JPH1090733A - Light control method and its device - Google Patents

Light control method and its device

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JPH1090733A
JPH1090733A JP23931496A JP23931496A JPH1090733A JP H1090733 A JPH1090733 A JP H1090733A JP 23931496 A JP23931496 A JP 23931496A JP 23931496 A JP23931496 A JP 23931496A JP H1090733 A JPH1090733 A JP H1090733A
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control
signal light
optical
signal
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Norio Tanaka
教雄 田中
Shigeru Takarada
茂 宝田
Hiromitsu Yanagimoto
宏光 柳本
Masakatsu Kai
正勝 甲斐
Ichiro Ueno
一郎 上野
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Dainichiseika Color and Chemicals Mfg Co Ltd
Victor Company of Japan Ltd
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Dainichiseika Color and Chemicals Mfg Co Ltd
Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To extract a photo responsiveness of ample magnitude and speed from a photo responsive optical element with a good reproducibility. SOLUTION: Light sources 1, 2 emit control light and signal light respectively. These kinds of light are converged by a condenser lens 7 to irradiate an optical cell 8 packed with photo responsive liquid composition, only the signal light is detected by a photodetector 22 through a light receiving lens 9 and a wavelength selection transmission filter 20. The on/off action of the control light increases/decreases reversibly the transmission factor and/or refractivity of the signal light to realize the intensity modulation of the signal light. By setting the numeral aperture of the light receiving lens 9 at a value substantially smaller than that of the condenser lens 7, the light response of ample magnitude and photo responsiveness can be extracted from a light responsive liquid composition including a dyestuff packed in the optical cell 8.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光通信、光
情報処理などの光エレクトロニクスおよびフォトニクス
の分野において有用な、液状の光応答性組成物を充填し
た光学セルを用いる光制御方法および光制御装置に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light control method and a light control method using an optical cell filled with a liquid photoresponsive composition, which is useful in the fields of optoelectronics and photonics such as optical communication and optical information processing. It concerns the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】超高速情報伝達・処理を目的として、光
の多重性、高密度性に着目した光エレクトロニクスおよ
びフォトニクスの分野において、光学材料または光学組
成物を加工して作成した光学素子に光を照射することで
引き起こされる透過率や屈折率の変化を利用して、電子
回路技術を用いずに、光の強度(振幅)または周波数
(波長)を変調しようとする光・光制御方法の研究開発
が盛んに進められている。また、光の特徴を活かして、
並列光論理演算や画像処理を行おうとする場合、光ビー
ム(光線束)の断面に光強度分布変化など、何等かの変
調を行うための「空間光変調器」が極めて重要であり、
ここへも光・光制御方法の適用が期待される。
2. Description of the Related Art In the field of optoelectronics and photonics, which focus on the multiplexing and high density of light for the purpose of transmitting and processing information at an ultra-high speed, light is applied to an optical element prepared by processing an optical material or an optical composition. Of light / light control method that modulates light intensity (amplitude) or frequency (wavelength) without using electronic circuit technology, using changes in transmittance and refractive index caused by irradiating light Development is underway. Also, taking advantage of the characteristics of light,
When parallel optical logic operation or image processing is to be performed, a "spatial light modulator" for performing some type of modulation, such as a change in light intensity distribution, on a cross section of a light beam (ray bundle) is extremely important.
Here too, the application of the light / light control method is expected.

【0003】光・光制御方法への応用が期待される現象
としては可飽和吸収、非線形屈折、フォトリフラクティ
ブ効果などの非線形光学効果、およびフォトクロミック
現象が広く注目を集めている。
As phenomena that are expected to be applied to light / light control methods, saturable absorption, nonlinear refraction, nonlinear optical effects such as photorefractive effects, and photochromic phenomena have attracted widespread attention.

【0004】一方、第一の波長帯域の光で励起された分
子が、分子構造の変化を伴わずに、第一の波長帯域とは
異なる第二の波長帯域において新たに光吸収を起こす現
象も知られており、これを「励起状態吸収」または「誘
導吸収」、あるいは「過渡吸収」と呼ぶことができる。
[0004] On the other hand, there is a phenomenon that molecules excited by light in the first wavelength band newly absorb light in a second wavelength band different from the first wavelength band without changing the molecular structure. It is known and can be referred to as "excited state absorption" or "induced absorption" or "transient absorption".

【0005】励起状態吸収の応用を試みた例としては、
例えば、特開昭53−137884号公報に、ポルフィ
リン系化合物と電子受容体を含んだ溶液または固体に対
して波長の異なる少なくとも二種類の光線を照射し、こ
の照射により一方の波長の光線が有する情報を他方の光
線の波長に移すような光変換方法が開示されている。ま
た、特開昭55−100503号公報および特開昭55
−108603号公報にはポルフィリン誘導体などの有
機化合物の基底状態と励起状態の間の分光スペクトルの
差を利用し、励起光の時間的な変化に対応して伝搬光を
選択するような機能性の液体コア型光ファイバーが開示
されている。また、特開昭63−89805号公報には
光によって励起された三重項状態から更に上位の三重項
状態への遷移に対応する吸収を有するポルフィリン誘導
体などの有機化合物をコア中に含有しているプラスチッ
ク光ファイバーが開示されている。また、特開昭63−
236013号公報にはクリプトシアニンなどのシアニ
ン色素の結晶に第一の波長の光を照射して分子を光励起
した後、第一の波長とは異なる第二の波長の光を前記分
子に照射し、第一の波長の光による光励起状態によって
第二の波長の光の透過または反射をスイッチングするよ
うな光機能素子が開示されている。また、特開昭64−
73326号公報にはポルフィリン誘導体などの光誘起
電子移動物質をマトリックス材料中に分散した光変調媒
体に第一および第二の波長の光を照射して、分子の励起
状態と基底状態の間の吸収スペクトルの差を利用して光
変調するような光信号変調媒体が開示されている。
[0005] Examples of applications of excited state absorption include:
For example, JP-A-53-137888 discloses that a solution or a solid containing a porphyrin-based compound and an electron acceptor is irradiated with at least two kinds of light beams having different wavelengths, and this irradiation causes a light beam having one wavelength to have. A light conversion method is disclosed that transfers information to the wavelength of the other light beam. Also, JP-A-55-100503 and JP-A-55-150503
Japanese Patent Application Laid-Open No. 108603/1993 discloses a method of selecting a propagating light in response to a temporal change of excitation light by utilizing a difference in a spectrum between a ground state and an excited state of an organic compound such as a porphyrin derivative. A liquid core optical fiber is disclosed. JP-A-63-89805 discloses that a core contains an organic compound such as a porphyrin derivative having an absorption corresponding to a transition from a triplet state excited by light to a higher triplet state. A plastic optical fiber is disclosed. Also, JP-A-63-
No. 236013 discloses that after irradiating a crystal of a cyanine dye such as cryptocyanine with light of a first wavelength to optically excite a molecule, the molecule is irradiated with light of a second wavelength different from the first wavelength, There is disclosed an optical functional device that switches transmission or reflection of light of a second wavelength according to a state of light excitation by light of a first wavelength. Also, Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 73326 discloses that a light modulation medium in which a photoinduced electron transfer material such as a porphyrin derivative is dispersed in a matrix material is irradiated with light of first and second wavelengths to absorb molecules between an excited state and a ground state. An optical signal modulation medium that modulates light using a difference in spectrum has been disclosed.

【0006】これら従来技術で用いられている光学装置
の構成としては、特開昭55−100503号公報、特
開昭55−108603号公報、および特開昭63−8
9805号公報には伝搬光の伝播する光ファイバーを励
起光の光源(例えばフラッシュランプ)の周囲に巻きつ
けるような装置構成が開示されており、特開昭53−1
37884号公報および特開昭64−73326号公報
には光応答性光学素子内部の信号光に相当する光の伝播
している部分全体に信号光の光路とは別の方向から制御
光に相当する光を収束させることなくむしろ投射レンズ
などの手段によって発散させて照射するような装置構成
が開示されている。
The configurations of the optical devices used in these prior arts are described in JP-A-55-100503, JP-A-55-108603, and JP-A-63-8.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9805 discloses a device configuration in which an optical fiber through which a propagating light propagates is wound around a light source of an excitation light (for example, a flash lamp).
Japanese Patent No. 37884 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-73326 disclose control light from a direction different from the optical path of the signal light over the entire propagation portion of the light corresponding to the signal light inside the photoresponsive optical element. There is disclosed an apparatus configuration in which light is not converged but rather is diverged and irradiated by means such as a projection lens.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来技術においては、実用に足りる大きさの透過
率変化または屈折率変化(光応答)を引き起こすために
は非常に高密度の光パワーを必要としたり、光照射に対
する応答が遅かったり、光応答材料の耐久性が低かった
りするため、実用に至るものは未だ得られていないのが
現状である。
However, in the prior art described above, a very high-density optical power is required in order to cause a practically large change in transmittance or refractive index (light response). At present, there is no material that can be practically used because it is required, the response to light irradiation is slow, or the durability of the light-responsive material is low.

【0008】本出願人は、上記従来技術の有する課題を
解消し、できる限り低い光パワーで充分な大きさおよび
速度の光応答を光応答性の光学素子から引き出すような
光制御方法および光制御装置に関する発明(特願平7−
25618号、8−151133号)および光応答性材
料に関する発明(特願平7−58413号、7−584
14号)を提案した。
The present applicant has solved the above-mentioned problems of the prior art, and has developed a light control method and a light control in which a light response of a sufficient magnitude and speed is obtained from a light-responsive optical element with a light power as low as possible. Invention related to device (Japanese Patent Application No. Hei 7-
Nos. 25618 and 8-151133) and inventions relating to photoresponsive materials (Japanese Patent Application Nos. 7-58413 and 7-584).
No. 14).

【0009】本発明は、上記課題を解決し、更に、上記
本出願人の上記出願を一層改良した、光応答を充分な大
きさで再現性良く得るための光制御方法および光制御装
置を提供することを目的とする。
The present invention solves the above problems, and further provides a light control method and a light control device for obtaining a light response with a sufficient size and good reproducibility, further improving the above-mentioned application of the present applicant. The purpose is to do.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願の請求項1記載の発明に係る光制御方法は、液
状の光応答性組成物を充填した光学セルに、前記光応答
性組成物が感応する波長の制御光を照射し、制御光とは
異なる波長帯域にある信号光の透過率および/または屈
折率を可逆的に変化させることにより前記光学セルを透
過する前記信号光の強度変調および/または光束密度変
調を行う光制御方法であって、前記制御光および前記信
号光を各々収束させて前記光学セルへ照射し、かつ、前
記制御光および前記信号光のそれぞれの焦点近傍の光子
密度が最も高い領域が前記光学セル内の前記光応答性組
成物中において互いに重なり合うように、前記制御光お
よび前記信号光の光路をそれぞれ配置したことを特徴と
する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a light control method comprising the steps of: providing an optical cell filled with a liquid photoresponsive composition with the photoresponsive; The composition is irradiated with a control light having a wavelength sensitive to the composition, and the signal light transmitted through the optical cell is reversibly changed by changing the transmittance and / or the refractive index of the signal light in a wavelength band different from the control light. An optical control method for performing intensity modulation and / or light flux density modulation, wherein the control light and the signal light are respectively converged and radiated to the optical cell, and near the respective focal points of the control light and the signal light. The optical paths of the control light and the signal light are arranged such that the regions having the highest photon density overlap each other in the photoresponsive composition in the optical cell.

【0011】更に、上記目的を達成するために、本願の
請求項2記載の発明に係る光制御方法は、請求項1記載
の光制御方法において、前記制御光および前記信号光を
前記光学セル中において実質的に同一光路で伝搬させる
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a light control method according to a second aspect of the present invention is the light control method according to the first aspect, wherein the control light and the signal light are transmitted through the optical cell. Is characterized in that the light is propagated in substantially the same optical path.

【0012】更に、上記目的を達成するために、本願の
請求項3記載の発明に係る光制御方法は、請求項1また
は2記載の光制御方法において、前記光学セル中の前記
光応答性組成物を透過した後、発散していく信号光光線
束のうち、前記強度変調および/または光束密度変調を
強く受けた領域の信号光光線束を分別して取り出すこと
を特徴とする。
Further, in order to achieve the above object, a light control method according to a third aspect of the present invention is the light control method according to the first or second aspect, wherein the light responsive composition in the optical cell is provided. After passing through the object, the signal light beam in a region which has been strongly subjected to the intensity modulation and / or the light beam density modulation is separated and extracted from the diverging signal light beam.

【0013】更に、上記目的を達成するために、本願の
請求項4記載の発明に係る光制御方法は、請求項1また
は2記載の光制御方法において、前記光学セル中の前記
光応答性組成物を透過した後、発散していく信号光光線
束を、前記信号光光線束の発散角度よりも小さい角度範
囲(開口角)で取り出すことによって、前記強度変調お
よび/または光束密度変調を強く受けた領域の信号光光
線束を分別して取り出すことを特徴とする。
Further, in order to achieve the above object, a light control method according to a fourth aspect of the present invention is the light control method according to the first or second aspect, wherein the light responsive composition in the optical cell is provided. After passing through the object, the divergent signal light beam is taken out in an angle range (opening angle) smaller than the divergence angle of the signal light beam, thereby receiving the intensity modulation and / or the light beam density modulation strongly. And separating and extracting the signal light beam in the region.

【0014】更に、上記目的を達成するために、本願の
請求項5記載の発明に係る光制御方法は、請求項1から
4のいずれか記載の光制御方法において、前記制御光お
よび前記信号光のそれぞれの焦点位置と前記光学セルと
の位置関係を変化させることにより、前記制御光の照射
によって、前記光学セルを透過した前記信号光の見かけ
の強度が減少する方向の光応答と、前記信号光の見かけ
の強度が増大する光応答との、どちらか一方を選択して
取り出すことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a light control method according to a fifth aspect of the present invention is the light control method according to any one of the first to fourth aspects, wherein the control light and the signal light are provided. By changing the positional relationship between the respective focal positions and the optical cell, the irradiation of the control light reduces the apparent response of the signal light transmitted through the optical cell in a direction in which the apparent intensity of the signal light decreases, and the signal It is characterized in that one of the light response and the light response in which the apparent intensity of light increases is selected and extracted.

【0015】更に、上記目的を達成するために、本願の
請求項6記載の発明に係る光制御方法は、請求項1から
5のいずれか記載の光制御方法において、前記液状光応
答性組成物が色素を含有することを特徴とする。
Furthermore, in order to achieve the above object, a light control method according to the invention of claim 6 of the present application is the light control method according to any one of claims 1 to 5, wherein Contains a dye.

【0016】更に、上記目的を達成するために、本願の
請求項7記載の発明に係る光制御装置は、液状の光応答
性組成物を充填した光学セルに、前記光応答性組成物が
感応する波長の制御光を照射し、制御光とは異なる波長
帯域にある信号光の透過率および/または屈折率を可逆
的に増減させることにより前記光学セルを透過する前記
信号光の強度変調および/または光束密度変調を行う光
制御方法に用いられる光制御装置であって、前記制御光
および前記信号光を各々収束させる収束手段を有し、収
束された前記制御光および前記信号光のそれぞれの焦点
近傍の光子密度が最も高い領域が互いに重なり合うよう
に、前記制御光および前記信号光の光路をそれぞれ配置
し、かつ、前記光学セル内の前記液状光応答性組成物
は、収束された前記制御光および前記信号光のそれぞれ
の焦点近傍の光子密度が最も高い領域が互いに重なり合
う位置に配置されていることを特徴とする。
Further, in order to achieve the above object, a light control device according to the invention of claim 7 of the present application provides a light control device in which an optical cell filled with a liquid photoresponsive composition is sensitive. Control light having a wavelength different from that of the control light, and by reversibly increasing or decreasing the transmittance and / or the refractive index of the signal light in a wavelength band different from the control light, the intensity of the signal light transmitted through the optical cell and / or Or a light control device used in a light control method for performing light flux density modulation, wherein the light control device includes converging means for converging the control light and the signal light, respectively, and focuses each of the converged control light and the signal light. The control light and the optical path of the signal light are respectively arranged so that the regions having the highest photon densities in the vicinity overlap each other, and the liquid photoresponsive composition in the optical cell is the converged liquid photoresponsive composition. Wherein the region of highest photon density in each of the vicinity of the focal point of the control light and the signal light is disposed in overlapping positions.

