JPH1083001A - 斜周期分極反転を利用した超高速電気光学偏向器 - Google Patents
斜周期分極反転を利用した超高速電気光学偏向器Info
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- JPH1083001A JPH1083001A JP23624896A JP23624896A JPH1083001A JP H1083001 A JPH1083001 A JP H1083001A JP 23624896 A JP23624896 A JP 23624896A JP 23624896 A JP23624896 A JP 23624896A JP H1083001 A JPH1083001 A JP H1083001A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 音響周波数が１ＧＨｚを超えると、音響光学
媒体で音波の伝送損失が増大し、その利用が困難にな
る。更に数10ＧＨｚ以上では、格子間隔が光半波長以下
となり、回折させるには細か過ぎて利用できなくなる。
さらに、１〜10ＧＨｚ帯では格子間隔（電気波長）がcm
程度に大きくなり、光ビーム断面内に複数個の格子を含
めることが困難となる。このため、この周波数域では電
気進行波位相格子を利用した電気光学ビーム偏向は使え
ない。 【解決手段】 電気光学結晶中を伝搬する光波の見る高
周波印加電界の位相が反転する周期に同期させて、空間
的に電気光学結晶の結晶軸を周期的に反転させる手段
と、疑似的に光波と高周波電界の位相を整合させつつ、
結晶軸反転境界を光波進行方向と斜交差させる手段と、
これにより光波ビームの受ける光位相変調の高周波位相
が光波ビーム断面内で直線的に変化するようにし、等価
的に高周波進行波位相格子を生ぜしめる手段とを具備し
たことを特徴とする斜周期分極反転を利用した超高速電
気光学偏向器。
媒体で音波の伝送損失が増大し、その利用が困難にな
る。更に数10ＧＨｚ以上では、格子間隔が光半波長以下
となり、回折させるには細か過ぎて利用できなくなる。
さらに、１〜10ＧＨｚ帯では格子間隔（電気波長）がcm
程度に大きくなり、光ビーム断面内に複数個の格子を含
めることが困難となる。このため、この周波数域では電
気進行波位相格子を利用した電気光学ビーム偏向は使え
ない。 【解決手段】 電気光学結晶中を伝搬する光波の見る高
周波印加電界の位相が反転する周期に同期させて、空間
的に電気光学結晶の結晶軸を周期的に反転させる手段
と、疑似的に光波と高周波電界の位相を整合させつつ、
結晶軸反転境界を光波進行方向と斜交差させる手段と、
これにより光波ビームの受ける光位相変調の高周波位相
が光波ビーム断面内で直線的に変化するようにし、等価
的に高周波進行波位相格子を生ぜしめる手段とを具備し
たことを特徴とする斜周期分極反転を利用した超高速電
気光学偏向器。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気光学結晶を用
い、光進行方向には反転周期をもつが、反転軸境界が光
波進行方向とは直交せず、傾き斜交し、光ビーム断面に
複数の反転部が含まれ、ビーム断面各部で変調効果に差
が現れ、単なる位相変調とならずに偏向器として動作す
る斜周期分極反転を利用した超高速電気光学偏向器に関
するものである。本発明の属する技術分野は光エレクト
ロニクス、光情報処理、光通信、光計測、光記録であっ
て、適用できる製品は偏向器、変調器、超高速光ディス
ク読み取り書き込み、高速ＴＶ、光パルス生成器、光周
波数シフタ等である。
い、光進行方向には反転周期をもつが、反転軸境界が光
波進行方向とは直交せず、傾き斜交し、光ビーム断面に
複数の反転部が含まれ、ビーム断面各部で変調効果に差
が現れ、単なる位相変調とならずに偏向器として動作す
る斜周期分極反転を利用した超高速電気光学偏向器に関
するものである。本発明の属する技術分野は光エレクト
ロニクス、光情報処理、光通信、光計測、光記録であっ
て、適用できる製品は偏向器、変調器、超高速光ディス
ク読み取り書き込み、高速ＴＶ、光パルス生成器、光周
波数シフタ等である。
【０００２】
【従来の技術】従来の光ビーム偏向は、低速域ではメカ
ニカルなものが主で電気的、磁気的に駆動される回転
鏡、振動鏡（ガルバノミラー）、回転多面鏡（ポリゴ
ン）がその代表的なものである。また、メカニカルな方
法が使えないメガヘルツ以上の高速域で、最もよく利用
