビームε3 に対して
は、成分ε31、ε32はほとんど損失なく、または全く損
失なしに光ダイオードを通過する。特にビームε3 が偏
光ビームスプリッタ６を通過するとき、これは直交偏光
成分ε31、ε32に分割される。ファラデー回転子44は非
可逆的偏光回転子（伝播方向に不感度である）であるた
めに、＋Ｘ度（ここでＸは前述したように最大で４５度
までの調節な量である）だけ成分ε31、ε32の偏光方向
を回転する。しかしながら、成分が半波長板42を通過す
るとき、半波長板42は可逆偏光回転子であるので、それ
らの偏光方向は−Ｘ度だけ回転され、成分ε31、ε32は
ループビーム成分ε21、ε22に反対の方向で伝播してい
る。これは偏光ビームスプリッタ６へ入る前に、成分ε
31、ε32の偏光を本来の偏光方向へ戻すように回転す
る。結果として、偏光ビームスプリッタ６は光ループに
実質上全てのビーム成分ε31、ε32を維持する。
で伝播し、信号ビーム成分ε11、ε12と類似した方向の
垂直偏光成分ε31、ε32を有するビームε3 に対して
は、成分ε31、ε32はほとんど損失なく、または全く損
失なしに光ダイオードを通過する。特にビームε3 が偏
光ビームスプリッタ６を通過するとき、これは直交偏光
成分ε31、ε32に分割される。ファラデー回転子44は非
可逆的偏光回転子（伝播方向に不感度である）であるた
めに、＋Ｘ度（ここでＸは前述したように最大で４５度
までの調節な量である）だけ成分ε31、ε32の偏光方向
を回転する。しかしながら、成分が半波長板42を通過す
るとき、半波長板42は可逆偏光回転子であるので、それ
らの偏光方向は−Ｘ度だけ回転され、成分ε31、ε32は
ループビーム成分ε21、ε22に反対の方向で伝播してい
る。これは偏光ビームスプリッタ６へ入る前に、成分ε
31、ε32の偏光を本来の偏光方向へ戻すように回転す
る。結果として、偏光ビームスプリッタ６は光ループに
実質上全てのビーム成分ε31、ε32を維持する。
【００２５】入力信号の波長で増幅するのに適した任意
の種類の光利得媒体が、偏光ビームスプリッタ６、８
と、ミラー５、７と、ファラデー回転子44と、半波長板
42により形成される光ダイオードの後の光ループ中に配
置されている。増幅器46はそこを通過する任意の光ビー
ムへ光利得を与える。
の種類の光利得媒体が、偏光ビームスプリッタ６、８
と、ミラー５、７と、ファラデー回転子44と、半波長板
42により形成される光ダイオードの後の光ループ中に配
置されている。増幅器46はそこを通過する任意の光ビー
ムへ光利得を与える。
【００２６】リレーミラー48、50はループビーム成分ε
21、ε22を偏光ミキサ52、好ましくは半波長板へ誘導す
る。偏光ミキサ52では、２つのループビーム成分ε21、
ε22からのエネルギが、ループビーム成分ε51とε52を
発生するために交換／混合される。ループビーム成分ε
51は信号ビーム成分ε21とε22、したがってε11とε12
からの空間情報を含んでいる。同様に、ループビーム成
分ε52はε11とε12からの空間情報を含んでいる。１対
のミラー60、62はビームε51とε52をビームε1 に関し
て傾斜した角度で非線形セル26へ誘導する。非線形セル
26では、ループビーム成分ε51およびε52は光学的に信
号ビーム成分ε11およびε12にそれぞれ干渉し、非線形
媒体28中に２つのセットの格子を形成する（２つの直交
偏光成分のそれぞれに対して１セットである）。ε51は
ε12からの空間情報とε11からの空間情報を含んでいる
ので、媒体28の格子はこの情報を伝送し、したがってこ
れらの２つの別々の格子からの散乱されたビームの位相
は相互に関してロックされる。この位相ロックはベクト
ル位相共役を確実にする。
21、ε22を偏光ミキサ52、好ましくは半波長板へ誘導す
る。偏光ミキサ52では、２つのループビーム成分ε21、
ε22からのエネルギが、ループビーム成分ε51とε52を
発生するために交換／混合される。ループビーム成分ε
51は信号ビーム成分ε21とε22、したがってε11とε12
からの空間情報を含んでいる。同様に、ループビーム成
分ε52はε11とε12からの空間情報を含んでいる。１対
のミラー60、62はビームε51とε52をビームε1 に関し
て傾斜した角度で非線形セル26へ誘導する。非線形セル
26では、ループビーム成分ε51およびε52は光学的に信
号ビーム成分ε11およびε12にそれぞれ干渉し、非線形
媒体28中に２つのセットの格子を形成する（２つの直交
偏光成分のそれぞれに対して１セットである）。ε51は
ε12からの空間情報とε11からの空間情報を含んでいる
ので、媒体28の格子はこの情報を伝送し、したがってこ
れらの２つの別々の格子からの散乱されたビームの位相
は相互に関してロックされる。この位相ロックはベクト
ル位相共役を確実にする。
【００２７】非線形セル26におけるループビームのＳお
よびＰ偏光成分（ε21とε22）の強度はそれぞれＩ2,s
とＩ2,p で示されている。偏光されない信号ビームε1
の偏光の適切な位相共役に対して、比率Ｉ2,p ／Ｉ2,s
は適切に調節されなければならない。これは適切な比が
得られるまで半波長板52を回転することにより実験的に
行われる。
よびＰ偏光成分（ε21とε22）の強度はそれぞれＩ2,s
とＩ2,p で示されている。偏光されない信号ビームε1