【0017】更に、上記目的を達成するために、本願の
請求項8記載の発明に係る光制御装置は、請求項7記載
の光制御装置において、前記制御光および前記信号光が
前記光学セル中において実質的に同一光路で伝搬するよ
うな光路配置を有することを特徴とする。
Further, in order to achieve the above object, a light control device according to the invention of claim 8 of the present application is the light control device according to claim 7, wherein the control light and the signal light are in the optical cell. Is characterized by having an optical path arrangement that propagates in substantially the same optical path.

【0018】更に、上記目的を達成するために、本願の
請求項9記載の発明に係る光制御装置は、請求項7また
は8記載の光制御装置において、前記光学セル中の前記
光応答性組成物を透過した後、発散していく信号光光線
束のうち、前記強度変調および/または光束密度変調を
強く受けた領域の信号光光線束を分別して取り出す手段
を有することを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a light control apparatus according to the ninth aspect of the present invention, wherein the light responsive composition in the optical cell is provided. It is characterized by having a means for separating and extracting the signal light beam bundle in the region that has been subjected to the intensity modulation and / or the light beam density modulation out of the divergent signal light beam bundles after passing through the object.

【0019】更に、上記目的を達成するために、本願の
請求項10記載の発明に係る光制御装置は、請求項9記
載の光制御装置において、前記強度変調および/または
光束密度変調を強く受けた領域の信号光光線束を分別し
て取り出す手段として、前記光学セルへ前記信号光を収
束させて入射させる際に用いた収束手段の開口数よりも
小さい開口数の収束手段を用いることを特徴とする。
Further, in order to achieve the above object, a light control device according to a tenth aspect of the present invention, in the light control device according to the ninth aspect, strongly receives the intensity modulation and / or the light flux density modulation. As a means for separating and extracting the signal light beam flux in the region where the signal light is converged, the converging means having a numerical aperture smaller than the numerical aperture of the converging means used when the signal light is converged and incident on the optical cell. I do.

【0020】更に、上記目的を達成するために、本願の
請求項11記載の発明に係る光制御装置は、請求項9記
載の光制御装置において、前記強度変調および/または
光束密度変調を強く受けた領域の信号光光線束を分別し
て取り出す手段として、絞りを用いることを特徴とす
る。
Further, in order to achieve the above object, a light control device according to an eleventh aspect of the present invention, in the light control device according to the ninth aspect, strongly receives the intensity modulation and / or the light flux density modulation. An aperture is used as a means for separating and extracting the signal light beam bundle in the region where the light beam has separated.

【0021】更に、上記目的を達成するために、本願の
請求項12記載の発明に係る光制御装置は、請求項7か
ら11のいずれか記載の光制御装置において、前記制御
光および前記信号光のそれぞれの焦点位置と前記光学セ
ルとの位置関係を変化させる移動手段を有し、前記移動
手段を用いることによって、前記制御光および前記信号
光のそれぞれの焦点位置と前記光学セルとの位置関係を
変化させることにより、前記制御光の照射によって前記
光学セルを透過した前記信号光の見かけの強度が減少す
る方向の光応答と、前記信号光の見かけの強度が増大す
る光応答との、どちらか一方を選択して取り出すことを
特徴とす。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an optical control device according to the twelfth aspect of the present invention, wherein the control light and the signal light are provided. Moving means for changing the positional relationship between each of the focal positions and the optical cell, and by using the moving means, the positional relationship between the respective focal positions of the control light and the signal light and the optical cell. By changing, the optical response in the direction in which the apparent intensity of the signal light transmitted through the optical cell by the irradiation of the control light decreases, and the optical response in which the apparent intensity of the signal light increases. It is characterized in that either one is selected and taken out.

【0022】更に、上記目的を達成するために、本願の
請求項13記載の発明に係る光制御装置は、請求項7か
ら12のいずれか記載の光制御装置において、前記光学
セル中の前記光応答性組成物を透過してきた信号光と制
御光の混合光を、信号光と制御光とに分離する手段を有
することを特徴とする。
Further, in order to achieve the above object, a light control device according to a thirteenth aspect of the present invention is the light control device according to any one of the seventh to twelfth aspects, wherein It is characterized by having means for separating mixed light of control light and signal light transmitted through the responsive composition into signal light and control light.

【0023】更に、上記目的を達成するために、本願の
請求項14記載の発明に係る光制御装置は、請求項7か
ら13のいずれか記載の光制御装置において、前記制御
光および前記信号光を各々収束させる前記収束手段、お
よび/または、前記光学セル中の前記光応答性組成物を
透過した後、発散していく信号光光線束のうち、前記強
度変調および/または光束密度変調を強く受けた領域の
信号光光線束を分別して取り出す手段、および/また
は、前記光学セル中の前記光応答性組成物を透過してき
た信号光と制御光の混合光を、信号光と制御光とに分離
する手段が、前記光学セルに組み込まれた構造を有する
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a light control device according to a fourteenth aspect of the present invention is the light control device according to any one of the seventh to thirteenth aspects, wherein the control light and the signal light are different from each other. And / or the intensity modulation and / or the density modulation of the divergent signal light beams after passing through the photoresponsive composition in the optical cell. Means for separating and extracting the signal light beam bundle in the received area, and / or converting the mixed light of the signal light and the control light transmitted through the photoresponsive composition in the optical cell into the signal light and the control light The means for separating has a structure incorporated in the optical cell.

【0024】更に、上記目的を達成するために、本願の
請求項15記載の発明に係る光制御装置は、請求項7か
ら14のいずれか記載の光制御装置において、前記液状
光応答性組成物が揮発性溶剤を含有することを特徴とす
る。
Further, in order to achieve the above object, a light control device according to the invention of claim 15 of the present application is the light control device according to any one of claims 7 to 14, wherein the liquid photoresponsive composition is Contains a volatile solvent.

【0025】更に、上記目的を達成するために、本願の
請求項16記載の発明に係る光制御装置は、請求項7か
ら15のいずれか記載の光制御装置において、前記液状
光応答性組成物が色素を含有することを特徴とする。
Furthermore, in order to achieve the above object, a light control device according to the invention of claim 16 of the present application is the light control device according to any one of claims 7 to 15, wherein the liquid photoresponsive composition is Contains a dye.

【0026】[光応答性組成物、信号光の波長帯域、お
よび制御光の波長帯域の組み合せ]本発明の光制御方法
で利用される光応答性組成物、信号光の波長帯域、およ
び制御光の波長帯域は、これらの組み合わせとして、使
用目的に応じて適切な組み合わせを選定し用いることが
できる。
[Combination of Photoresponsive Composition, Signal Light Wavelength Band, and Control Light Wavelength Band] The photoresponsive composition, signal light wavelength band, and control light used in the light control method of the present invention. As the combination of these wavelength bands, an appropriate combination can be selected and used depending on the purpose of use.

【0027】具体的な設定手順としては、例えば、ま
ず、使用目的に応じて信号光の波長ないし波長帯域を決
定し、これを制御するのに最適な光応答性組成物と制御
光の波長の組み合わせを選定すれば良い。または、使用
目的に応じて信号光と制御光の波長の組み合わせを決定
してから、この組み合わせに適した光応答性組成物を選
定すれば良い。
As a specific setting procedure, for example, first, the wavelength or the wavelength band of the signal light is determined according to the purpose of use, and the optimal photoresponsive composition for controlling the wavelength and the wavelength of the control light are determined. A combination can be selected. Alternatively, after determining the combination of the wavelengths of the signal light and the control light according to the purpose of use, a photoresponsive composition suitable for this combination may be selected.

【0028】本発明で用いられる液状の光応答性組成物
の組成、および前記光応答性組成物を充填した光学セル
中を伝播する信号光および制御光の光路長については、
これらの組み合わせとして、光学セルを透過する制御光
および信号光の透過率を基準にして設定することができ
る。例えば、まず、光応答性組成物の組成の内、少なく
とも制御光あるいは信号光を吸収する成分の濃度を決定
し、次いで、光学セルを透過する制御光および信号光の
透過率が特定の値になるよう光学セル中を伝播する信号
光および制御光の光路長を設定することができる。また
は、まず、例えば装置設計上の必要に応じて、光路長を
特定の値に設定した後、光学セルを透過する制御光およ
び信号光の透過率が特定の値になるよう光応答性組成物
の組成を調整することができる。
With respect to the composition of the liquid photoresponsive composition used in the present invention, and the optical path lengths of signal light and control light propagating in an optical cell filled with the photoresponsive composition,
These combinations can be set based on the transmittance of control light and signal light transmitted through the optical cell. For example, first, of the composition of the photoresponsive composition, at least the concentration of a component absorbing the control light or the signal light is determined, and then the transmittance of the control light and the signal light passing through the optical cell reaches a specific value. It is possible to set the optical path lengths of the signal light and the control light propagating in the optical cell. Or, first, for example, if necessary in the device design, after setting the optical path length to a specific value, the photoresponsive composition so that the transmittance of control light and signal light transmitted through the optical cell is a specific value Can be adjusted.

【0029】本発明は、できる限り低い光パワーで充分
な大きさおよび速度の光応答を、液状の光応答性組成物
を充填した光学セルから引出すような光制御方法および
光制御装置を提供することを目的としているが、この目
的を達成するために最適な、光学セルを透過する制御光
および信号光の透過率の値は、それぞれ、次に示す通り
である。
The present invention provides a light control method and a light control device which can derive a light response of a sufficient magnitude and speed with a light power as low as possible from an optical cell filled with a liquid photoresponsive composition. The optimal values of the transmittances of the control light and the signal light that pass through the optical cell to achieve this purpose are as follows.

【0030】本発明の光制御方法および光制御装置で
は、光学セルを伝播する制御光の透過率が90%以下に
なるよう光応答性組成物中の光吸収成分の濃度および存
在状態の制御、光路長の設定を行うことが好適である。
In the light control method and the light control device of the present invention, the control of the concentration and the state of the light absorbing component in the photoresponsive composition so that the transmittance of the control light propagating through the optical cell is 90% or less. It is preferable to set the optical path length.

【0031】ここで、制御光の照射によって信号光の透
過率が減少する方向の光応答を利用しようとする場合、
制御光を照射しない状態において、光学セルを伝播する
信号光の透過率が少なくとも10%以上になるよう光応
答性組成物中の光吸収成分の濃度および存在状態の制
御、光路長の設定を行うことが好適である。
Here, when an attempt is made to use the optical response in the direction in which the transmittance of the signal light decreases due to the irradiation of the control light,
In the state where control light is not irradiated, control is performed on the concentration and existence state of the light absorbing component in the photoresponsive composition and the setting of the optical path length so that the transmittance of the signal light propagating through the optical cell is at least 10% or more. Is preferred.

【0032】[光学セル]本発明で用いられる光学セル
は、液状の光応答性組成物を保持する機能、および液状
の光応答性組成物に実効的に形態を付与する機能を有
し、更に、収束されて照射される信号光および制御光を
受光して前記光応答性組成物へ前記信号光および前記制
御光を伝搬させる機能、および前記光応答性組成物を透
過した後、発散していく前記信号光を伝搬させて出射す
る機能を有するものである。
[Optical Cell] The optical cell used in the present invention has a function of holding a liquid photoresponsive composition and a function of effectively giving a form to the liquid photoresponsive composition. A function of receiving the converged and irradiated signal light and control light and transmitting the signal light and the control light to the photoresponsive composition, and after passing through the photoresponsive composition, diverging It has the function of propagating and emitting the signal light.

【0033】本発明で用いられる光学セルの形態は外部
形態と内部形態に大別される。
The form of the optical cell used in the present invention is roughly classified into an external form and an internal form.

【0034】光学セルの外部形態は、本発明の光制御装
置の構成に応じて、板状、直方体状、円柱状、半円柱
状、四角柱状、三角柱状、などの形状のものが用いられ
る。
The external form of the optical cell may be a plate, a rectangular parallelepiped, a column, a semi-column, a quadratic column, a triangular column, or the like depending on the configuration of the light control device of the present invention.

【0035】光学セルの内部形態とは、すなわち、液状
の光応答性組成物を充填するための空洞の形態であり、
液状の光応答性組成物に、実効的に形態を付与するもの
である。本発明の光制御装置の構成に応じて、光学セル
の内部形態は、具体的には、例えば、薄膜、厚膜、板
状、直方体状、円柱状、半円柱状、四角柱状、三角柱
状、凸レンズ状、凹レンズ状、などの中から適宜選択す
ることができる。
The internal form of the optical cell is a form of a cavity for filling the liquid photoresponsive composition,
It effectively imparts a form to the liquid photoresponsive composition. Depending on the configuration of the light control device of the present invention, the internal form of the optical cell, specifically, for example, a thin film, a thick film, a plate, a rectangular parallelepiped, a column, a semi-column, a quadrangular prism, a triangular prism, It can be appropriately selected from a convex lens shape, a concave lens shape, and the like.

【0036】光学セルの構成および材質は、下記の要件
を満たすものであれば任意のものを使用することができ
る。
As the structure and material of the optical cell, any material can be used as long as it satisfies the following requirements.

【0037】(1)上記のような外部形態および内部形
態を、使用条件において精密に維持できること。
(1) The external form and the internal form as described above can be precisely maintained under use conditions.

【0038】(2)液状の光応答性組成物に対して不活
性であること。
(2) Inertness to the liquid photoresponsive composition.

【0039】(3)液状の光応答性組成物を構成する諸
成分の放散・透過・浸透による組成変化を防止できるこ
と。
(3) The composition of the liquid photoresponsive composition can be prevented from changing due to emission, transmission and permeation of various components.

【0040】(4)液状の光応答性組成物が、酸素や水
など使用環境に存在する気体あるいは液体と接触するこ
とによって劣化することを妨げることができること。
(4) The liquid photoresponsive composition can be prevented from being deteriorated by contact with a gas or liquid such as oxygen or water existing in the use environment.

【0041】なお、上記要件の内、液状の光応答性組成
物の組成変化や劣化を防止する機能は、光学素子として
の設計寿命の範囲内に限り発揮できれば良い。
Of the above requirements, the function of preventing a change or deterioration of the composition of the liquid photoresponsive composition only needs to be exerted within the design life of the optical element.

【0042】前記制御光および前記信号光を収束させる
ための収束手段、および/または前記光学セル中の前記
光応答性組成物を透過した後、発散していく信号光光線
束のうち、前記強度変調および/または光束密度変調を
強く受けた領域の信号光光線束を分別して取り出す手
段、および/または前記光学セル中の前記光応答性組成
物を透過してきた信号光と制御光の混合光を信号光と制
御光とに分離する手段を、前記光学セルに組み込んだ一
体構造の光学セルを用いることができる。
The converging means for converging the control light and the signal light, and / or the intensity of the signal light beam diverging after passing through the photoresponsive composition in the optical cell. Means for separating and extracting a signal light beam in a region that has been strongly subjected to modulation and / or light beam density modulation, and / or mixing light of control light and signal light transmitted through the photoresponsive composition in the optical cell. An optical cell having an integral structure in which the means for separating signal light and control light is incorporated in the optical cell can be used.