されるのは音響光学偏向器（ＡＯＤ）である。音響光学
偏向器の一例を図１に示す。
ニカルなものが主で電気的、磁気的に駆動される回転
鏡、振動鏡（ガルバノミラー）、回転多面鏡（ポリゴ
ン）がその代表的なものである。また、メカニカルな方
法が使えないメガヘルツ以上の高速域で、最もよく利用
されるのは音響光学偏向器（ＡＯＤ）である。音響光学
偏向器の一例を図１に示す。
【０００３】図１において、１は電気音響トランスデュ
ーサー、２は入射光ビーム、３は音響光学媒質、４は周
波数の掃引が可能な高周波電源、５は超音波によって生
成された進行波位相回折格子、６は音波吸収端を示し、
入射光ビーム２は超音波によって生成された進行波位相
格子５によって、非回折ビーム７と偏向光ビーム（回折
ビーム）８とに分離される。偏向光ビームの偏向方向は
高周波の周波数を変えると変わり、その周波数は入射ビ
ームに比べ高周波周波数だけシフトする。
ーサー、２は入射光ビーム、３は音響光学媒質、４は周
波数の掃引が可能な高周波電源、５は超音波によって生
成された進行波位相回折格子、６は音波吸収端を示し、
入射光ビーム２は超音波によって生成された進行波位相
格子５によって、非回折ビーム７と偏向光ビーム（回折
ビーム）８とに分離される。偏向光ビームの偏向方向は
高周波の周波数を変えると変わり、その周波数は入射ビ
ームに比べ高周波周波数だけシフトする。
【０００４】図１に示すように、電気音響変換トランス
デューサー１を介して、入射光ビーム２が光学的透明体
よりなる音響光学媒質３に音響波（通常は超音波）の進
行波（粗密波）を励振、伝送させ、音響光学効果により
音響波進行波に付随して、音響波波長を周期とする正弦
波状で進行する屈折率の変化を生じさせ、これに基づく
進行波位相回折格子５で光ビームを回折させるものであ
る。位相回折格子５の周期を音響波の周波数を変えるこ
とにより変え、これにより回折角を変えて入射光ビーム
２を偏向している。また、偏向光ビーム８の光周波数は
音響周波数だけ入射光ビームの周波数よりシフトするの
で、音響光学偏向器は偏向器以外にも周波数シフタとし
ても有用である。
デューサー１を介して、入射光ビーム２が光学的透明体
よりなる音響光学媒質３に音響波（通常は超音波）の進
行波（粗密波）を励振、伝送させ、音響光学効果により
音響波進行波に付随して、音響波波長を周期とする正弦
波状で進行する屈折率の変化を生じさせ、これに基づく
進行波位相回折格子５で光ビームを回折させるものであ
る。位相回折格子５の周期を音響波の周波数を変えるこ
とにより変え、これにより回折角を変えて入射光ビーム
２を偏向している。また、偏向光ビーム８の光周波数は
音響周波数だけ入射光ビームの周波数よりシフトするの
で、音響光学偏向器は偏向器以外にも周波数シフタとし
ても有用である。
【０００５】さて、音速は光速に比べ５桁くらい遅いの
で、同じ周波数では音響波の波長、格子の周期は電磁波
の波長に比べ５桁程度短く、従って、例えば電磁波波長
が３ｍの100 ＭＨｚでも音響波長は30マイクロメートル
程度となり光ビームを回折できる程度の細かさになる。
しかし、音響周波数が１ＧＨｚ辺りを超えると、音響光
学媒体で音波の伝送損失が増大し、その利用が困難にな
る。さらに数10ＧＨｚ以上では、格子間隔が光半波長以
下となり、回折させるには細か過ぎて利用できなくな
る。
で、同じ周波数では音響波の波長、格子の周期は電磁波
の波長に比べ５桁程度短く、従って、例えば電磁波波長
が３ｍの100 ＭＨｚでも音響波長は30マイクロメートル
程度となり光ビームを回折できる程度の細かさになる。
しかし、音響周波数が１ＧＨｚ辺りを超えると、音響光
学媒体で音波の伝送損失が増大し、その利用が困難にな
る。さらに数10ＧＨｚ以上では、格子間隔が光半波長以
下となり、回折させるには細か過ぎて利用できなくな
る。
【０００６】図２は電気光学効果によって生成された進
行波位相格子による回折を用いた偏向器の一例を示すも
のである。図２において、２は入力光ビーム、４は高周
波駆動電源、９は電気光学媒質、10は進行波電界、これ
に11の電気進行波誘導位相格子が付随する。12は高周波
電界伝送線路、13は負荷、14はラマンナス回折された光
波を示す。
行波位相格子による回折を用いた偏向器の一例を示すも
のである。図２において、２は入力光ビーム、４は高周
波駆動電源、９は電気光学媒質、10は進行波電界、これ
に11の電気進行波誘導位相格子が付随する。12は高周波