の偏光の適切な位相共役に対して、比率Ｉ2,p ／Ｉ2,s
は適切に調節されなければならない。これは適切な比が
得られるまで半波長板52を回転することにより実験的に
行われる。
【００２８】直交偏光成分ε31、ε32を有する発振ビー
ムε3 は共振器／ループの光雑音から成長され、光ダイ
オードにより導入される非可逆的損失のためにループビ
ーム成分ε21とε22の伝播方向と反対方向で発振する。
発振ビームε3 の一部分は媒体28の格子により回折され
てループに残留し、大部分は位相共役出力ビームε4と
して格子を透過して光ループを出ることが好ましい。
ムε3 は共振器／ループの光雑音から成長され、光ダイ
オードにより導入される非可逆的損失のためにループビ
ーム成分ε21とε22の伝播方向と反対方向で発振する。
発振ビームε3 の一部分は媒体28の格子により回折され
てループに残留し、大部分は位相共役出力ビームε4と
して格子を透過して光ループを出ることが好ましい。
【００２９】高品質の位相共役の忠実性を獲得するため
に、直交偏光されたビーム対により書込まれる格子から
の１つの偏光のクロス散乱を減少または最小限にするこ
とが重要である。任意の入力信号の一般的なケースで
は、格子は角度または空間的に分離されるべきである
か、またはこれらの両方法を使用する。図２では、格子
の空間的分離が示されている。角度分離効果の有効性は
非線形媒体の長さに依存することに留意するべきであ
る。クロス散乱を制限するために長さの長い、または多
重層の非線形媒体が使用されるとき、非常に収差の大き
い偏向されていない入力ビームで特別なケースが生じ
る。媒体は入力ビームの個々のスペックルの回折長に比
較して十分な長さを有していなければならない（約１０
倍以上）。この場合、セルは光ダイオードの前に置かれ
てもよい。
に、直交偏光されたビーム対により書込まれる格子から
の１つの偏光のクロス散乱を減少または最小限にするこ
とが重要である。任意の入力信号の一般的なケースで
は、格子は角度または空間的に分離されるべきである
か、またはこれらの両方法を使用する。図２では、格子
の空間的分離が示されている。角度分離効果の有効性は
非線形媒体の長さに依存することに留意するべきであ
る。クロス散乱を制限するために長さの長い、または多
重層の非線形媒体が使用されるとき、非常に収差の大き
い偏向されていない入力ビームで特別なケースが生じ
る。媒体は入力ビームの個々のスペックルの回折長に比
較して十分な長さを有していなければならない（約１０
倍以上）。この場合、セルは光ダイオードの前に置かれ
てもよい。
【００３０】種々の別のおよび変形が本発明の技術的範
囲を逸脱することなく当業者により実施されることがで
きる。このような変形および別の実施形態は、特許請求
の範囲に記載されている本発明の技術的範囲を逸脱する
ことなく行われよう。
囲を逸脱することなく当業者により実施されることがで
きる。このような変形および別の実施形態は、特許請求
の範囲に記載されている本発明の技術的範囲を逸脱する
ことなく行われよう。
【図１】本発明の基本的原理を示した概略図。
【図２】本発明の好ましい実施形態を示した概略図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 メティン・エス・マンガー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90402、サンタ・モニカ、シックスティー ンス・ストリート 536
Claims (5)
- 【請求項１】 光学的に非線形の媒体と、 信号ビームε1 を２つの直交偏光された信号ビーム成分
ε11、ε12に分割し、前記成分を前記光学的に非線形な
媒体へ導き、前記信号ビーム成分は前記非線形媒体を伝
播し、直交偏光成分ε21、ε22を有するループビームε
2 として前記媒体から出力される偏光分離装置と、 前記ループビームを受けるように配置され、前記直交偏
光したループビーム成分ε21、ε22からのエネルギ混合
してループビーム成分ε51、ε52を出力する偏光ミキサ
と、 ループビーム成分ε51、ε52が前記非線形媒体において
それぞれ信号ビーム成分ε11、ε12と交差し光学的に干
渉して前記非線形媒体中において格子を形成するように
ループビームε2 を前記非線形媒体へ戻すように誘導
し、格子と共に光ループを形成するリレー光学系と、 前記光ループ中に位置し、前記光ループ中において非可
逆的光損失を発生し、この損失は反対方向に伝播する光
ビームよりループビームε2 の伝播方向に沿って伝播す
る光ビームで大きくなるように構成されている光ダイオ
ードと、 前記光ループ中に位置し、光ループと共にリングレーザ
共振器を形成する光利得媒体とを具備し、 前記光ダイオードと利得媒体は前記光ループに位置し、
それによって、直交偏光成分ε31、ε32を有する発振ビ
ームε3 が前記共振器中の光雑音から成長し、ループビ
ームε2 の伝播方向と反対方向で発振し、発振ビームε
3 の一部分は前記格子により透過され、位相共役出力ビ
ームε4 として前記光ループから出力されることを特徴
とするループ位相共役装置。 - 【請求項２】 前記偏光ミキサはループビーム成分
ε21、ε22を混合して出力ビームε51、ε52間の位相差
を信号ビーム成分ε11、ε12間の位相差と等しくロック
する請求項１記載の位相共役装置。 - 【請求項３】 前記非線形媒体は光学的に透明な前部お