【0043】[光応答性組成物]本発明において、制御
光を照射したとき、制御光とは異なる波長帯域にある信
号光の透過率および/または屈折率を可逆的に変化させ
るような光学制御方法および光制御装置に用いられる液
状の光応答性組成物としては、公知の種々のものを使用
することができる。
[Photo-Responsive Composition] In the present invention, when control light is irradiated, optical control is performed so as to reversibly change the transmittance and / or the refractive index of signal light in a wavelength band different from that of the control light. As the liquid photoresponsive composition used in the method and the light control device, various known ones can be used.

【0044】その例を具体的に挙げるならば、例えば、
GaAs、GaAsP、GaAlAs、InP、InS
b、InAs、PbTe、InGaAsP、ZnSeな
どの化合物半導体の超微粒子を液状のマトリックス材料
中へコロイド分散したもの、異種金属イオンをドープし
た金属ハロゲン化物(例えば臭化カリウム、塩化ナトリ
ウムなど)または前記金属ハロゲン化物(例えば臭化
銅、塩化銅、塩化コバルトなど)の超微粒子を液状のマ
トリックス材料中へコロイド分散したもの、銅などの異
種金属イオンをドープしたCdS、CdSe、CdSe
S、CdSeTeなどのカドミウムカルコゲナイドの超
微粒子を液状のマトリックス材料中へコロイド分散した
もの、シリコン、ゲルマニウム、セレン、テルルなどの
半導体の超微粒子を液状のマトリックス材料中へコロイ
ド分散したもの、白金、金、パラジウムなどの貴金属の
超微粒子を液状のマトリックス材料中へコロイド分散し
たもの、金属イオン(例えばネオジウムイオン、エルビ
ウムイオンなど)の錯体を液状のマトリックス材料中へ
溶解ないしコロイド分散したもの、などのほか、マトリ
ックス材料中に色素を溶解またはコロイド分散したもの
を好適に使用することができる。
To give a specific example, for example,
GaAs, GaAsP, GaAlAs, InP, InS
b, ultrafine particles of a compound semiconductor such as InAs, PbTe, InGaAsP, and ZnSe, which are colloidally dispersed in a liquid matrix material, a metal halide (for example, potassium bromide, sodium chloride, or the like) doped with a foreign metal ion, or the metal Ultra-fine particles of halides (eg, copper bromide, copper chloride, cobalt chloride, etc.) colloidally dispersed in a liquid matrix material, CdS, CdSe, CdSe doped with foreign metal ions such as copper
Ultrafine particles of cadmium chalcogenide such as S, CdSeTe are colloidally dispersed in a liquid matrix material, ultrafine particles of semiconductor such as silicon, germanium, selenium, tellurium are colloidally dispersed in a liquid matrix material, platinum, gold And ultra-fine particles of noble metals such as palladium and colloidally dispersed in a liquid matrix material, and complexes of metal ions (for example, neodymium ion and erbium ion) dissolved or colloidally dispersed in a liquid matrix material. A material in which a dye is dissolved or colloidally dispersed in a matrix material can be suitably used.

【0045】これらの中でも、マトリックス材料中に色
素を溶解またはコロイド分散したものは、マトリックス
材料および色素の選択範囲が広く、かつ光学セルへの加
工も容易であるため、本発明で特に好適に用いることが
できる。
Among these, those obtained by dissolving or colloidally dispersing a dye in a matrix material are particularly preferably used in the present invention because the selection range of the matrix material and the dye is wide and the processing into an optical cell is easy. be able to.

【0046】[色素]本発明では、色素として、公知の
ものを使用することができる。
[Dye] In the present invention, known dyes can be used.

【0047】本発明で用いることのできる色素の具体例
としては、例えば、ローダミンB、ローダミン6G、エ
オシン、フロキシンBなどのキサンテン系色素、アクリ
ジンオレンジ、アクリジンレッドなどのアクリジン系色
素、エチルレッド、メチルレッドなどのアゾ色素、ポル
フィリン系色素、フタロシアニン系色素、3、3’−ジ
エチルチアカルボシアニンヨージド、3、3’−ジエチ
ルオキサジカルボシアニンヨージドなどのシアニン色
素、ブリリアントグリーン、ビクトリアブルーRなどの
トリアリールメタン系色素、などを好適に使用すること
ができる。
Specific examples of the dye which can be used in the present invention include, for example, xanthene dyes such as rhodamine B, rhodamine 6G, eosin and phloxin B, acridine dyes such as acridine orange and acridine red, ethyl red, methyl Azo dyes such as red, porphyrin dyes, phthalocyanine dyes, cyanine dyes such as 3,3′-diethylthiacarbocyanine iodide, 3,3′-diethyloxadicarbocyanine iodide, brilliant green, Victoria Blue R, etc. And the like can be suitably used.

【0048】本発明では、これらの色素を単独で、また
は、2種類以上を混合して使用することができる。
In the present invention, these dyes can be used alone or as a mixture of two or more.

【0049】[マトリックス材料]本発明で用いること
のできるマトリックス材料は、(1)液状であること、
(2)本発明の光制御方式で用いられる光の波長領域で
透過率が高いこと、(3)本発明で用いられる色素など
を安定性良く溶解またはコロイド分散できること、
(4)光応答性組成物としての組成を安定性良く保つこ
とができること、という条件を満足するものであれば任
意のものを使用することができる。
[Matrix Material] The matrix material that can be used in the present invention is (1) a liquid material,
(2) high transmittance in the wavelength region of light used in the light control method of the present invention; (3) stable dissolution or colloidal dispersion of the dyes and the like used in the present invention;
(4) Any material can be used as long as it satisfies the condition that the composition as a photoresponsive composition can be kept with good stability.

【0050】無機系のマトリックス材料としては、例え
ば、水、水ガラス(アルカリケイ酸塩の濃厚水溶液)、
塩酸、硫酸、硝酸、王水、クロルスルホン酸、メタンス
ルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、などを使用
することができる。
Examples of the inorganic matrix material include water, water glass (concentrated aqueous solution of alkali silicate),
Hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, aqua regia, chlorosulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, and the like can be used.

【0051】また、有機系のマトリックス材料として
は、各種有機溶剤、および、液状の有機高分子材料を使
用することができる。
As the organic matrix material, various organic solvents and liquid organic polymer materials can be used.

【0052】揮発性の有機溶剤としては、具体的には、
メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n
−ブタノール、アミルアルコール、シクロヘキサノー
ル、ベンジルアルコールなどのアルコール類、エチレン
グリコール、ジエチレングリコール、グリセリンなどの
多価アルコール類、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸
アミル、酢酸イソプロピルなどのエステル類、アセト
ン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シ
クロヘキサノンなどのケトン類、ジエチルエーテル、ジ
ブチルエーテル、メトキシエタノール、エトキシエタノ
ール、ブトキシエタノール、カルビトールなどのエーテ
ル類、テトラヒドロフラン、1、4−ジオキサン、1、
3−ジオキソラン、などの環状エーテル類、ジクロロメ
タン、クロロホルム、四塩化炭素、1、2−ジクロロエ
タン、1、1、2−トリクロロエタン、トリクレン、ブ
ロモホルム、ジブロモメタン、ジヨードメタン、などの
ハロゲン化炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、ニトロベ
ンゼン、アニソール、α−クロロナフタレンなどの芳香
族炭化水素類、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプ
タン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素類、N,N
−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミ
ド、ヘキサメチルホスホリックトリアミドなどのアミド
類、N−メチルピロリドンなどの環状アミド類、テトラ
メチル尿素、1、3−ジメチル−2−イミダゾリジノン
などの尿素誘導体類、ジメチルスルホキシドなどのスル
ホキシド類、炭酸エチレン、炭酸プロピレンなどの炭酸
エステル類、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベン
ゾニトリルなどのニトリル類、ピリジン、キノリンなど
の含窒素複素環化合物類、トリエチルアミン、トリエタ
ノールアミン、ジエチルアミノアルコール、アニリンな
どのアミン類、クロル酢酸、トリクロル酢酸、トリフル
オロ酢酸、酢酸などの有機酸の他、ニトロメタン、二硫
化炭素、スルホランなどの溶剤を用いることができる。
As the volatile organic solvent, specifically,
Methanol, ethanol, isopropyl alcohol, n
-Alcohols such as butanol, amyl alcohol, cyclohexanol and benzyl alcohol, polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol and glycerin, esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate, amyl acetate and isopropyl acetate, acetone and methyl ethyl ketone Ketones such as methyl isobutyl ketone and cyclohexanone, ethers such as diethyl ether, dibutyl ether, methoxyethanol, ethoxyethanol, butoxyethanol and carbitol, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,
Cyclic ethers such as 3-dioxolane, halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, tricrene, bromoform, dibromomethane, diiodomethane, and benzene Aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, nitrobenzene, anisole and α-chloronaphthalene; aliphatic hydrocarbons such as n-pentane, n-hexane, n-heptane and cyclohexane; , N
Amides such as -dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and hexamethylphosphoric triamide; cyclic amides such as N-methylpyrrolidone; ureas such as tetramethylurea and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone Derivatives, sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate, nitriles such as acetonitrile, propionitrile, benzonitrile, nitrogen-containing heterocyclic compounds such as pyridine and quinoline, triethylamine, triethanol Amine, amines such as diethylamino alcohol and aniline, organic acids such as chloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid and acetic acid, as well as solvents such as nitromethane, carbon disulfide and sulfolane can be used.

【0053】これらの溶剤は、また、複数の種類のもの
を混合して用いても良い。
These solvents may be used as a mixture of a plurality of types.

【0054】[マトリックス材料中への色素の溶解また
はコロイド分散]これらのマトリックス材料中へ色素を
溶解またはコロイド分散させるには公知の方法を用いる
ことができる。例えば、色素を有機溶剤や水ガラスに溶
解する方法、色素と不揮発性で液状のマトリックス材料
を共通の揮発性溶媒中へ溶解して混合した後、溶媒を蒸
発させて除去する方法、液状の有機高分子系マトリック
ス材料の原料モノマー中へ、必要に応じて溶媒を用い
て、色素を溶解または分散させてから該モノマーを重合
ないし重縮合させてマトリックス材料を形成する方法、
などを好適に用いることができる。色素とマトリックス
材料の組合せおよび加工方法を工夫することで、色素分
子を凝集させ、「H会合体」や「J会合体」などと呼ば
れる特殊な会合体を形成させることができることが知ら
れているが、マトリックス材料中の色素分子をこのよう
な凝集状態もしくは会合状態を形成する条件で使用して
も良い。
[Dissolution or Colloidal Dispersion of Dye in Matrix Material] A known method can be used to dissolve or colloidally disperse the dye in these matrix materials. For example, a method of dissolving a dye in an organic solvent or water glass, a method of dissolving a dye and a non-volatile liquid matrix material in a common volatile solvent and mixing them, and then removing the solvent by evaporating the liquid, A method of forming a matrix material by polymerizing or polycondensing the monomer after dissolving or dispersing the dye into the raw material monomer of the polymer matrix material, if necessary, using a solvent,
Etc. can be suitably used. It is known that by devising a combination of a dye and a matrix material and devising a processing method, a dye molecule can be aggregated to form a special aggregate called “H aggregate” or “J aggregate”. However, the dye molecules in the matrix material may be used under conditions that form such an aggregated or associated state.

【0055】また、液状のマトリックス材料中へ前記の
種々の超微粒子をコロイド分散させるには公知の方法を
用いることができる。例えば、前記超微粒子を液状のマ
トリックス材料中で形成させる方法、化学的気相成長
法、スパッタリング法、不活性ガス中蒸発法などの気相
法で製造した超微粒子を、必要に応じて分散剤を用い
て、液状のマトリックス材料中へ捕集する方法、などを
好適に用いることができる。
A known method can be used to colloidally disperse the various ultrafine particles in a liquid matrix material. For example, a method in which the ultrafine particles are formed in a liquid matrix material, a chemical vapor deposition method, a sputtering method, an ultrafine particle produced by a gas phase method such as an evaporation method in an inert gas, and a dispersant, if necessary. , A method of trapping in a liquid matrix material, or the like can be suitably used.

【0056】なお、本発明で用いられる液状の光応答性
組成物は、その機能に支障をきたさない範囲において、
光学素子としての安定性・耐久性を向上させるため、副
成分として公知の酸化防止剤、紫外線吸収剤、一重項酸
素クエンチャ−、分散助剤、分散安定剤、界面活性剤な
どを含有しても良い。
The liquid photoresponsive composition used in the present invention may be used within a range that does not impair its function.
In order to improve the stability and durability as an optical element, a known antioxidant, an ultraviolet absorber, a singlet oxygen quencher, a dispersing aid, a dispersion stabilizer, a surfactant and the like may be contained as accessory components. good.

【0057】[0057]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0058】〔実施形態1〕図1には本実施形態の光制
御装置の概略構成が示されている。このような光学装置
構成および配置は、図1に例示するように、内部形態が
薄膜型の光学セル8を用いる場合の他、内部および外部
形態が板状、直方体状、円柱状、半円柱状、四角柱状な
どの光学セルを用いる場合にも好適に用いることができ
る。
[Embodiment 1] FIG. 1 shows a schematic configuration of a light control device of the present embodiment. As shown in FIG. 1, such an optical device configuration and arrangement include a case where a thin film type optical cell 8 is used as an internal form, and a plate-like, rectangular parallelepiped, cylindrical, or semi-cylindrical internal or external form. It can also be suitably used when using an optical cell having a rectangular column shape or the like.

【0059】ここで、内部形態が薄膜型の光学セル8は
例えば以下のような構成のものである。
Here, the optical cell 8 having a thin-film internal form has, for example, the following configuration.

【0060】(1)光学ガラスまたは石英ガラス製セル
800(図2)。
(1) Cell 800 made of optical glass or quartz glass (FIG. 2).

【0061】(2)2枚の板ガラスをスペーサーおよび
ゴムパッキンを挟んで重ね合わせ、固定用の金属枠で保
持した構成の組立式光学セル810(図3)。
(2) An assembling optical cell 810 (FIG. 3) in which two glass sheets are overlapped with a spacer and rubber packing therebetween and held by a metal frame for fixing.

【0062】図2に示すような光学ガラスまたは石英ガ
ラス製セル800は入射・出射面ガラス801および8
02、側面ガラス803および804、および、底面ガ
ラス805によって、液状光応答性組成物充填部808
を形成したものである。ガラス材質としては石英ガラス
のほか、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラスなどの光学ガ
ラスを使用することができ、公知のガラス加工技術によ
って製造することができる。光学セルとしての精度を獲
得するためには、ガラス加工時に、入射・出射面ガラス
801および802の平面性および平行度を高度に維持
する必要がある。液状の光応答性組成物は導入口807
から導入管806を通じて充填される。導入口807に
例えばポリ四フッ化エチレン製栓(図示せず)を挿入す
ること、あるいは、導入口807をガラス加工で封じる
ことによって、充填した液状光応答性組成物を光学セル
中に封印し、前記の光学セルの要件を満たすことができ
る。 光学ガラスまたは石英ガラス製セル800は、ガ
ラスを腐食する溶液、例えば強アルカリ性の液体、フッ
化水素酸、またはホウフッ化水素酸などを用いる場合を
除き、大多数の有機および無機マトリックス材料を用い
た液状光応答性組成物を充填する際に、広く使用するこ
とができる。特に、マトリックス材料として、塩酸、硫
酸、硝酸、王水、クロルスルホン酸、メタンスルホン
酸、トリフルオロメタンスルホン酸、クロル酢酸、トリ
クロル酢酸、トリフルオロ酢酸、酢酸などの酸を用いる
場合に有用である。
An optical glass or quartz glass cell 800 as shown in FIG.
02, the side glass 803 and 804, and the bottom glass 805, the liquid photoresponsive composition filling portion 808
Is formed. As the glass material, besides quartz glass, optical glass such as soda glass and borosilicate glass can be used, and can be manufactured by a known glass processing technique. In order to obtain the accuracy as an optical cell, it is necessary to maintain a high degree of flatness and parallelism of the entrance / exit surface glasses 801 and 802 during glass processing. The liquid photoresponsive composition is supplied to the inlet 807.
Through the inlet tube 806. The filled liquid photoresponsive composition is sealed in an optical cell by inserting, for example, a polytetrafluoroethylene stopper (not shown) into the inlet 807, or sealing the inlet 807 by glass processing. The requirements of the optical cell can be satisfied. The optical glass or quartz glass cell 800 uses a majority of organic and inorganic matrix materials, except when using a solution that corrodes the glass, such as a strongly alkaline liquid, hydrofluoric acid, or borofluoric acid. When filling the liquid photoresponsive composition, it can be widely used. Particularly, it is useful when an acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, aqua regia, chlorosulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, chloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, or acetic acid is used as the matrix material.