電界伝送線路、13は負荷、14はラマンナス回折された光
波を示す。
【０００７】図２に示すように、音響光学媒質の代わり
に、電気光学媒質９を用い、この媒質内に進行波電界10
を伝送させると、電界に比例した屈折率変化が生じて進
行するので、音響光学偏向器と類似の光偏向器（電気光
学偏向器ＥＯＤ）が構成できる。10ＧＨｚ帯以上では電
気光学媒質９中の電波波長がmm域になるため光ビーム内
に複数個の格子を含むことが可能になり、電気進行波誘
導位相格子11による光波の偏向動作が可能となる。この
ことは、本発明者等の発明に係る特許第2053798 号（特
公平７−89180 号）（電気光学分波装置及びビーム偏向
装置）として特許を得ているものである。これにより、
本発明者等は１スポット／ｐｓの超高速光偏向に成功し
ている。
に、電気光学媒質９を用い、この媒質内に進行波電界10
を伝送させると、電界に比例した屈折率変化が生じて進
行するので、音響光学偏向器と類似の光偏向器（電気光
学偏向器ＥＯＤ）が構成できる。10ＧＨｚ帯以上では電
気光学媒質９中の電波波長がmm域になるため光ビーム内
に複数個の格子を含むことが可能になり、電気進行波誘
導位相格子11による光波の偏向動作が可能となる。この
ことは、本発明者等の発明に係る特許第2053798 号（特
公平７−89180 号）（電気光学分波装置及びビーム偏向
装置）として特許を得ているものである。これにより、
本発明者等は１スポット／ｐｓの超高速光偏向に成功し
ている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、１〜10ＧＨｚ
帯では格子間隔（電気波長）がcm程度に大きくなり、光
ビーム断面内に複数個の格子を含めることが困難とな
る。このため、この周波数域では電気進行波位相格子を
利用した電気光学ビーム偏向は使えない。
帯では格子間隔（電気波長）がcm程度に大きくなり、光
ビーム断面内に複数個の格子を含めることが困難とな
る。このため、この周波数域では電気進行波位相格子を
利用した電気光学ビーム偏向は使えない。
【０００９】以上から、本発明が目的とするギガヘルツ
から数10ＧＨｚの高速域で動作可能な偏向器、周波数シ
フタが得られれば、従来の音響光学偏向器が利用できな
い高速領域をカバーし、さらに本発明者等が以前に発明
した電気光学偏向器のカバーできなかった１〜10ＧＨｚ
域もカバーすることが可能になり、光エレクトロニクス
の技術発展に大きく寄与すると期待される。
から数10ＧＨｚの高速域で動作可能な偏向器、周波数シ
フタが得られれば、従来の音響光学偏向器が利用できな
い高速領域をカバーし、さらに本発明者等が以前に発明
した電気光学偏向器のカバーできなかった１〜10ＧＨｚ
域もカバーすることが可能になり、光エレクトロニクス
の技術発展に大きく寄与すると期待される。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、電気光学結晶
中を伝搬する光波の見る高周波印加電界の位相が反転す
る周期に同期させて、空間的に電気光学結晶の結晶軸を
周期的に反転させる手段と、疑似的に光波と高周波電界
の位相を整合させつつ、結晶軸反転境界を光波進行方向
と斜交差させる手段と、これにより光波ビームの受ける
光位相変調の高周波位相が光波ビーム断面内で直線的に
変化するようにし、等価的に高周波進行波位相格子を生
ぜしめる手段とを具備したことを特徴とする斜周期分極
反転を利用した超高速電気光学偏向器にある。本発明は
更に、前記偏向器は、周波数シフタ機能を併せもつ斜周
期分極反転を利用した超高速電気光学偏向器にある。
中を伝搬する光波の見る高周波印加電界の位相が反転す
る周期に同期させて、空間的に電気光学結晶の結晶軸を
周期的に反転させる手段と、疑似的に光波と高周波電界
の位相を整合させつつ、結晶軸反転境界を光波進行方向
と斜交差させる手段と、これにより光波ビームの受ける
光位相変調の高周波位相が光波ビーム断面内で直線的に
変化するようにし、等価的に高周波進行波位相格子を生
ぜしめる手段とを具備したことを特徴とする斜周期分極
反転を利用した超高速電気光学偏向器にある。本発明は
更に、前記偏向器は、周波数シフタ機能を併せもつ斜周
期分極反転を利用した超高速電気光学偏向器にある。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体例を図３