よび後部表面とこれらの間の光学的に非線形な媒体とを
有する非線形セルの一部分を構成し、 前記偏光分離装置は信号ビームε1 を受けるように配置
された偏光ビームスプリッタおよびミラーの組合わせを
具備し、信号ビームε1 を直交偏光成分ε11、ε12に分
割し、それらの前記直交偏光成分を前記非線形セルの前
部表面に導き、これの直交偏光成分は前記非線形媒体を
伝播し、直交偏光ループビーム成分ε21、ε22として前
記非線形セルの後部表面から出力され、 前記光ダイオードは、 前記偏光分離装置と、 ループビーム成分ε21、ε22の通路に位置され、前記ル
ープビーム成分を偏向してこれらの通路を同一直線にす
る第２の偏光ビームスプリッタおよびミラーの組合わせ
と、 前記第１、第２の偏光ビームスプリッタおよびミラーの
組合わせの間に位置され、可逆位相シフトを前記ループ
ビーム成分ε21、ε22に与える第１の可逆偏光回転子
と、 前記第１、第２の偏光ビームスプリッタおよびミラーの
組合わせの間に位置され、非可逆的位相シフトを前記ル
ープビーム成分ε21、ε22に与えるファラデー回転子と
を具備し、 前記偏光ミキサは前記ループビーム成分ε21、ε22が前
記光ダイオードを通過して伝播した後にこれらの成分を
受けるように位置され、前記偏光ミキサは前記直交偏光
されたループビーム成分ε21、ε22からのエネルギを混
合してループビーム成分ε51、ε52を形成し、 前記リレー光学系は前記ループビーム成分ε51、ε52を
前記第１の偏光ビームスプリッタおよびミラーの組合わ
せに導き、前記第１の偏光ビームスプリッタおよびミラ
ーの組合わせは前記ループビーム成分ε51、ε52を前記
非線形セルへ導き、 前記光利得媒体は前記光ループに位置されている増幅器
を具備し、この増幅器を通過することによって前記ルー
プビーム成分ε21、ε22に対して少なくとも１つの増幅
が行われ、 前記格子と、リレー光学系と、増幅器と、光ダイオード
は単方向レーザ共振器として前記リングレーザ共振器を
形成する請求項１記載のループ位相共役装置。 - 【請求項４】 前記ファラデー回転子と、可逆偏光回転
子と、偏光ビームスプリッタと、ミラーが、ループビー
ム成分ε21、ε22の約５０乃至９０％が前記第２の偏光
ビームスプリッタおよびミラーの組合わせによって前記
共振器外に偏向して取出されるように方向付けされてい
る請求項３記載の位相共役装置。 - 【請求項５】 前記ループビーム成分ε21、ε22が、前
記リレー光学系によって前記第１の偏光ビームスプリッ
タおよびミラーの組合わせへ導かれる前に前記増幅器を
通過する１回の増幅が行われる請求項３記載の位相共役
装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/741,275 US5729380A (en) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | Loop phase-conjugate mirror for depolarized beams |
| US741275 | 1996-10-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10232417A true JPH10232417A (ja) | 1998-09-02 |
Family
ID=24980069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9298713A Pending JPH10232417A (ja) | 1996-10-30 | 1997-10-30 | 偏光されていないビーム用のループ位相共役ミラー |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5729380A (ja) |
| EP (1) | EP0840163A3 (ja) |
| JP (1) | JPH10232417A (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5880873A (en) * | 1997-05-16 | 1999-03-09 | The Regents Of The University Of California | All solid-state SBS phase conjugate mirror |
| US6278547B1 (en) | 1998-05-06 | 2001-08-21 | Hughes Electronics Corporation | Polarization insensitive faraday attenuator |
| US6346686B1 (en) | 1999-04-14 | 2002-02-12 | Hughes Electronics Corporation | Apparatus and method for enhanced laser machining by optimization of pulse duration and spacing |
| US6625195B1 (en) | 1999-07-20 | 2003-09-23 | Joseph Reid Henrichs | Vertical cavity surface emitting laser that uses intracavity degenerate four wave mixing to produce phase-conjugated and distortion free collimated laser light |