【0063】図2に示すガラス製光学セル800と同じ
ような形態を、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレ
ン、ポリカーボネイトなどの透明プラスチック(有機ガ
ラス)で製造し、光学セルとして使用することもでき
る。ただし、この場合は、マトリックス材料が該プラス
チックを溶解したり侵したりしないよう、材料選択・組
み合わせに留意する必要がある。
A form similar to that of the glass optical cell 800 shown in FIG. 2 can be made of a transparent plastic (organic glass) such as polymethyl methacrylate, polystyrene, and polycarbonate, and used as an optical cell. However, in this case, it is necessary to pay attention to the material selection and combination so that the matrix material does not dissolve or invade the plastic.

【0064】図3に示すような組立式光学セル810
は、液状光応答性組成物充填部818を設けたスペーサ
ー814を2枚の板状の入射・出射面ガラス813およ
び815で挟み、これをゴムパッキン812および81
6を介して固定枠811および817で挟み、固定ネジ
穴824および825にネジ(図示せず)を用いて固定
するものである。固定枠817に取り付けた導入管82
2および823は、固定枠817に設けた導入孔82
1、ゴムパッキン816に設けた導入孔820、次いで
入射・出射面ガラス815に設けた導入孔819に通じ
ており、これらの導入経路を通して液状の光応答性組成
物を充填部818へ導入することができる。充填部81
8の厚さ、すなわち、信号光および/または制御光が垂
直に入射したとき光応答性組成物中を伝播する光路長
は、組立時のスペーサー814の厚さによって決定され
る。スペーサー814、入射・出射面ガラス813およ
び815、ゴムパッキン812および815、および、
固定枠811および817は、すべて液状の光応答性組
成物に接触するので、液状のマトリックス材料の溶解
性、浸透性、透過性、および/または腐食性に耐える材
質である必要がある。具体的には、スペーサー814の
材質は光学ガラス、石英ガラス、ポリ四フッ化エチレ
ン、ブチルゴム、シリコンゴム、エチレン・プロピレン
ゴムなどが好ましい。特に、前記光路長の精度維持と液
のシール性維持を両立させるためには、ポリ四フッ化エ
チレンなどのフッ素系高分子材料が好適に用いられる。
A prefabricated optical cell 810 as shown in FIG.
Is a method in which a spacer 814 provided with a liquid photoresponsive composition filling portion 818 is sandwiched between two plate-like entrance / exit surfaces 813 and 815, and this is packed with rubber packings 812 and 81.
6, and is fixed in fixing screw holes 824 and 825 using screws (not shown). Introducing pipe 82 attached to fixed frame 817
2 and 823 are introduction holes 82 provided in the fixed frame 817.
1. An introduction hole 820 provided in the rubber packing 816 and then an introduction hole 819 provided in the entrance / exit surface glass 815, and the liquid photoresponsive composition is introduced into the filling section 818 through these introduction paths. Can be. Filling section 81
8, that is, the optical path length that propagates through the photoresponsive composition when the signal light and / or the control light is vertically incident is determined by the thickness of the spacer 814 when assembled. Spacer 814, entrance / exit surface glasses 813 and 815, rubber packings 812 and 815, and
Since the fixing frames 811 and 817 are all in contact with the liquid photoresponsive composition, the fixing frames 811 and 817 need to be made of a material that can withstand the solubility, permeability, permeability, and / or corrosion of the liquid matrix material. Specifically, the material of the spacer 814 is preferably optical glass, quartz glass, polytetrafluoroethylene, butyl rubber, silicon rubber, ethylene propylene rubber, or the like. In particular, a fluorine-based polymer material such as polytetrafluoroethylene is preferably used in order to achieve both the maintenance of the accuracy of the optical path length and the maintenance of the liquid sealing property.

【0065】入射・出射面ガラス813および815と
しては、石英ガラスのほか、合成サファイヤ、ソーダガ
ラス、ホウケイ酸ガラスなどの光学ガラスを使用するこ
とができる。また、前記マトリックス材料が無機ガラス
を腐食する液体の場合、ポリメタクリル酸メチル、ポリ
スチレン、ポリカーボネイトなどの有機ガラスを用いる
こともできる。ゴムパッキン812および816の材質
としては、ブチルゴム、シリコンゴム、エチレン・プロ
ピレンゴム、放射線照射架橋したフッ素樹脂系ゴムなど
を用いることができる。固定枠811および817はス
テンレス、金メッキした真鍮などの金属製のものを好適
に用いることができる。
As the entrance / exit surface glasses 813 and 815, optical glass such as synthetic sapphire, soda glass, borosilicate glass and the like can be used in addition to quartz glass. When the matrix material is a liquid that corrodes inorganic glass, an organic glass such as polymethyl methacrylate, polystyrene, or polycarbonate can be used. As the material of the rubber packings 812 and 816, butyl rubber, silicon rubber, ethylene / propylene rubber, radiation-crosslinked fluororesin rubber, or the like can be used. The fixing frames 811 and 817 are preferably made of metal such as stainless steel or gold-plated brass.

【0066】以下、図1の光学セル8として、液状光応
答性組成物の膜厚(垂直入射した場合の光路長)が50
μmになるように調製された図2の石英ガラス製セル8
00にテトラ(t-ブチル)銅フタロシアニンのクロロホ
ルム溶液(濃度5×10-3モル/リットル)を充填した
ものを用いた場合について説明する。この場合の光学セ
ル8の透過率スペクトルを図4に示す。この光学セル8
の透過率は制御光の波長(633nm)で0.5%、信
号光の波長(830nm)で91%であった。
Hereinafter, as the optical cell 8 of FIG. 1, the thickness of the liquid photoresponsive composition (the optical path length when vertically incident) is 50.
The quartz glass cell 8 of FIG.
A case will be described in which a mixture of 00 and a chloroform solution of tetra (t-butyl) copper phthalocyanine (concentration: 5 × 10 −3 mol / liter) is used. FIG. 4 shows the transmittance spectrum of the optical cell 8 in this case. This optical cell 8
Was 0.5% at the control light wavelength (633 nm) and 91% at the signal light wavelength (830 nm).

【0067】図1に概要を例示する本発明の光制御装置
は、制御光の光源1、信号光の光源2、NDフィルター
3、シャッター4、半透過鏡5、光混合器6、集光レン
ズ7、光学セル8、受光レンズ9、波長選択透過フィル
ター20、絞り19、光検出器11および22、および
オシロスコープ100から構成される。
The light control device of the present invention whose outline is illustrated in FIG. 1 includes a light source 1 for control light, a light source 2 for signal light, an ND filter 3, a shutter 4, a semi-transmissive mirror 5, a light mixer 6, a condenser lens 7, an optical cell 8, a light receiving lens 9, a wavelength selective transmission filter 20, an aperture 19, photodetectors 11 and 22, and an oscilloscope 100.

【0068】これらの光学素子ないし光学部品のうち、
制御光の光源1、信号光の光源2、光混合器6、集光レ
ンズ7、光学セル8、受光レンズ9、および、波長選択
透過フィルター20は、図1の装置構成で本発明の光制
御方法を実施するために必須の装置構成要素である。な
お、NDフィルター3、シャッター4、半透過鏡5、お
よび絞り19は必要に応じて設けるものであり、また、
光検出器11および22、およびオシロスコープ100
は、本発明の光制御方法を実施するためには必要ないが
光制御の動作を確認するための電子装置として、必要に
応じて用いられる。
Of these optical elements or optical components,
The control light source 1, the signal light source 2, the optical mixer 6, the condenser lens 7, the optical cell 8, the light receiving lens 9, and the wavelength selective transmission filter 20 have the light control of the present invention in the apparatus configuration of FIG. It is an essential equipment component to carry out the method. The ND filter 3, shutter 4, semi-transmissive mirror 5, and aperture 19 are provided as needed.
Photodetectors 11 and 22, and oscilloscope 100
Is not necessary for implementing the light control method of the present invention, but is used as necessary as an electronic device for confirming the operation of light control.

【0069】次に、個々の構成要素の特徴ならびに動作
について説明する。
Next, the features and operations of the individual components will be described.

【0070】制御光の光源1にはレーザー装置が好適に
用いられる。その発振波長および出力は、本発明の光制
御方法が対象とする信号光の波長および使用する光応答
性組成物の応答特性に応じて適宜選択される。レーザー
発振の方式については特に制限はなく、発振波長帯域、
出力、および経済性などに応じて任意の形式のものを用
いることができる。また、レーザー光源の光を非線形光
学素子によって波長変換してから使用しても良い。具体
的には例えば、アルゴンイオンレーザー(発振波長45
7.9ないし514.5nm)、ヘリウム・ネオンレー
ザー(633nm)などの気体レーザー、ルビーレーザ
ーやNd:YAGレーザーなどの固体レーザー、色素レ
ーザー、半導体レーザーなどを好適に使用することがで
きる。信号光の光源2にはレーザー光源からのコヒーレ
ント光だけではなく非コヒーレント光を使用することも
できる。また、レーザー装置、発光ダイオード、ネオン
放電管など、単色光を与える光源の他、タングステン電
球、メタルハライドランプ、キセノン放電管などからの
連続スペクトル光を光フィルターやモノクロメーターで
波長選択して用いても良い。
A laser device is preferably used as the control light source 1. The oscillation wavelength and output are appropriately selected according to the wavelength of the signal light targeted by the light control method of the present invention and the response characteristics of the photoresponsive composition used. There is no particular limitation on the type of laser oscillation.
Any type can be used according to output, economy, and the like. Further, the wavelength of the light from the laser light source may be converted by a nonlinear optical element before use. Specifically, for example, an argon ion laser (oscillation wavelength 45
7.9 to 514.5 nm), a gas laser such as a helium-neon laser (633 nm), a solid-state laser such as a ruby laser or an Nd: YAG laser, a dye laser, a semiconductor laser, and the like can be suitably used. As the signal light source 2, not only coherent light from a laser light source but also non-coherent light can be used. In addition to light sources that provide monochromatic light, such as laser devices, light-emitting diodes, and neon discharge tubes, continuous spectrum light from tungsten bulbs, metal halide lamps, xenon discharge tubes, and the like can also be used by selecting the wavelength with an optical filter or monochromator. good.

【0071】本発明の光制御方法で利用される光応答性
組成物、信号光の波長帯域、および制御光の波長帯域
は、これらの組み合わせとして、使用目的に応じて適切
な組み合わせが選定され、用いられる。以下、信号光の
光源2として半導体レーザー(発振波長830nm、連
続発振出力5mW、ビーム整形後の直径約8mmのガウ
スビーム)、制御光の光源1としてヘリウム・ネオンレ
ーザー(発振波長633nm、ビーム直径2mmのガウ
スビーム)、および光学セル8として前記の液状光応答
性組成物を充填した光学セル800の組み合わせを用い
た場合について実施形態を説明する。
An appropriate combination of the photoresponsive composition, the signal light wavelength band, and the control light wavelength band used in the light control method of the present invention is selected depending on the purpose of use. Used. Hereinafter, a semiconductor laser (oscillation wavelength: 830 nm, continuous oscillation output: 5 mW, Gaussian beam having a diameter of about 8 mm after beam shaping) is used as the signal light source 2, and a helium-neon laser (oscillation wavelength: 633 nm, beam diameter 2 mm) is used as the control light source An embodiment will be described in which a combination of an optical cell 800 filled with the liquid photoresponsive composition as described above and the optical cell 8 is used as the optical cell 8.

【0072】NDフィルター3は必ずしも必要ではない
が、装置を構成する光学部品や光学素子へ必要以上に高
いパワーのレーザー光が入射することを避けるため、ま
た、本発明で用いられる光学素子の光応答性能を試験す
るにあたり、制御光の光強度を増減するために有用であ
る。この実施形態では後者の目的で数種類のNDフィル
ターを交換して使用した。
Although the ND filter 3 is not always necessary, the ND filter 3 is used to prevent laser light having an unnecessarily high power from entering the optical parts and optical elements constituting the apparatus. In testing response performance, it is useful for increasing or decreasing the light intensity of control light. In this embodiment, several types of ND filters were exchanged for the latter purpose.

【0073】シャッター4は、制御光として連続発振レ
ーザーを用いた場合に、これをパルス状に明滅させるた
めに用いられるものであり、本発明の光制御方法を実施
する上で必須の装置構成要素ではない。すなわち、制御
光の光源1がパルス発振するレーザーであり、そのパル
ス幅および発振間隔を制御できる形式の光源である場合
や、適当な手段で予めパルス変調されたレーザー光を光
源1として用いる場合は、シャッター4を設けなくても
良い。
When a continuous wave laser is used as control light, the shutter 4 is used for blinking the continuous wave laser in a pulse shape, and is an essential component of the device for implementing the light control method of the present invention. is not. That is, when the light source 1 of the control light is a laser that oscillates pulses and is a type of light source that can control the pulse width and oscillation interval, or when the laser light that has been pulse-modulated in advance by appropriate means is used as the light source 1 The shutter 4 need not be provided.

【0074】シャッター4を使用する場合、その形式と
しては任意のものを使用することができ、例えば、オプ
ティカルチョッパ、メカニカルシャッター、液晶シャッ
ター、光カー効果シャッター、ポッケルセル、音響光学
(AO)変調器などを、シャッター自体の作動速度を勘
案して適時選択して使用することができる。
When the shutter 4 is used, any type can be used, such as an optical chopper, a mechanical shutter, a liquid crystal shutter, an optical Kerr effect shutter, a Pockels cell, an acousto-optic (AO) modulator, and the like. Can be appropriately selected and used in consideration of the operation speed of the shutter itself.

【0075】半透過鏡5は、この実施形態において、本
発明の光制御方法の作用を試験するにあたり、制御光の
光強度を常時見積もるために用いるものであり、光分割
比は任意に設定可能である。
The semi-transmissive mirror 5 is used in this embodiment to constantly estimate the light intensity of the control light when testing the operation of the light control method of the present invention, and the light splitting ratio can be set arbitrarily. It is.

【0076】光検出器11および22は、本発明の光・
光制御による光強度の変化の様子を電気的に検出して検
証するため、また、本発明の光制御装置の性能を試験す
るために用いられる。光検出器11および22の形式は
任意であり、検出器自体の応答速度を勘案して適時選択
して使用することができ、例えば、光電子増倍管やフォ
トダイオード、フォトトランジスターなどを使用するこ
とができる。
The photodetectors 11 and 22 are provided with the optical detectors of the present invention.
It is used to electrically detect and verify the state of change in light intensity due to light control, and to test the performance of the light control device of the present invention. The types of the photodetectors 11 and 22 are arbitrary, and can be appropriately selected and used in consideration of the response speed of the detector itself. For example, a photomultiplier tube, a photodiode, a phototransistor, or the like is used. Can be.