（ａ），（ｂ）について説明する。図３（ａ），（ｂ）
において、15は入射光ビーム、16は駆動高周波電源、17
は電気光学結晶、18は上部電極、19は出射回折光ビー
ム、20は終端負荷を示す。21は電気光学結晶の結晶軸反
転部（小さいドットをつけた部分）を示す。
（ａ），（ｂ）について説明する。図３（ａ），（ｂ）
において、15は入射光ビーム、16は駆動高周波電源、17
は電気光学結晶、18は上部電極、19は出射回折光ビー
ム、20は終端負荷を示す。21は電気光学結晶の結晶軸反
転部（小さいドットをつけた部分）を示す。
【００１２】本発明の電気光学結晶はその光学軸が等間
隔で周期的に反転されている。光ビームをこの格子と特
定の角度θで斜め交差させ、かつ、ビーム断面内に格子
を複数周期に含むように結晶中を通過させている。また
光ビームの通過する部分に高周波の電界が印加され進行
するように電気光学結晶表面に高周波伝送線路が装荷さ
れている。図３の例では結晶裏面と上面に一対の電極を
つけ、ストリップ線路としているが、コプラナー電極や
そのほか種々のマイクロ波伝送線路も利用できる。高周
波伝送線路の一端23からは高周波電源16からの高周波駆
動電力が供給され他端は無反射負荷20で終端されてい
る。
隔で周期的に反転されている。光ビームをこの格子と特
定の角度θで斜め交差させ、かつ、ビーム断面内に格子
を複数周期に含むように結晶中を通過させている。また
光ビームの通過する部分に高周波の電界が印加され進行
するように電気光学結晶表面に高周波伝送線路が装荷さ
れている。図３の例では結晶裏面と上面に一対の電極を
つけ、ストリップ線路としているが、コプラナー電極や
そのほか種々のマイクロ波伝送線路も利用できる。高周
波伝送線路の一端23からは高周波電源16からの高周波駆
動電力が供給され他端は無反射負荷20で終端されてい
る。
【００１３】進行する高周波電界と光ビームが疑似的に
速度整合をするためには、光進行に伴い、
速度整合をするためには、光進行に伴い、
【数１】 ごとに結晶軸が反転する必要がある。ここで光の群速度
をνg 、電気信号の光進行方向での位相速度をνm 、高
周波の周波数をｆm とする。結晶軸反転境界に直交する
方向に測った結晶軸反転間隔をｈとすれば、光の進行方
向は結晶軸反転境界面に θ＝ sin-1（ｈ／Ｌm ） (2) だけ、傾け斜め交差させることになる。図３の場合では
ビーム断面内で横方向には結晶は 分極反転ピッチ ｄ＝ｈ／cos θ＝Ｌm tan θ (3) ごとに反転しており、Ｌm が(1) 式で決まっていても、
θさえ小さくとれば、ｄをいくらでも小さくとれ、ビー
ム断面内に複数個の格子を含めることが可能になる。
をνg 、電気信号の光進行方向での位相速度をνm 、高
周波の周波数をｆm とする。結晶軸反転境界に直交する
方向に測った結晶軸反転間隔をｈとすれば、光の進行方
向は結晶軸反転境界面に θ＝ sin-1（ｈ／Ｌm ） (2) だけ、傾け斜め交差させることになる。図３の場合では
ビーム断面内で横方向には結晶は 分極反転ピッチ ｄ＝ｈ／cos θ＝Ｌm tan θ (3) ごとに反転しており、Ｌm が(1) 式で決まっていても、
θさえ小さくとれば、ｄをいくらでも小さくとれ、ビー
ム断面内に複数個の格子を含めることが可能になる。
【００１４】本発明の作用、効果を述べる前に、図４に
示される構成の既知の疑似速度整合光位相偏向器の動作
原理について述べる。これは図３においてθ＝90°、ｄ
＝無限大の場合に相当し、結晶軸は光の進行方向にのみ
反転非反転を繰り返すが、ビーム断面内、横方向には周
期的変化はない。
示される構成の既知の疑似速度整合光位相偏向器の動作
原理について述べる。これは図３においてθ＝90°、ｄ
＝無限大の場合に相当し、結晶軸は光の進行方向にのみ
反転非反転を繰り返すが、ビーム断面内、横方向には周
期的変化はない。
【００１５】さて、通常は光の群速度が電気信号の位相
速度に比べ速いので、光波は電気信号をドンドン追い越
して行く、半周期追い越すと最初とは逆位相の電気信号
を見ることになり、それまでの屈折率変化が逆転して、
それまでに受けた位相変調効果が相殺され始め、丁度一
周期分追い越したところでは完全にキャンセルされてし
まう。そこで、半周期分追い越す毎に電気光学結晶軸を
反転しておくと、電気信号の反転分に結晶軸の反転分が
重なり、電界印加による屈折率変化は同相となって、相
互作用長さをいくら長くしても、位相変調効果はキャン