| US6480327B1 (en) | 2000-09-11 | 2002-11-12 | Hrl Laboratories, Llc | High power laser system with fiber amplifiers and loop PCM |
| US6992818B2 (en) * | 2003-01-10 | 2006-01-31 | Raytheon Company | Self-adjusting interferometric outcoupler and method |
| US7133427B2 (en) * | 2003-09-19 | 2006-11-07 | Raytheon Company | Phase conjugate laser and method with improved fidelity |
| US6965472B2 (en) * | 2004-03-22 | 2005-11-15 | Raytheon Company | Nonreciprocal optical element with independent control of transmission opposite directions |
| US20050280887A1 (en) * | 2004-06-02 | 2005-12-22 | Betin Alexander A | Outcoupler with bragg grating and system and method using same |
| US7193772B2 (en) * | 2004-06-10 | 2007-03-20 | Raytheon Company | Conductively cooled liquid thermal nonlinearity cell for phase conjugation and method |
| US7593105B2 (en) * | 2004-11-17 | 2009-09-22 | Datacolor Holding Ag | Tristimulus colorimeter having integral dye filters |
| US7894128B2 (en) * | 2007-02-01 | 2011-02-22 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Real-time terahertz imaging system for the detection of concealed objects |
| US7899292B2 (en) * | 2007-08-14 | 2011-03-01 | Raytheon Company | Thermal nonlinearity cell for guiding electromagnetic energy through a nonlinear medium |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5396368A (en) * | 1985-01-14 | 1995-03-07 | Rockwell International Corporation | Flexible rejection filter (U) |
| US5113282A (en) * | 1987-07-10 | 1992-05-12 | Hughes Aircraft Company | Dual light valve system with selective decoupling of light valves |
| JP2953184B2 (ja) * | 1992-03-19 | 1999-09-27 | 三菱マテリアル株式会社 | 光非線形媒質体の屈折率格子形成時間の測定方法及びその装置 |
| US5535024A (en) * | 1992-05-06 | 1996-07-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Photorefractive holographic interference novelty filter |
-
1996
- 1996-10-30 US US08/741,275 patent/US5729380A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-10-29 EP EP97118768A patent/EP0840163A3/en not_active Withdrawn
- 1997-10-30 JP JP9298713A patent/JPH10232417A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0840163A2 (en) | 1998-05-06 |
| US5729380A (en) | 1998-03-17 |
| EP0840163A3 (en) | 2000-06-07 |
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