【0077】前記光検出器11および22の受光信号は
オシロスコープ100などの他、AD変換器とコンピュ
ーターの組合わせ(図示せず)によってモニターするこ
とができる。
The light receiving signals of the photodetectors 11 and 22 can be monitored by a combination of an AD converter and a computer (not shown), in addition to the oscilloscope 100 or the like.

【0078】光混合器6は、光学セル8中を伝播して行
く制御光および信号光の光路を調節するために用いるも
のであり、本発明の光制御方法および光制御装置を実施
するに当たり重要な装置構成要素の一つである。偏光ビ
ームスプリッター、非偏光ビームスプリッター、または
ダイクロイックミラーのいずれも使用することができ、
光分割比についても任意に設定可能である。
The optical mixer 6 is used for adjusting the optical paths of control light and signal light propagating in the optical cell 8, and is important in implementing the light control method and light control device of the present invention. It is one of the important device components. Any of polarizing beam splitter, non-polarizing beam splitter, or dichroic mirror can be used,
The light splitting ratio can also be set arbitrarily.

【0079】集光レンズ7は、信号光および制御光に共
通の収束手段として、光路が同一になるように調節され
た信号光および制御光を収束させて前記光学セル8へ照
射するためのものであり、本発明の光制御方法および光
制御装置の実施に必須な装置構成要素の一つである。集
光レンズ7の焦点距離、開口数、F値、レンズ構成、レ
ンズ表面コートなどの仕様については任意のものを適宜
使用することができる。集光レンズ7を前記光学セルに
組み込むこともできる。
The condensing lens 7 serves as a common converging means for the signal light and the control light, for converging the signal light and the control light adjusted to have the same optical path and irradiating them to the optical cell 8. This is one of the essential components of the light control method and light control device of the present invention. Any specifications such as the focal length, numerical aperture, F-number, lens configuration, and lens surface coating of the condenser lens 7 can be appropriately used. A condenser lens 7 can also be incorporated in the optical cell.

【0080】この実施形態では集光レンズ7として、倍
率40倍、焦点距離5mm、開口数0.65の顕微鏡用
対物レンズを用いた。
In this embodiment, a microscope objective lens having a magnification of 40 times, a focal length of 5 mm, and a numerical aperture of 0.65 was used as the condenser lens 7.

【0081】受光レンズ9は、収束されて光学セル8へ
照射され、透過してきた信号光および制御光を平行およ
び/または収束ビームに戻すための手段であるが、本実
施形態に示すように、前記集光レンズ7の開口数より小
さい開口数のレンズを用いることによって、充分な大き
さで強度変調および/または光束密度変調された信号光
を再現性良く分別して取り出すことができる。
The light receiving lens 9 is means for returning the signal light and the control light which have been converged and radiated to the optical cell 8 and transmitted therethrough to a parallel and / or convergent beam. As shown in this embodiment, By using a lens having a numerical aperture smaller than the numerical aperture of the condensing lens 7, it is possible to separate and extract a sufficiently large intensity-modulated and / or light-flux-density-modulated signal light with good reproducibility.

【0082】本実施形態では受光レンズ9として、例え
ば、倍率20倍、開口数0.4の顕微鏡レンズを用い
た。すなわち、集光レンズ7の開口数より受光レンズ9
の開口数を小さくすることにより、信号光の光束のう
ち、強度変調および/または光束密度変調を強く受けた
領域の光束を分別して取り出すことが可能となり、充分
な大きさで変調を受けた信号光を再現性良く検出できる
ようになる。もちろん、レンズ開口数が大きくても、絞
り19を入れたり、光検出器22に光束の中心部分のみ
入射させて実質的に開口数を小さくしても良いことは言
うまでもない。また、後で述べるように、集光レンズお
よび受光レンズの代りに凹面鏡を用いることも可能であ
る(実施形態4参照)。更に、受光レンズ9を前記光学
セル8に組み込むこともできる。
In this embodiment, as the light receiving lens 9, for example, a microscope lens having a magnification of 20 and a numerical aperture of 0.4 is used. That is, the light receiving lens 9 is determined by the numerical aperture of the condenser lens 7.
By reducing the numerical aperture of the signal light, it is possible to separate out the light flux of the area of the signal light that has been strongly subjected to the intensity modulation and / or the light flux density modulation, and to obtain a sufficiently modulated signal. Light can be detected with good reproducibility. Of course, even if the numerical aperture of the lens is large, it is needless to say that the numerical aperture may be substantially reduced by inserting the diaphragm 19 or making the light detector 22 enter only the central portion of the light beam. As will be described later, a concave mirror can be used instead of the condenser lens and the light receiving lens (see Embodiment 4). Further, a light receiving lens 9 can be incorporated in the optical cell 8.

【0083】波長選択透過フィルター20は、図1の装
置構成で本発明の光制御方法を実施するために必須の装
置構成要素の一つであり、前記光学セル8中の同一の光
路を伝播してきた信号光と制御光の混合光から信号光の
みを取り出すための手段の一つとして用いられる。
The wavelength selective transmission filter 20 is one of the essential components of the device for implementing the light control method of the present invention with the device configuration of FIG. 1, and propagates along the same optical path in the optical cell 8. It is used as one of means for extracting only the signal light from the mixed light of the signal light and the control light.

【0084】波長の異なる信号光と制御光とを分離する
ための手段としては他に、プリズム、回折格子、ダイク
ロイックミラーなどを使用することができる。これら
の、信号光・制御光分離手段を前記光学セル8に組み込
むことができる。
As means for separating the signal light and the control light having different wavelengths from each other, a prism, a diffraction grating, a dichroic mirror or the like can be used. These signal light / control light separating means can be incorporated in the optical cell 8.

【0085】図1の装置構成で用いられる波長選択透過
フィルター20としては、制御光の波長帯域の光を完全
に遮断し、一方、信号光の波長帯域の光を効率良く透過
することのできるような波長選択透過フィルターであれ
ば、公知の任意のものを使用することができる。例え
ば、色素で着色したプラスチックやガラス、表面に誘電
体多層蒸着膜を設けたガラスなどを用いることができ
る。
The wavelength selective transmission filter 20 used in the apparatus configuration shown in FIG. 1 can completely cut off light in the wavelength band of control light, while efficiently transmitting light in the wavelength band of signal light. Any known wavelength selective transmission filter can be used. For example, plastic or glass colored with a dye, glass having a multilayer dielectric film on its surface, or the like can be used.

【0086】以上のような構成要素から成る図1の光学
装置において、光源1から出射された制御光の光ビーム
は、透過率を加減することによって透過光強度を調節す
るためのNDフィルター3を通過し、次いで制御光をパ
ルス状に明滅するためのシャッター4を通過して、半透
過鏡5によって分割される。
In the optical device shown in FIG. 1 having the above-described components, the control beam emitted from the light source 1 passes through the ND filter 3 for adjusting the intensity of the transmitted light by adjusting the transmittance. The control light passes through a shutter 4 for blinking the control light in a pulse shape, and is split by a semi-transmissive mirror 5.

【0087】半透過鏡5によって分割された制御光の一
部は光検出器11によって受光される。ここで、光源2
を消灯、光源1を点灯し、シャッター4を開放した状態
において、光学セル8への光ビーム照射位置における光
強度と光検出器11の信号強度との関係をあらかじめ測
定して検量線を作成しておけば、光検出器11の信号強
度から、光学セル8に入射する制御光の光強度を常時推
定することが可能になる。この実施形態では、NDフィ
ルター3によって、光学セル8へ入射する制御光のパワ
ーを0.5mWないし25mWの範囲で調節した。
A part of the control light split by the semi-transmissive mirror 5 is received by the photodetector 11. Here, light source 2
Is turned off, the light source 1 is turned on, and the shutter 4 is opened, and the relationship between the light intensity at the light beam irradiation position on the optical cell 8 and the signal intensity of the photodetector 11 is measured in advance to create a calibration curve. With this, it is possible to always estimate the light intensity of the control light incident on the optical cell 8 from the signal intensity of the photodetector 11. In this embodiment, the power of the control light incident on the optical cell 8 is adjusted in the range of 0.5 mW to 25 mW by the ND filter 3.

【0088】半透過鏡5で分割・反射された制御光は、
光混合器6および集光レンズ7を通って、収束されて光
学セル8に照射される。光学セル8を通過した制御光の
光ビームは、受光レンズ9を通過した後、波長選択透過
フィルター20によって遮断される。
The control light split and reflected by the semi-transmissive mirror 5 is
The light is converged through the optical mixer 6 and the condenser lens 7 and is irradiated to the optical cell 8. The light beam of the control light that has passed through the optical cell 8 passes through the light receiving lens 9 and is then blocked by the wavelength selective transmission filter 20.

【0089】光源2から出射された信号光の光ビーム
は、前記光混合器6によって、制御光と同一光路を伝播
するよう混合され、集光レンズ7を経由して、光学セル
8に収束・照射され、素子を通過した光は受光レンズ9
および波長選択透過フィルター20を透過した後、必要
に応じて設けられる絞り19を通過した後、光検出器2
2にて受光される。
The light beam of the signal light emitted from the light source 2 is mixed by the optical mixer 6 so as to propagate along the same optical path as the control light, and converges on the optical cell 8 via the condenser lens 7. The light that has been irradiated and passed through the element is
After passing through the wavelength selective transmission filter 20 and passing through an aperture 19 provided as necessary, the photodetector 2
The light is received at 2.

【0090】図1の光学装置を用いて光制御の実験を行
い、図5および図6に示すような光強度変化を観測し
た。図5および図6において、111は光検出器11の
受光信号、222および223は光検出器22の受光信
号である。光検出器22の受光信号222の得られる場
合と223の得られる場合の違いは、以下の通りであ
る。
An experiment of light control was performed using the optical device of FIG. 1, and a change in light intensity as shown in FIGS. 5 and 6 was observed. 5 and 6, reference numeral 111 denotes a light reception signal of the photodetector 11, and reference numerals 222 and 223 denote light reception signals of the photodetector 22. The difference between the case where the light receiving signal 222 of the photodetector 22 is obtained and the case where 223 is obtained is as follows.

【0091】図1の装置配置においては、光学セル8に
制御光と信号光とを収束して入射させているが、収束ビ
ーム径が最小となる位置(焦点Fc )を光学セル8の集
光レンズ7に近い所(光の入射側)に設定すると、前記
光学セル8を透過した前記信号光の見かけの強度が減少
する方向の光応答222が観察される。一方、収束ビー
ム径が最小となる位置(焦点Fc )を光学セル8の受光
レンズ9に近い所(光の出射側)に設定すると、前記光
学セル8を透過した前記信号光の見かけの強度が増大す
る方向の光応答223が観察される。
In the apparatus arrangement shown in FIG. 1, the control light and the signal light are converged and made incident on the optical cell 8, but the position (focal point Fc) at which the converged beam diameter becomes minimum is focused on the optical cell 8. When set near the lens 7 (on the light incident side), an optical response 222 is observed in a direction in which the apparent intensity of the signal light transmitted through the optical cell 8 decreases. On the other hand, if the position (focal point Fc) where the convergent beam diameter becomes minimum is set to a position near the light receiving lens 9 of the optical cell 8 (on the light emission side), the apparent intensity of the signal light transmitted through the optical cell 8 becomes An increasing direction of the optical response 223 is observed.

【0092】このような光応答が生じる機構の詳細につ
いては未解明であり、現在、鋭意検討中であるが、制御
光の照射により光応答性組成物の透過率や屈折率等が変
化することに起因するものと推測される。
The details of the mechanism by which such a photoresponse occurs are not yet elucidated, and are under intensive study at present. However, the transmittance and refractive index of the photoresponsive composition may change due to control light irradiation. Is presumed to be caused by

【0093】ここで、同一の光路で収束された制御光と
信号光の焦点位置と光学セルの位置関係を変化させる方
法としては、例えば精密ねじによる微動機構を設けた架
台、圧電素子アクチュエータを設けた架台、または超音
波アクチュエータを設けた架台などの上に光学セル8を
取り付けて上記のように移動させる他、集光レンズ7の
材質に非線形屈折率効果の大きいものを用いて制御光パ
ルスのパワー密度を変えて焦点位置を変化させる方法、
集光レンズ7の材質に熱膨張係数の大きいものを用いて
加熱装置で温度を変えて焦点位置を変化させる方法など
を用いることができる。
Here, as a method for changing the positional relationship between the optical cell and the focal position of the control light and the signal light converged on the same optical path, for example, a mount provided with a fine movement mechanism using a precision screw, and a piezoelectric element actuator are provided. The optical cell 8 is mounted on a pedestal or a pedestal provided with an ultrasonic actuator, and moved as described above. In addition, the condensing lens 7 is made of a material having a large nonlinear refractive index effect, and a control light pulse is generated. How to change the focal position by changing the power density,
A method of changing the focal position by changing the temperature with a heating device using a material having a large thermal expansion coefficient as the material of the condenser lens 7 can be used.

【0094】図1の光学装置を用いて光制御の実験を行
い、図5および図6に示すような光強度変化を観測した
が、その詳細は以下に述べる通りである。
An experiment of light control was performed using the optical device shown in FIG. 1, and changes in light intensity as shown in FIGS. 5 and 6 were observed. The details are as described below.

【0095】まず、制御光の光ビームと信号光の光ビー
ムとが、光学セル8内部または近傍の同一領域で焦点F
c を結ぶように、それぞれの光源からの光路、光混合器
6、および集光レンズ7を調節した。次いで、波長選択
透過フィルター20の機能を点検した。すなわち、光源
2を消灯した状態で、光源1を点灯し、シャッター4を
開閉した場合には光検出器22に応答が全く生じないこ
とを確認した。
First, the light beam of the control light and the light beam of the signal light are focused on the focus F in the optical cell 8 or in the same area near the optical cell 8.
The optical paths from the respective light sources, the optical mixer 6, and the condenser lens 7 were adjusted so as to connect c. Next, the function of the wavelength selective transmission filter 20 was checked. That is, it was confirmed that when the light source 1 was turned on while the light source 2 was turned off and the shutter 4 was opened and closed, no response occurred to the photodetector 22 at all.

【0096】なお、収束ビーム径最小位置(焦点Fc )
の光学セル8上での移動は、光学セル8を移動させて行
った。すなわち、集光レンズ7および受光レンズ9の間
隔(d78+d89)を固定したまま、光学セル8と集光レ
ンズ7の距離を変化させ、同一の光路で収束された制御
光および信号光の焦点位置と光学セル8との位置関係を
変化させて行った。
The minimum position of the convergent beam diameter (focal point Fc)
Is moved on the optical cell 8 by moving the optical cell 8. That is, while the distance (d 78 + d 89 ) between the condenser lens 7 and the light receiving lens 9 is fixed, the distance between the optical cell 8 and the condenser lens 7 is changed, and the control light and the signal light converged on the same optical path. The measurement was performed by changing the positional relationship between the focal position and the optical cell 8.

【0097】まず前記焦点Fc を光学セル8の集光レン
ズ7置した場合について述べる。この場合の、制御光の
波形111に対する信号光の応答波形222を図5に示
す。
First, the case where the focal point Fc is placed on the condenser lens 7 of the optical cell 8 will be described. FIG. 5 shows a response waveform 222 of the signal light with respect to the control light waveform 111 in this case.