セルされることなく累算される。このような工夫が疑似
速度整合と呼ばれるものである。
速度に比べ速いので、光波は電気信号をドンドン追い越
して行く、半周期追い越すと最初とは逆位相の電気信号
を見ることになり、それまでの屈折率変化が逆転して、
それまでに受けた位相変調効果が相殺され始め、丁度一
周期分追い越したところでは完全にキャンセルされてし
まう。そこで、半周期分追い越す毎に電気光学結晶軸を
反転しておくと、電気信号の反転分に結晶軸の反転分が
重なり、電界印加による屈折率変化は同相となって、相
互作用長さをいくら長くしても、位相変調効果はキャン
セルされることなく累算される。このような工夫が疑似
速度整合と呼ばれるものである。
【００１６】さて、ｔ＝ｔ0 にｚ＝０を出発した光波は
ｚ＝Ｌにはｔ1 ＝ｔ0 ＋Ｌ／νg に着く。一方、光波が
出発時に見た電気信号はｚ＝Ｌにはｔ2 ＝ｔ0 ＋Ｌ／ν
m に着くので、ｚ＝Ｌで光波は電気信号のｔ2 −ｔ1 だ
け時間的に先行した分を見ることになる。この時間差が
電気信号の丁度半周期分になるとすると、 Ｌ／νm −Ｌ／νg ＝１／（２ｆm ） (4) 従って、
ｚ＝Ｌにはｔ1 ＝ｔ0 ＋Ｌ／νg に着く。一方、光波が
出発時に見た電気信号はｚ＝Ｌにはｔ2 ＝ｔ0 ＋Ｌ／ν
m に着くので、ｚ＝Ｌで光波は電気信号のｔ2 −ｔ1 だ
け時間的に先行した分を見ることになる。この時間差が
電気信号の丁度半周期分になるとすると、 Ｌ／νm −Ｌ／νg ＝１／（２ｆm ） (4) 従って、
【数２】 が得られる。このＬの長さのところで結晶の光学軸を反
転すると、光の見る電気信号の位相は反転するが屈折率
変化はｚ＝０での状態と同一になり、変調効果は加算さ
れる。式(1′) は、式(1) のｍ＝０の場合、つまりＬ0
に対応する。またこのＬ0 の奇数倍になったところで初
めて反転させたとしても、そのうちの偶数倍分の長さつ
まり２ｍＬ0 の変調効果はキャンセルして無駄になるが
最後Ｌ0 分は残り、同一の変調効果が得られる。式(1)
はこの場合も含めたより包括的なものである。
転すると、光の見る電気信号の位相は反転するが屈折率
変化はｚ＝０での状態と同一になり、変調効果は加算さ
れる。式(1′) は、式(1) のｍ＝０の場合、つまりＬ0
に対応する。またこのＬ0 の奇数倍になったところで初
めて反転させたとしても、そのうちの偶数倍分の長さつ
まり２ｍＬ0 の変調効果はキャンセルして無駄になるが
最後Ｌ0 分は残り、同一の変調効果が得られる。式(1)
はこの場合も含めたより包括的なものである。
【００１７】以上、ここまでの考えはすでに疑似速度整
合光位相変調器として発表されているものである。この
構造をとることにより、電気信号と光の速度が違うにも
かかわらず長い電気光学結晶を用いた高効率の電気光学
変調器が可能になり、実際本発明者等は、図４の構成
で、現在世界最大の変調指数を得ている。
合光位相変調器として発表されているものである。この
構造をとることにより、電気信号と光の速度が違うにも
かかわらず長い電気光学結晶を用いた高効率の電気光学
変調器が可能になり、実際本発明者等は、図４の構成
で、現在世界最大の変調指数を得ている。
【００１８】本発明では、光波進行方向にはこのような
反転周期をもつが、図４とは異なり、図３のように、反
転境界が光波進行方向とは直交せずに、十分に傾き斜交
している。この結果、光ビーム断面に複数の反転部が含
まれ、ビーム断面各部で変調効果に差が現れ、単なる位
相変調器とならずに偏向器とし動作することになる。
反転周期をもつが、図４とは異なり、図３のように、反
転境界が光波進行方向とは直交せずに、十分に傾き斜交
している。この結果、光ビーム断面に複数の反転部が含
まれ、ビーム断面各部で変調効果に差が現れ、単なる位
相変調器とならずに偏向器とし動作することになる。
【００１９】図３の構造でも光ビーム断面のどの部分も
同じ指数の位相変調器として動作する。しかし、変調の
かかり方はビーム断面横位置（図ではｘ）によって異な
る。相互作用長さが２Ｌ0 の場合について、あるタイミ
ングで入射した光ビームの断面各部における誘導屈折率
変化と位相変化量を図５（ａ），（ｂ）に示す。これか
ら、結果的には位相格子が横１方向にのみ進行している
ことが分かる。格子間隔は横方向（ｘ方向）分極反転ピ
ッチ、つまり、ｄとなり、波長に関係なく小さくできる
ので、従来の音響光学偏向器、電気光学偏向器の実現が
困難な１〜10ＧＨｚは勿論、それ以上の高い周波数帯で