【0098】シャッター4を閉じた状態で制御光の光源
1を点灯し、次いで、時刻t1 において光源2を点灯し
光学セル8へ信号光を照射すると、光検出器22の信号
強度はレベルCからレベルAへ増加した。
When the light source 1 of the control light is turned on with the shutter 4 closed, and then the light source 2 is turned on at time t 1 to irradiate the optical cell 8 with signal light, the signal intensity of the photodetector 22 becomes level C. To level A.

【0099】時刻t2 においてシャッター4を開放し、
光学セル8内部の信号光が伝播しているのと同一の光路
へ制御光を収束・照射すると光検出器22の信号強度は
レベルAからレベルBへ減少した。すなわち、信号光の
見かけの強度が減少する方向の光応答が観察された。こ
の変化の応答時間は2マイクロ秒未満であった。
At time t 2 , the shutter 4 is opened,
When the control light was converged and irradiated on the same optical path as the signal light inside the optical cell 8 was propagating, the signal intensity of the photodetector 22 decreased from level A to level B. That is, an optical response in a direction in which the apparent intensity of the signal light decreases was observed. The response time for this change was less than 2 microseconds.

【0100】時刻t3 においてシャッター4を閉じ、光
学セルへの制御光照射を止めると光検出器22の信号強
度はレベルBからレベルAへ復帰した。この変化の応答
時間は3マイクロ秒未満であった。
At time t 3 , when the shutter 4 was closed and the irradiation of the control light to the optical cell was stopped, the signal intensity of the photodetector 22 returned from the level B to the level A. The response time for this change was less than 3 microseconds.

【0101】時刻t4 においてシャッター4を開放し、
ついで、時刻t5 において閉じると、光検出器22の信
号強度はレベルAからレベルBへ減少し、次いでレベル
Aへ復帰した。
At time t 4 , the shutter 4 is opened,
Then, closing at time t 5, the signal intensity of the photodetector 22 decreased from level A to level B, then returns to level A.

【0102】時刻t6 において光源2を消灯すると光検
出器22の出力は低下し、レベルCへ戻った。
When the light source 2 was turned off at time t 6 , the output of the photodetector 22 decreased and returned to the level C.

【0103】ついで、前記焦点Fc を光学セル8の受光
レンズ9側に設置した場合について述べる。この場合
の、制御光の波形111に対する信号光の応答波形22
3を図6に示す。
Next, a case where the focal point Fc is set on the light receiving lens 9 side of the optical cell 8 will be described. In this case, the response waveform 22 of the signal light with respect to the control light waveform 111
3 is shown in FIG.

【0104】シャッター4を閉じた状態で制御光の光源
1を点灯し、次いで、時刻t1 において光源2を点灯し
光学セル8へ信号光を照射すると、光検出器22の信号
強度はレベルCからレベルAへ増加した。
When the light source 1 of the control light is turned on with the shutter 4 closed, and then the light source 2 is turned on at time t 1 to irradiate the optical cell 8 with signal light, the signal intensity of the photodetector 22 becomes level C To level A.

【0105】時刻t2 においてシャッター4を開放し、
光学セル8内部の信号光が伝播しているのと同一の光路
へ制御光を収束・照射すると光検出器22の信号強度は
レベルAからレベルDへ増加した。すなわち、信号光の
見かけの強度が増大する方向の光応答が観察された。こ
の変化の応答時間は2マイクロ秒未満であった。
At time t 2 , the shutter 4 is opened,
When the control light was converged and irradiated on the same optical path as the signal light inside the optical cell 8 was propagating, the signal intensity of the photodetector 22 increased from level A to level D. That is, an optical response in a direction in which the apparent intensity of the signal light increases was observed. The response time for this change was less than 2 microseconds.

【0106】時刻t3 においてシャッター4を閉じ、光
学セルへの制御光照射を止める、と光検出器22の信号
強度はレベルDからレベルAへ復帰した。この変化の応
答時間は3マイクロ秒未満であった。
At time t 3 , when the shutter 4 was closed and the control light irradiation to the optical cell was stopped, the signal intensity of the photodetector 22 returned from level D to level A. The response time for this change was less than 3 microseconds.

【0107】時刻t4 においてシャッター4を開放し、
ついで、時刻t5 において閉じると、光検出器22の信
号強度はレベルAからレベルDへ増加し、次いでレベル
Aへ復帰した。
At time t 4 , the shutter 4 is opened,
Then, closing at time t 5, the signal intensity of the photodetector 22 increased from level A to level D, and then returns to level A.

【0108】時刻t6 において光源2を消灯すると光検
出器22の出力は低下し、レベルCへ戻った。
When the light source 2 was turned off at time t 6 , the output of the photodetector 22 decreased and returned to the level C.

【0109】以上まとめると、光学セル8へ、制御光を
図5または図6の111に示すような波形で表される光
強度の時間変化を与えて照射したところ、信号光の光強
度をモニターして示す光検出器22の出力波形は図5の
222または図6の223に示すように、制御光の光強
度の時間変化に対応して可逆的に変化した。すなわち、
制御光の光強度の増減または断続により信号光の透過を
制御すること、すなわち光で光を制御すること(光・光
制御)、または、光で光を変調すること(光・光変調)
ができることが確認された。
In summary, when the optical cell 8 is irradiated with the control light with the time change of the light intensity represented by the waveform 111 in FIG. 5 or FIG. 6, the light intensity of the signal light is monitored. The output waveform of the photodetector 22 shown as shown in FIG. 5 changed reversibly in response to the time change of the light intensity of the control light as shown at 222 in FIG. 5 or 223 in FIG. That is,
Controlling the transmission of signal light by increasing or decreasing or interrupting the light intensity of the control light, that is, controlling light with light (light / light control) or modulating light with light (light / light modulation)
It was confirmed that it was possible.

【0110】なお、制御の光の断続に対応する信号光の
光強度の変化の程度は、前記の光検出器22の出力レベ
ルA、BおよびCを用いて次に定義される値ΔT[単位
%]または、A、CおよびDを用いて次に定義される値
ΔT’[単位%]
The degree of change in the light intensity of the signal light corresponding to the intermittent control light is determined by using the output levels A, B, and C of the photodetector 22 as a value ΔT [unit %] Or the value ΔT ′ [unit%] defined below using A, C and D

【数1】 ΔT =100[(A−B)/(A−C)]ΔT = 100 [(AB) / (AC)]

【数2】 ΔT’=100[(D−A)/(A−C)] によって定量的に比較することができる。ここで、Aは
制御光を遮断した状態で信号光の光源2を点灯した場合
の光検出器22の出力レベル、BおよびDは信号光と制
御光を同時に照射した場合の光検出器22の出力レベ
ル、Cは信号光の光源2を消灯した状態の光検出器22
の出力レベルである。
2T ′ = 100 [(DA) / (AC)] can be quantitatively compared. Here, A is the output level of the light detector 22 when the light source 2 of the signal light is turned on with the control light cut off, and B and D are the output levels of the light detector 22 when the signal light and the control light are irradiated simultaneously. The output level C is a photodetector 22 in a state where the signal light source 2 is turned off.
Output level.

【0111】上の例において、制御光の入射パワーを5
mWとし、集光レンズ7および受光レンズ9に対する光
学セル8の位置を変化させて信号光の光応答の向きと大
きさを調べたところ、信号光強度が減少する向きの応答
の大きさΔTの最大値は89%、見かけの信号光強度が
増加する向きの応答の大きさΔT’の最大値は51%で
あった。なお、制御光の焦点位置を光学セル内の光応答
性組成物の入射側近傍に置き、制御光を1ミリ秒よりも
長いパルス幅で照射した場合、制御光のパワーを10m
Wよりも大きくすると、制御光の焦点位置において、溶
剤のクロロホルムが沸騰を始めた。溶剤の沸騰は極めて
局部的に起こるため、光学セル内部の圧力上昇は極めて
軽微であった。また、制御光を遮断すると、直ちに沸騰
は停止した。
In the above example, the incident power of the control light is set to 5
When the direction and the magnitude of the optical response of the signal light were examined by changing the position of the optical cell 8 with respect to the condenser lens 7 and the light receiving lens 9, the magnitude of the response ΔT in the direction in which the signal light intensity decreased was set to mW. The maximum value was 89%, and the maximum value of the response magnitude ΔT ′ in the direction in which the apparent signal light intensity increased was 51%. When the focal position of the control light is set near the incident side of the photoresponsive composition in the optical cell and the control light is irradiated with a pulse width longer than 1 millisecond, the power of the control light is increased by 10 m.
When it was larger than W, the solvent chloroform started boiling at the focal position of the control light. Since the boiling of the solvent occurs very locally, the pressure rise inside the optical cell was very small. When the control light was shut off, the boiling stopped immediately.

【0112】上記のように収束ビーム径が最小となる位
置(焦点Fc )と光学セル8の位置関係を変えることに
よって、信号光の光応答の向きを逆転させ、信号光の見
かけの強度が減少する方向、または、増加する方向の応
答を得ることができる。
By changing the positional relationship between the position (focal point Fc) where the convergent beam diameter is minimum and the optical cell 8 as described above, the direction of the optical response of the signal light is reversed, and the apparent intensity of the signal light decreases. A response in an increasing direction or an increasing direction can be obtained.

【0113】このような光応答変化の生じる機構を調べ
るため、光制御を行った場合に起こる信号光ビーム断面
における光強度分布の変化の測定を行った。すなわち、
図1の装置において、受光レンズ9を集光レンズ7の開
口数(本実施形態の場合は0.65)よりも大きな開口
数(例えば0.75)のものに変更し、絞り19を取り
外し、光検出器22の代わりに図7に概要を示すような
光強度分布測定器を設置し、光学セル8を透過した光線
束の全てを受光レンズ9で受光・収束させて前記光強度
分布測定器の受光部31(有効直径4mm)へ入射さ
せ、信号光光線束断面の光強度分布を測定した。測定結
果を図8、9、10に示す。ここで、光強度分布測定器
は、図7に示すように、受光部31(有効直径4mm)
に対して幅1mmの第一のスリット32を設け、第一の
スリットの長さ方向、すなわち図7において点Xから点
Yの向きに、幅25μmの第二のスリット33を一定速
度で移動させて、2枚のスリットが作る1mm×25μ
mの長方形の窓を通過した光の強度を、前記窓の移動位
置に対応させて測定する装置である。前記窓の移動位置
に対応させて光強度を測定するには、例えば、第二のス
リット33の移動速度に同期させたストレージオシロス
コープ上に、前記窓を通過した光を受光した検出器の出
力を記録すれば良い。図8〜10は、以上のようにし
て、ストレージオシロスコープ上に記録された信号光の
光ビーム断面についての光強度分布を示すものであり、
横軸(光ビーム断面内の位置)は図7の点Xから点Yの
方向の位置に対応し、縦軸は光強度を表す。
In order to investigate the mechanism of such a change in the optical response, a change in the light intensity distribution in the cross section of the signal light beam caused by performing the optical control was measured. That is,
In the apparatus shown in FIG. 1, the light receiving lens 9 is changed to one having a numerical aperture (for example, 0.75) larger than the numerical aperture of the condenser lens 7 (0.65 in this embodiment), and the diaphragm 19 is removed. A light intensity distribution measuring device as schematically shown in FIG. 7 is installed in place of the light detector 22, and all the light beams transmitted through the optical cell 8 are received and converged by the light receiving lens 9, and the light intensity distribution measuring device And the light intensity distribution on the cross section of the signal light beam was measured. The measurement results are shown in FIGS. Here, as shown in FIG. 7, the light intensity distribution measuring device has a light receiving section 31 (effective diameter 4 mm).
A first slit 32 having a width of 1 mm is provided, and a second slit 33 having a width of 25 μm is moved at a constant speed in the length direction of the first slit, that is, in the direction from point X to point Y in FIG. 1mm x 25μ made by two slits
This is an apparatus for measuring the intensity of light passing through a rectangular window of m in accordance with the moving position of the window. In order to measure the light intensity corresponding to the moving position of the window, for example, the output of a detector that receives the light passing through the window is placed on a storage oscilloscope synchronized with the moving speed of the second slit 33. Just record it. FIGS. 8 to 10 show the light intensity distribution of the signal beam recorded on the storage oscilloscope with respect to the light beam cross section as described above.
The horizontal axis (position in the light beam cross section) corresponds to the position in the direction from point X to point Y in FIG. 7, and the vertical axis represents light intensity.

【0114】図8は、光学セル8に制御光が入射せず、
信号光のみが入射した場合の前記信号光ビーム断面の光
強度分布である。この場合の光強度分布は、中心部分の
強度が強く、周辺に行くに従い強度が弱まる分布(おお
むね「ガウス分布」)である。
FIG. 8 shows that the control light does not enter the optical cell 8 and
5 is a light intensity distribution of a section of the signal light beam when only the signal light is incident. The light intensity distribution in this case is a distribution in which the intensity at the central portion is high and the intensity decreases toward the periphery (approximately “Gaussian distribution”).

【0115】図9は、収束ビーム径が最小となる位置
(焦点Fc )を光学セル8の集光レンズ7に近い所(光
の入射側)に設定し、制御光を照射したとき見かけの信
号光強度が減少する向きの光応答222が観察される条
件において、制御光を照射したときの信号光ビーム断面
の光強度分布である。この場合の光強度分布は、中心部
分の光強度が弱く、周辺で光強度が増大する分布になっ
ている。信号光ビーム断面の中心部の光強度は、制御光
強度および光学セル8と焦点の位置関係に依存して減少
し、制御光強度が増すに従い、ゼロに近づいていく。し
たがって、この場合、信号光ビームの中心部分だけを取
り出して、見かけの信号光強度を測定すると、制御光の
断続に対応して、信号光の強度が減少する向きの光応答
222を、充分な大きさで取り出すことができる。
FIG. 9 shows that the position (focal point Fc) where the convergent beam diameter becomes the minimum is set at a position close to the condenser lens 7 of the optical cell 8 (on the light incident side), and an apparent signal when the control light is irradiated. It is a light intensity distribution of the signal light beam cross section when the control light is irradiated under the condition that the light response 222 in the direction in which the light intensity decreases is observed. In this case, the light intensity distribution is such that the light intensity in the central portion is weak and the light intensity increases in the periphery. The light intensity at the center of the signal light beam cross section decreases depending on the control light intensity and the positional relationship between the optical cell 8 and the focal point, and approaches zero as the control light intensity increases. Therefore, in this case, when only the central portion of the signal light beam is extracted and the apparent signal light intensity is measured, the optical response 222 in the direction in which the intensity of the signal light decreases in response to the intermittent control light is sufficient. Can be taken out in size.

【0116】図10は、収束ビーム径が最小となる位置
(焦点Fc )を光学セル8の受光レンズ9に近い所(光
の出射側)に設定し、制御光を照射したとき見かけの信
号光強度が増大する向きの光応答223が観察される条
件において、制御光を照射したときの信号光ビーム断面
の光強度分布である。この場合は、中心部分の光強度
が、制御光を照射しない場合の中心部分の光強度(図
8)より強くなっている。この場合、信号光ビーム断面
の中心部の光強度は、制御光強度および光学セル8を焦
点位置の関係に依存するが、制御光非照射時の数倍にも
達する。したがって、この場合、信号光ビームの中心部
分だけを取り出して、見かけの信号光強度を測定する
と、制御光の断続に対応して、信号光の強度が増大する
向きの光応答223を充分な大きさで取り出すことがで
きる。
FIG. 10 shows that the position (focal point Fc) where the convergent beam diameter becomes minimum is set at a position close to the light receiving lens 9 of the optical cell 8 (light emission side), and when the control light is irradiated, the apparent signal light is emitted. It is a light intensity distribution of the cross section of the signal light beam when the control light is irradiated under the condition that the optical response 223 in the direction in which the intensity increases is observed. In this case, the light intensity at the central portion is higher than the light intensity at the central portion when control light is not irradiated (FIG. 8). In this case, the light intensity at the central portion of the signal light beam cross section depends on the relationship between the control light intensity and the focal position of the optical cell 8, but reaches several times that when the control light is not irradiated. Therefore, in this case, when only the central part of the signal light beam is extracted and the apparent signal light intensity is measured, the optical response 223 in the direction in which the signal light intensity increases in response to the intermittent control light is sufficiently large. You can take it out.

【0117】以上の実験から、制御光の断続による信号
光の光強度変調(光応答)は、信号光ビーム(光束)断
面の中心部で、特に大きく起きていることが判る。した
がって、本発明の主旨とは逆に、受光レンズ9の開口数
を集光レンズ7の開口数よりも大きくして、光学セル8
を透過した信号光を全て補足し、光検出器で受光した場
合、検出される光応答は、本発明の場合に比べて著しく
小さくなってしまう。また、光検出器に、制御光による
光変調を受けた部分以外のノイズ成分が取り込まれてし
まい、S/N比が著しく悪くなってしまう。
From the above experiment, it can be seen that the light intensity modulation (light response) of the signal light due to the intermittent control light occurs particularly at the center of the cross section of the signal light beam (light flux). Therefore, contrary to the gist of the present invention, the numerical aperture of the light receiving lens 9 is made larger than the numerical aperture of the condenser lens 7 so that the optical cell 8
When all of the signal light transmitted through the optical detector is captured and received by the photodetector, the detected optical response is significantly smaller than that in the case of the present invention. In addition, noise components other than the portion subjected to the light modulation by the control light are taken into the photodetector, and the S / N ratio is significantly deteriorated.

【0118】〔実施形態2〕本発明の光制御光法および
光制御装置において光応答を大きくするためには前記制
御光および前記信号光を各々収束させて前記光学セルへ
照射し、かつ、前記制御光および前記信号光のそれぞれ
の焦点の近傍の光子密度が最も高い領域が前記光学セル
中において互いに重なり合うように前記制御光および前
記信号光の光路をそれぞれ配置すれば良いが、そのため
には信号光および制御光を実質的に同一光路で伝播させ
ることが好ましい。なお、前記制御光および前記信号光
の電場の振幅分布がガウス分布となっているガウスビー
ムの場合、集光レンズ7などで、開き角2θで収束させ
たときの焦点Fc 近傍における光線束および波面30の
様子を図11に示す。ここで、波長λのガウスビームの
直径2ω0 が最小になる位置、すなわちビームウエスト
の半径ω0 は次の式で表される。
[Embodiment 2] In the light control light method and light control apparatus of the present invention, in order to increase the light response, the control light and the signal light are respectively converged and irradiated to the optical cell, and The optical paths of the control light and the signal light may be arranged so that regions having the highest photon densities in the vicinity of the respective focal points of the control light and the signal light overlap with each other in the optical cell. It is preferable that the light and the control light propagate in substantially the same optical path. In the case of a Gaussian beam in which the amplitude distribution of the electric field of the control light and the signal light is a Gaussian distribution, the light beam and the wavefront near the focal point Fc when converging at an opening angle 2θ by the condenser lens 7 or the like. FIG. 11 shows the state of No. 30. Here, the position where the diameter 2ω 0 of the Gaussian beam having the wavelength λ is minimum, that is, the radius ω 0 of the beam waist is expressed by the following equation.

【0119】[0119]

【数3】ω0 = λ/(π・θ) 例えば、実施形態1で用いた集光レンズ(焦点距離5m
m、開口数0.65)で波長633nm、ビーム直径1
mmの制御光を収束したときのビームウエストの半径ω
0 は2.02μm、同様にして波長830nm、ビーム
直径8mmの信号光を収束したときのビームウエストの
半径ω0 は0.392μm(ほぼ回折限界)と計算され
る。
Ω 0 = λ / (π · θ) For example, the condensing lens (focal length 5 m
m, numerical aperture 0.65), wavelength 633 nm, beam diameter 1
mm waist radius ω when converging control light of mm
0 is 2.02 μm, and similarly, the radius ω 0 of the beam waist when converging the signal light having the wavelength of 830 nm and the beam diameter of 8 mm is calculated to be 0.392 μm (substantially the diffraction limit).

【0120】図12に示すように、信号光および制御光
が「実質的に同一光路」と看做すことができるのは次の
ような場合である: 1)制御光と信号光の光軸が互いに平行であって、制御
光の光路、例えば断面L02(半径r2 )の中に信号光の
光路、例えば断面L+1、L01、またはL-1(半径r1
1 ≦r2 )が重なって伝搬する場合、 2)制御光と信号光の光軸が互いに平行であって、信号
光の光路、例えば断面L02(半径r2 )の中に制御光の
光路、例えば断面L+1、L01、またはL-1(半径r1
1 ≦r2 )が重なって伝搬する場合、 3)制御光と信号光の光軸が互いに平行(光軸間の距離
+1、l-1、またはl+1+l-1)であって、制御光の光
路が断面L+1、L01、またはL-1のいずれか、信号光の
光路も断面L+1、L01、またはL-1のいずれかである場
合。
As shown in FIG. 12, the signal light and the control light can be regarded as “substantially the same optical path” in the following cases: 1) The optical axis of the control light and the signal light Are parallel to each other, and in the optical path of the control light, for example, the section L 02 (radius r 2 ), the optical path of the signal light, for example, the section L +1 , L 01 , or L −1 (radius r 1 ;
r 1 ≦ r 2 ), 2) the control light and the signal light have their optical axes parallel to each other, and the control light and the signal light have an optical path, for example, in the section L 02 (radius r 2 ). The optical path, for example, the cross section L +1 , L 01 or L -1 (radius r 1 ;
r 1 ≦ r 2 ), and 3) the optical axes of the control light and the signal light are parallel to each other (distance l +1 , l −1 , or l +1 + l −1 between the optical axes). And the optical path of the control light is any of the cross sections L +1 , L 01 , or L −1 , and the optical path of the signal light is also one of the cross sections L +1 , L 01 , or L −1 .

【0121】表1のデータは、一例として、実施形態1
の装置において、集光レンズ7として、開口数0.65
の顕微鏡用対物レンズを用い、受光レンズ9として、開
口数0.4の顕微鏡用レンズを用い、収束ビーム径が最
小となる位置(焦点)を光学セル8の集光レンズ7に近
い所(光の入射側)に設定し、前記光学セルを透過した
前記信号光が減少する方向の光応答222が観察される
条件下、信号光の光路を断面L02(直径8mm)に固定
し、断面L+1、L01、またはL-1(直径1mm)の制御
光の光路(光軸)を光軸間の距離l+1またはl-1として
±1.2mm平行移動した場合の、信号光・光応答の大
きさΔTの変化を示したものである。信号光および制御
光の光軸が完全に一致している場合の光応答が最大であ
るが、光軸間の距離l+1またはl-1が±0.6mm程度
ずれても、光応答の大きさΔTは7ポイントほど変化す
るにすぎない。
The data shown in Table 1 is used as an example in the first embodiment.
In the apparatus of the above, the numerical aperture 0.65
A microscope objective lens having a numerical aperture of 0.4 is used as the light receiving lens 9 and a position (focal point) where the convergent beam diameter is minimum is located near the condenser lens 7 of the optical cell 8 (light). The optical path of the signal light is fixed to the cross section L 02 (diameter 8 mm) under the condition that the optical response 222 in the direction in which the signal light transmitted through the optical cell decreases is observed. The signal light when the optical path (optical axis) of the control light of +1 , L 01 , or L -1 (diameter 1 mm) is translated by ± 1.2 mm as the distance l +1 or l -1 between the optical axes. 9 shows a change in the magnitude ΔT of the optical response. The optical response is maximum when the optical axes of the signal light and the control light are completely coincident. However, even if the distance l + 1 or l- 1 between the optical axes is shifted by about ± 0.6 mm, the optical response is The magnitude ΔT only changes by about 7 points.

【0122】すなわち、収束された信号光および制御光
のそれぞれの焦点の近傍の光子密度が最も高い領域(ビ
ームウエスト)が前記光学セル内の光応答性組成物中に
おいて互いに重なり合うように前記制御光および前記信
号光の光路がそれぞれ配置され、これらの領域の重なり
合いが最大になったとき、すなわち、前記制御光および
前記信号光の光軸が完全に一致したとき前記光応答は最
大になること、前記制御光および前記信号光の光路が実
質的に同一のとき、充分大きな光応答が得られることが
判った。
That is, the control light is adjusted such that regions (beam waist) having the highest photon density near the respective focal points of the converged signal light and control light overlap with each other in the photoresponsive composition in the optical cell. And the optical path of the signal light is arranged, respectively, when the overlap of these areas is maximum, that is, the optical response is maximum when the optical axes of the control light and the signal light are completely coincident, It has been found that when the optical paths of the control light and the signal light are substantially the same, a sufficiently large optical response can be obtained.

【0123】[0123]

【表1】 〔比較例1〕従来の技術に基づく比較実験を行うため、
特開昭53−137884号公報、特開昭63−231
424号公報、および特開昭64−73326号公報の
記述に従い、図13に概要を示すような構成の装置を用
い、光制御を試みた。すなわち、光路長1cmの石英製
溶液セル27に絞り19を通した信号光の光源2からの
半導体レーザー光(波長830nm)を照射し、透過し
た光を波長選択透過フィルター20を経由して光検出器
22で受光し、一方、溶液セル27を透過する信号光の
光路全体に、信号光に直交する方向から制御光を、投射
レンズ26を用いて拡散させて照射した。図13の装置
構成において、信号光の光源1(波長633nm)、N
Dフィルター3、シャッター4、半透過鏡5、および、
光検出器11の役割および仕様は実施形態1の場合と同
様である。なお、波長選択透過フィルター20は溶液セ
ル27から散乱してくる制御光が光検出器22に入射す
るのを防ぐものであり、実施形態1で用いたのと同様の
ものを用いることができる。
[Table 1] [Comparative Example 1] To perform a comparative experiment based on the conventional technology,
JP-A-53-137888, JP-A-63-231
According to the description in Japanese Patent Application Laid-Open No. 424 and Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 64-73326, light control was attempted using an apparatus having a configuration as schematically shown in FIG. That is, a 1 cm optical path length quartz solution cell 27 is irradiated with semiconductor laser light (wavelength 830 nm) from the light source 2 of the signal light passing through the diaphragm 19 and the transmitted light is detected through the wavelength selective transmission filter 20. The control light was diffused using a projection lens 26 from the direction orthogonal to the signal light, and was irradiated onto the entire optical path of the signal light passing through the solution cell 27 while being received by the detector 22. In the device configuration of FIG. 13, the light source 1 (wavelength 633 nm) of signal light, N
D filter 3, shutter 4, semi-transmissive mirror 5, and
The role and specifications of the photodetector 11 are the same as in the first embodiment. The wavelength selective transmission filter 20 is for preventing the control light scattered from the solution cell 27 from being incident on the photodetector 22, and may be the same as that used in the first embodiment.

【0124】色素としては実施形態1と同様にテトラ
(t-ブチル)銅フタロシアニンを用い、クロロホルム溶
液を溶液セル27に充填して試験した。色素濃度につい
ては、光路長の相違、すなわち実施形態1の場合の光路
長50μmに対して200倍の光路長1cmであること
を勘案し、実施形態1の場合の200分の1の濃度
(2.5×10-5mol/l)に設定し、実効的な透過
率が実施形態1の場合と同等になるよう調節した。実施
形態1の場合と同様に、NDフィルター3によって、光
学素子(溶液セル27)へ入射する制御光のパワーを
0.5mWないし25mWの範囲で調節し、制御光をシ
ャッター4を用いて明滅させた。しかしながら、制御光
のパワーを最大にしても光検出器22へ入射する信号光
の強度は全く変化しないという結果が得られた。すなわ
ち、制御光のパワーを0.5mWないし25mWの範囲
で調節した限りでは、図13の装置構成・装置配置にお
いて光・光制御は実現できなかった。
As the dye, tetra (t-butyl) copper phthalocyanine was used in the same manner as in the first embodiment, and a chloroform solution was filled in the solution cell 27 for testing. Regarding the dye concentration, taking into account the difference in the optical path length, that is, the optical path length of 1 cm, which is 200 times that of the optical path length of 50 μm in the first embodiment, the density (1/2) in the case of the first embodiment (2 .5 × 10 −5 mol / l) and adjusted so that the effective transmittance was equivalent to that of the first embodiment. As in the case of the first embodiment, the power of the control light incident on the optical element (solution cell 27) is adjusted in the range of 0.5 mW to 25 mW by the ND filter 3, and the control light is flickered using the shutter 4. Was. However, a result was obtained in which the intensity of the signal light incident on the photodetector 22 did not change at all even when the power of the control light was maximized. That is, as long as the power of the control light is adjusted in the range of 0.5 mW to 25 mW, light / light control cannot be realized in the device configuration / device arrangement of FIG.

【0125】〔実施形態3〕実施形態1におけるテトラ
(t-ブチル)銅フタロシアニンの代わりに、色素とし
て、テトラ(t-ブチル)オキシバナジウムフタロシアニ
ンを用いた。他は実施形態1に記載の方法と同様にし
て、石英ガラス製光学セル8に液状の光応答性組成物を
充填した。この場合の透過率スペクトルを図14に示
す。この膜の透過率は制御光の波長(633nm)で
3.4%、信号光の波長(780nm)で78%であっ
た。
Embodiment 3 Instead of tetra (t-butyl) copper phthalocyanine in Embodiment 1, tetra (t-butyl) oxyvanadium phthalocyanine was used as a dye. The other conditions were the same as in the method described in Embodiment 1, and the optical cell 8 made of quartz glass was filled with the liquid photoresponsive composition. FIG. 14 shows the transmittance spectrum in this case. The transmittance of this film was 3.4% at the wavelength of control light (633 nm) and 78% at the wavelength of signal light (780 nm).

【0126】この膜型光学素子を実施形態1の場合と同
様な光制御装置(図1)に取り付け、制御光および信号
光の収束ビーム径が最小となる位置(焦点Fc )と光学
セル8の位置関係を変えながら、制御光の断続に対応し
た信号光の光応答の向きおよび大きさを実施形態1の場
合と同様にして調べた。ただし、信号光の光源2として
半導体レーザー(発振波長780nm、連続発振出力6
mW、ビーム整形後の直径約8mmのガウスビーム)
を、制御光の光源1としてヘリウム・ネオンレーザー
(発振波長633nm、ビーム直径2mmのガウスビー
ム)を、集光レンズ7として倍率20倍、開口数0.4
の顕微鏡用レンズを、受光レンズ9として倍率10倍、
開口数0.3の顕微鏡用対物レンズを用い、集光レンズ
7および受光レンズ9の間隔(d78+d89)を固定した
まま、光学セル8と集光レンズ7の距離を変化させ、同
一の光路で収束された制御光および信号光の焦点位置と
光学セル8との位置関係を変化させて行った。
The film type optical element is mounted on the same light control device (FIG. 1) as in the first embodiment, and the position (focus Fc) at which the convergent beam diameter of the control light and the signal light is minimized and the position of the optical cell 8 While changing the positional relationship, the direction and magnitude of the optical response of the signal light corresponding to the intermittent control light were examined in the same manner as in the first embodiment. However, a semiconductor laser (oscillation wavelength 780 nm, continuous oscillation output 6) was used as the signal light source 2.
mW, Gaussian beam with a diameter of about 8 mm after beam shaping)
A helium-neon laser (Gaussian beam having an oscillation wavelength of 633 nm and a beam diameter of 2 mm) as a control light source 1, a magnification of 20 times, and a numerical aperture of 0.4 as a condenser lens 7.
Microscope lens as a light receiving lens 9 magnification 10 times,
Using a microscope objective lens with a numerical aperture of 0.3, the distance between the optical cell 8 and the condenser lens 7 is changed while the distance (d 78 + d 89 ) between the condenser lens 7 and the light receiving lens 9 is fixed, and the same This was performed by changing the positional relationship between the focus position of the control light and the signal light converged on the optical path and the optical cell 8.