も利用できる適当な周期の進行波位相格子が形成可能に
なる。
同じ指数の位相変調器として動作する。しかし、変調の
かかり方はビーム断面横位置（図ではｘ）によって異な
る。相互作用長さが２Ｌ0 の場合について、あるタイミ
ングで入射した光ビームの断面各部における誘導屈折率
変化と位相変化量を図５（ａ），（ｂ）に示す。これか
ら、結果的には位相格子が横１方向にのみ進行している
ことが分かる。格子間隔は横方向（ｘ方向）分極反転ピ
ッチ、つまり、ｄとなり、波長に関係なく小さくできる
ので、従来の音響光学偏向器、電気光学偏向器の実現が
困難な１〜10ＧＨｚは勿論、それ以上の高い周波数帯で
も利用できる適当な周期の進行波位相格子が形成可能に
なる。
【００２０】図５から、動作が可能なためには最低Ｌ0
の長さの相互作用長さがあればよいことが分かる。ま
た、Ｌ0 、あるいはＬm ごとに反転を続けるとして、相
互作用長さをこの整数倍のＮ倍の長さにすると、位相変
化はＮ倍に深くなり回折効率は上昇することも分かる。
の長さの相互作用長さがあればよいことが分かる。ま
た、Ｌ0 、あるいはＬm ごとに反転を続けるとして、相
互作用長さをこの整数倍のＮ倍の長さにすると、位相変
化はＮ倍に深くなり回折効率は上昇することも分かる。
【００２１】さて、角周波数ωm でｚ方向に位相速度ν
p で進行しているときの正弦波電界Ｅ（ｚ，ｔ）を Ｅ（ｚ，ｔ）＝Ｅm sin 〔ωm （ｔ−ｚ／νp ）＋φ〕 (5) とすれば、図５の例（全長が２Ｌ0 ）の場合には、ｔ＝
ｔ0 に、ｚ＝０に入射した光の受ける位相変化は
p で進行しているときの正弦波電界Ｅ（ｚ，ｔ）を Ｅ（ｚ，ｔ）＝Ｅm sin 〔ωm （ｔ−ｚ／νp ）＋φ〕 (5) とすれば、図５の例（全長が２Ｌ0 ）の場合には、ｔ＝
ｔ0 に、ｚ＝０に入射した光の受ける位相変化は
【数３】 と計算される。なお、ここで Δｋ＝ωm （１／νm −１／ν0 ）＝π／Ｌ0 (7) であり、（δｎ／δＥ）は単位印加電界による電気光学
媒質の屈折率変化量で電気光学媒質固有の値である。
媒質の屈折率変化量で電気光学媒質固有の値である。
【００２２】(6) 式は時間的には角周波数ωで正弦波振
動しつつ、横方向に空間周期２ｄ、速度
動しつつ、横方向に空間周期２ｄ、速度
【数４】 で進行する位相格子となっている。つまり、図３、ある
いは図５の構造が横方向に進行する正弦波位相格子とし
て光ビームを回折する機能を持つことが分かる。なお、
進行方向にＬm で反転を繰り返す場合は(6) 式の代わり
に、
いは図５の構造が横方向に進行する正弦波位相格子とし
て光ビームを回折する機能を持つことが分かる。なお、
進行方向にＬm で反転を繰り返す場合は(6) 式の代わり
に、
【数５】 となり、進行波位相格子の横方向の空間周期、及び横方
向への進行速度はともに１／（２ｍ＋１）になる。
向への進行速度はともに１／（２ｍ＋１）になる。
【００２３】
【発明の効果】光ビーム断面でこのような位相変化を受
けると、周知の音響波により音響光学媒質に誘起される
進行波位相格子による光ビームのラマンナス回折の場合
と同様に、光ビームはラマンナス回折され、複数のビー
ムに方向が分かれて回折される。ｎ次（ｎ＝０，±１，
±２，--- ）の回折ビームの回折角θn 、強度Ｉn 及び
入射ビームに対する周波数シフト量νshift,n は次式で
与えられる。
けると、周知の音響波により音響光学媒質に誘起される
進行波位相格子による光ビームのラマンナス回折の場合
と同様に、光ビームはラマンナス回折され、複数のビー
ムに方向が分かれて回折される。ｎ次（ｎ＝０，±１，
±２，--- ）の回折ビームの回折角θn 、強度Ｉn 及び
入射ビームに対する周波数シフト量νshift,n は次式で
与えられる。
【数６】 周波数シフタ：ｎ＝０以外のどれか１つの回折波をとれ
ばシフト量ｎｆm の周波数シフタになる。
ばシフト量ｎｆm の周波数シフタになる。
【００２４】本発明の装置を偏向器にするには、微小角
なら高周波周波数を変えればよい。一方、帰り線なしで
片方向に大きく偏向する場合には、図６の構成にすると
よい。従来法では直接、進行波高周波電界により進行波
位相格子を誘起したが、本発明では結晶軸反転を用いて
等価的に進行波位相格子を生成している点に新規特徴が
ある。
なら高周波周波数を変えればよい。一方、帰り線なしで
片方向に大きく偏向する場合には、図６の構成にすると
よい。従来法では直接、進行波高周波電界により進行波
位相格子を誘起したが、本発明では結晶軸反転を用いて
等価的に進行波位相格子を生成している点に新規特徴が
ある。
【００２５】図６において、15は入力光信号で、この入
力光信号15が電気光学結晶17の進行波位相格子５に入射
し、ここで結晶軸反転させて等価的に進行波位相格子を
生成し、次のフーリエ変換レンズ24、空間変調器25及び
フーリエ変換レンズ26を介してスクリーン27に投影する
のである。
力光信号15が電気光学結晶17の進行波位相格子５に入射
し、ここで結晶軸反転させて等価的に進行波位相格子を
生成し、次のフーリエ変換レンズ24、空間変調器25及び
フーリエ変換レンズ26を介してスクリーン27に投影する
のである。
【００２６】本発明の装置を変調器にするには、回折効
率は(10)式から分かるように、位相変化量に依存する。
従って駆動高周波電力を変化させ、印加電界強度を変え
ることにより、回折光（ｎ≠０）、非回折光（ｎ＝０）
のいずれも強度が変調され、光変調器として利用でき
る。
率は(10)式から分かるように、位相変化量に依存する。
従って駆動高周波電力を変化させ、印加電界強度を変え
ることにより、回折光（ｎ≠０）、非回折光（ｎ＝０）
のいずれも強度が変調され、光変調器として利用でき
る。
【図１】図１は従来の電気音響変換トランスデューサー
を介して、音響光学媒質に音響波の進行波を励振、伝送
させ、音響波波長を周期とする正弦波状で進行する屈折
率の変化を生じさせ、これに基づく進行波位相回折格子
で光ビームを回折させる態様の説明図である。
を介して、音響光学媒質に音響波の進行波を励振、伝送
させ、音響波波長を周期とする正弦波状で進行する屈折
率の変化を生じさせ、これに基づく進行波位相回折格子
で光ビームを回折させる態様の説明図である。
【図２】図２は従来の電気光学効果によって生成された
進行波位相格子による回折を用いた偏向器の一例を示す
図である。
進行波位相格子による回折を用いた偏向器の一例を示す
図である。
【図３】図３（ａ），（ｂ）は本発明の斜周期分極反転
を利用した超高速電気光学偏向器の原理説明用図であ
る。
を利用した超高速電気光学偏向器の原理説明用図であ
る。
【図４】図４は既知の疑似速度整合光位相変調器の動作
原理の説明図である。
原理の説明図である。
【図５】図５（ａ），（ｂ）は本発明の光学偏向の動作
原理説明用図である。
原理説明用図である。
【図６】図６は本発明の原理を電気光学偏向器にする場
合の動作原理説明用図である。
合の動作原理説明用図である。
１ 電気音響トランスデューサー ２ 入射光ビーム ３ 音響光学媒質 ４ 周波数の掃引が可能な高周波電源 ５ 超音波によって生成された進行波位相格子 ６ 音波吸収端 ７ 非回折ビーム ８ 偏向ビーム（回折ビーム） ９ 電気光学媒質 １０ 進行波電界 １１ 電気進行波誘導位相格子 １２ 高周波電界伝送線路 １３ 負荷 １４ ラマンナス回折された光波 １５ 入射光ビーム（入射光信号） １６ 駆動高周波電源 １７ 電気光学結晶 １８ 上部電極 １９ 出射回折光ビーム ２０ 終端負荷 ２１ 電気光学結晶の結晶軸反転部 ２２ 下部電極 ２３ 高周波伝送線路の一端 24, 26 フーリエ変換レンズ ２５ 空間変調器 ２７ スクリーン ２８ 被変調光
Claims (2)
- 【請求項１】 電気光学結晶中を伝搬する光波の見る高
周波印加電界の位相が反転する周期に同期させて、空間
的に電気光学結晶の結晶軸を周期的に反転させる手段
と、疑似的に光波と高周波電界の位相を整合させつつ、
結晶軸反転境界を光波進行方向と斜交差させる手段と、
これにより光波ビームの受ける光位相変調の高周波位相
が光波ビーム断面内で直線的に変化するようにし、等価
的に高周波進行波位相格子を生ぜしめる手段とを具備し
たことを特徴とする斜周期分極反転を利用した超高速電
気光学偏向器。 - 【請求項２】 前記偏向器は、周波数シフタ機能を併せ
もつ請求項１記載の斜周期分極反転を利用した超高速電
気光学偏向器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23624896A JP2802366B2 (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 斜周期分極反転を利用した超高速電気光学偏向器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23624896A JP2802366B2 (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 斜周期分極反転を利用した超高速電気光学偏向器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1083001A true JPH1083001A (ja) | 1998-03-31 |
| JP2802366B2 JP2802366B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=16997980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23624896A Expired - Lifetime JP2802366B2 (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 斜周期分極反転を利用した超高速電気光学偏向器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2802366B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010152214A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 光変調器 |
| JP2010152212A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 光変調器 |
| JP2010152213A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 光変調器 |
| US8175422B2 (en) | 2008-12-26 | 2012-05-08 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Optical modulator |
| WO2013024818A1 (ja) * | 2011-08-15 | 2013-02-21 | 国立大学法人大阪大学 | 周波数シフタおよび周波数シフト方法 |
| US9007677B2 (en) | 2012-09-24 | 2015-04-14 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Wavelength conversion element and manufacturing method thereof |
-
1996
- 1996-09-06 JP JP23624896A patent/JP2802366B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010152214A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 光変調器 |
| JP2010152212A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 光変調器 |
| JP2010152213A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 光変調器 |
| US8175422B2 (en) | 2008-12-26 | 2012-05-08 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Optical modulator |
| WO2013024818A1 (ja) * | 2011-08-15 | 2013-02-21 | 国立大学法人大阪大学 | 周波数シフタおよび周波数シフト方法 |
| US9007677B2 (en) | 2012-09-24 | 2015-04-14 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Wavelength conversion element and manufacturing method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2802366B2 (ja) | 1998-09-24 |
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