【0127】制御光の入射パワー5mWのとき、信号光
強度が減少する向きの応答の大きさΔTの最大値は82
%、見かけの信号光強度が増加する向きの応答の大きさ
ΔT’の最大値は54%であった。
When the incident power of the control light is 5 mW, the maximum value of the response magnitude ΔT in the direction in which the signal light intensity decreases is 82
%, The maximum value of the response magnitude ΔT ′ in the direction in which the apparent signal light intensity increases was 54%.

【0128】〔実施形態4〕図15には実施形態4の光
制御装置の概略構成が示されている。このような光学装
置構成および配置は、図15に例示するような内部形態
が薄膜型の光学セル8の他に、外部および外部形態が板
状、直方体状、円柱状、半円柱状、四角柱状などの光学
セルを用いる場合にも好適に用いることができる。
[Fourth Embodiment] FIG. 15 shows a schematic configuration of a light control device according to a fourth embodiment. Such an optical device configuration and arrangement include, in addition to the thin-film type optical cell 8 illustrated in FIG. 15, the external and external configurations are plate-like, rectangular parallelepiped, cylindrical, semi-cylindrical, and quadrangular prism-like. It can also be suitably used when an optical cell such as the above is used.

【0129】光源1および2、NDフィルター3、シャ
ッター4、光検出器11および22、光学セル8、波長
選択透過フィルター20、およびオシロスコープ100
については実施形態1(図1)と同様のものを同様にし
て用いた。
Light sources 1 and 2, ND filter 3, shutter 4, photodetectors 11 and 22, optical cell 8, wavelength selective transmission filter 20, and oscilloscope 100
, The same as in Embodiment 1 (FIG. 1) was used in the same manner.

【0130】図15に示すような配置でダイクロイック
ミラー21を用いることで、制御光を分割して、その光
強度を光検出器11でモニターすると同時に、制御光と
信号光の光路を重ね合わせることができ、図1の配置で
必要な光混合器6を省略することができる。ただし、図
15の配置においては、ダイクロイックミラー21の波
長選択透過および反射を補完するために、信号光を完全
に遮断し制御光だけを透過させるような波長選択透過フ
ィルター10を光検出器11の前に設けることが好まし
い。また、信号光および/または制御光が光源1および
2へ戻り、光源装置に悪影響を与えるのを避けるため、
必要に応じて、光アイソレーター13および14を、そ
れぞれ光源1および2の前に設けても良い。
By using the dichroic mirror 21 in the arrangement shown in FIG. 15, the control light is divided and the light intensity is monitored by the photodetector 11, and at the same time, the optical paths of the control light and the signal light are overlapped. The optical mixer 6 required in the arrangement of FIG. 1 can be omitted. However, in the arrangement of FIG. 15, in order to complement the wavelength selective transmission and reflection of the dichroic mirror 21, the wavelength selective transmission filter 10 that completely blocks the signal light and transmits only the control light is connected to the photodetector 11. It is preferably provided before. Further, in order to prevent the signal light and / or the control light from returning to the light sources 1 and 2 and adversely affecting the light source device,
If necessary, the optical isolators 13 and 14 may be provided before the light sources 1 and 2, respectively.

【0131】光路を一致させた信号光および制御光を一
緒に収束させて光学セル8へ照射する際の光収束手段と
して、集光レンズ7および受光レンズ9の代りに、図1
5のような配置において凹面鏡15および16を用いる
ことができる。信号光と制御光に共通の収束手段として
レンズを用いる場合、厳密には波長によって焦点距離が
異なるという問題が生じるが、凹面鏡ではその心配がな
い。
As a light convergence means for irradiating the optical cell 8 with the signal light and the control light whose optical paths are matched together, instead of the condenser lens 7 and the light receiving lens 9, FIG.
In such an arrangement, concave mirrors 15 and 16 can be used. When a lens is used as a common converging means for the signal light and the control light, there is a problem that the focal length varies strictly depending on the wavelength, but there is no concern with a concave mirror.

【0132】図15に例示するような、本発明の光制御
装置において前記光学素子を透過した後、発散していく
信号光光線束のうち、前記強度変調および/または光束
密度変調を強く受けた領域の信号光光線束を分別して取
り出すには、次のような方法を採用することができる。
In the light control device of the present invention as exemplified in FIG. 15, after passing through the optical element, of the diverging signal light beam, the intensity modulation and / or the light beam density modulation was strongly received. The following method can be employed to separate and extract the signal light beam in the region.

【0133】(1)光検出器22の手前に絞り19を設
ける方法。
(1) A method of providing the stop 19 in front of the photodetector 22.

【0134】(2)照射側の凹面鏡15の開口角よりも
受光側の凹面鏡16の開口角を小さくする方法。
(2) A method in which the opening angle of the concave mirror 16 on the light receiving side is smaller than the opening angle of the concave mirror 15 on the irradiation side.

【0135】(3)照射側の凹面鏡15の開口角よりも
受光側の凹面鏡16の開口角を小さくし、更に、光検出
器22の手前に絞り19を設ける方法。
(3) A method in which the opening angle of the concave mirror 16 on the light receiving side is made smaller than the opening angle of the concave mirror 15 on the irradiation side, and a stop 19 is provided in front of the photodetector 22.

【0136】図15に例示するような、本発明の光制御
装置において必須の装置構成要素は光源1および2、ダ
イクロイックミラー21、波長選択透過フィルター2
0、凹面鏡15、16、および光学セル8である。な
お、図15におけるダイクロイックミラー21の代りに
偏光または非偏光のビームスプリッターを用いることも
できる。
As shown in FIG. 15, the essential components of the light control device of the present invention include light sources 1 and 2, a dichroic mirror 21, and a wavelength selective transmission filter 2.
0, concave mirrors 15 and 16 and optical cell 8. Note that a polarized or non-polarized beam splitter may be used instead of the dichroic mirror 21 in FIG.

【0137】本発明の光制御方法を図15に示すような
装置で行う場合の手順として、まず、制御光(光源1)
と信号光(光源2)の光路が一致し、共通の焦点Fc
(ビームウエスト)位置に光学素子8が配置されるよう
調節を行い、次いで、ダイクロイックミラー21ならび
に波長選択透過フィルター10および20の機能を点検
するため、光源1と2を交互に点灯し、光源1のみ点灯
(シャッター4開放)したとき光検出器22に応答がな
いこと、および光源2のみを点灯したとき光検出器11
に応答がないことを確認した。
As a procedure for performing the light control method of the present invention with an apparatus as shown in FIG. 15, first, control light (light source 1)
And the optical path of the signal light (light source 2) coincides with the common focal point Fc.
The light source 1 and the light source 2 are alternately turned on to check the functions of the dichroic mirror 21 and the wavelength selective transmission filters 10 and 20 so that the optical element 8 is arranged at the (beam waist) position. When only the light source 2 is turned on (the shutter 4 is opened), there is no response to the light detector 22, and when only the light source 2 is turned on, the light detector 11 is turned off.
Confirmed that there was no response.

【0138】以下、実施形態1の場合と同様にして、前
記光学セル8を用いた光・光制御方法を実施し、実施形
態1の場合と同等の実験結果を得た。
The light / light control method using the optical cell 8 was carried out in the same manner as in the first embodiment, and the same experimental results as in the first embodiment were obtained.

【0139】[0139]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
光制御方法および光制御装置によれば、例えば、可視領
域にあるレーザー光を制御光として、近赤外線領域にあ
る信号光を効率良く変調することが、極めて単純な光学
装置によって、電子回路などを一切用いることなく、実
用上充分な応答速度において実現可能になる。
As described above in detail, according to the light control method and the light control device of the present invention, for example, the laser light in the visible region is used as the control light, and the signal light in the near infrared region is efficiently used. Good modulation can be achieved with a very simple optical device at a practically sufficient response speed without using any electronic circuit or the like.

【0140】更に、液状の光応答性組成物を光学セルに
充填して使用することにより、光学散乱を小さくするこ
とができ、できる限り小さいパワーで大きな光応答を示
す光学装置を提供することができる。
Further, by filling the optical cell with the liquid photoresponsive composition and using it, it is possible to provide an optical device which can reduce optical scattering and exhibit a large optical response with the smallest possible power. it can.

【0141】更に、揮発性の溶剤を用いて液状の光応答
性組成物を作成することによって、過大パワーの制御光
が入射した場合は、前記溶剤が沸騰して泡を発生し、そ
の結果制御光を遮断し、光学素子が損傷を受けることを
防ぐようにすることができる。
Further, when a liquid photoresponsive composition is prepared using a volatile solvent, when the control light having excessive power is incident, the solvent boils to generate bubbles, and as a result, the control is performed. The light can be blocked to prevent the optical element from being damaged.

【0142】光応答性組成物中に照射された制御光の焦
点近傍の色素が劣化しても、拡散による物質移動によっ
て、光応答性組成物が液状でない場合に比べて長期間、
機能を発揮させることができる。
Even if the dye near the focal point of the control light irradiated into the photoresponsive composition is deteriorated, mass transfer by diffusion causes a longer period of time than when the photoresponsive composition is not liquid.
Functions can be demonstrated.

【0143】光学セル中の光応答性組成物の交換を、簡
便に実施することができる。
The replacement of the photoresponsive composition in the optical cell can be easily performed.

【0144】光学セルに制御光および信号光を各々収束
させる前記収束手段、および/または、光学セル中の光
応答性組成物を透過した後、発散していく信号光光線束
のうち、強度変調および/または光束密度変調を強く受
けた領域の信号光光線束を分別して取り出す手段、およ
び/または、光学セル中の前記光応答性組成物を透過し
てきた信号光と制御光の混合光を、信号光と制御光とに
分離する手段を組み込むことによって、極めてシンプル
かつコンパクトな光制御装置を提供することができる。
The converging means for converging the control light and the signal light in the optical cell, and / or the intensity modulation of the divergent signal light flux after passing through the photoresponsive composition in the optical cell. And / or means for separating and extracting a signal light beam in a region which has been strongly subjected to light beam density modulation, and / or mixed light of signal light and control light transmitted through the photoresponsive composition in an optical cell, By incorporating means for separating signal light and control light, an extremely simple and compact light control device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明を実施する際に用いられる装置構成を
例示した実施形態1の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment illustrating a device configuration used in carrying out the present invention.

【図2】 光学ガラスまたは石英ガラス製光学セルを例
示した模式図である。
FIG. 2 is a schematic view illustrating an optical cell made of optical glass or quartz glass.

【図3】 組立式光学セルの構成部品を例示した模式図
である。
FIG. 3 is a schematic view exemplifying constituent parts of an assembling optical cell.

【図4】 実施形態1の光応答性組成物を充填した光学
セルの透過率スペクトルである。
FIG. 4 is a transmittance spectrum of an optical cell filled with the photoresponsive composition of Embodiment 1.

【図5】 制御光および信号光の光強度時間変化を例示
した図である。
FIG. 5 is a diagram exemplifying a change over time in light intensity of control light and signal light.

【図6】 制御光および信号光の光強度時間変化を例示
した図である。
FIG. 6 is a diagram exemplifying a change over time in light intensity of control light and signal light.

【図7】 光強度分布測定に用いたスリットと光ビーム
との関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a slit and a light beam used for light intensity distribution measurement.

【図8】 信号光のビーム断面の光強度分布を表した図
である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a light intensity distribution of a beam cross section of a signal light.

【図9】 信号光のビーム断面の光強度分布を表した図
である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a light intensity distribution of a beam cross section of a signal light.

【図10】 信号光のビーム断面の光強度分布を表した
図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a light intensity distribution of a beam cross section of a signal light.

【図11】 集光レンズなどで収束されたガウスビーム
の焦点近傍における様子を表した模式図である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing a state near a focal point of a Gaussian beam converged by a condenser lens or the like.

【図12】 制御光および信号光の光路(および光軸)
の関係を例示した図である。
FIG. 12 shows optical paths (and optical axes) of control light and signal light.
FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship of FIG.

【図13】 従来技術で用いられている装置構成を例示
した構成図である。
FIG. 13 is a configuration diagram illustrating a device configuration used in the related art.

【図14】 実施形態3の光応答性組成物を充填した光
学セルの透過率スペクトルである。
FIG. 14 is a transmittance spectrum of an optical cell filled with the photoresponsive composition of Embodiment 3.

【図15】 本発明を実施する際に用いられる実施形態
4の装置構成を例示した構成図である。
FIG. 15 is a configuration diagram illustrating a device configuration of a fourth embodiment used when carrying out the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御光の光源、2 信号光の光源、3 NDフィル
ター、4 シャッター、5 半透過鏡、6 光混合器、
7 集光レンズ、8 液状の光応答性組成物を充填した
光学セル、9 受光レンズ、10 波長選択透過フィル
ター(信号光遮断用)、11 光検出器、13 光アイ
ソレーター(制御光用)、14 光アイソレーター(信
号光用)、15 凹面鏡、16 凹面鏡、19 絞り、
20 波長選択透過フィルター(制御光遮断用)、21
ダイクロイックミラー、22光検出器(信号光の光強
度検出用)、26 投射レンズ、27 石英製溶液セル
(光路長1cm)、30 波面、31 光強度分布測定
器の受光部(有効直径4mm)、32 第一のスリット
(幅1mm)、33 第二のスリット(幅25μm)、
100 オシロスコープ、111 光検出器11からの
信号(制御光の光強度時間変化曲線)、222および2
23 光検出器22からの信号(信号光の光強度時間変
化曲線)、800 ガラス製光学セル、801 入射・
出射面ガラス、802 入射・出射面ガラス、803
側面ガラス、804 側面ガラス、805 底面ガラ
ス、806 導入管、807 導入口、808 液状光
応答性組成物充填部、810 組立式光学セル、811
固定枠、812 ゴムパッキン、813 入射・出射
面ガラス、814 スペーサー、815 入射・出射面
ガラス(導入孔付)、816 ゴムパッキン(導入孔
付)、817 固定枠(導入管付)、818 液状光応
答性組成物充填部、819 導入孔、820 導入孔、
821 導入孔、822 導入管、823 導入管、8
24 固定ネジ穴、825 固定ネジ穴、A 制御光を
遮断した状態で信号光の光源を点灯した場合の光検出器
22の出力レベル、B 焦点Fc が光学セル8の集光レ
ンズ側に設定された場合で、かつ信号光の光源を点灯し
た状態で制御光を照射した場合の光検出器22の出力レ
ベル、C 信号光を消灯した状態の光検出器22の出力
レベル、D 焦点Fc が光学セル8の受光レンズ側に設
定された場合で、かつ信号光の光源を点灯した状態で制
御光を照射した場合の光検出器22の出力レベル、d78
集光レンズ7と光学セル8の距離、d89 光学セル8と
受光レンズ9の距離、Fc 焦点、L01、L+1、L-1
よびL02 信号光または制御光の光ビーム断面、l+1
よびl-1 信号光または制御光の光軸の平行移動距離、
1 信号光または制御光の光ビーム断面L01、L+1
たはL-1の半径、r2 信号光または制御光の光ビーム
断面L02の半径、t1 信号光の光源を点灯した時刻、
2 制御光を遮断していたシャッターを開放した時
刻、t3 制御光をシャッターで再び遮断した時刻、t
4 制御光を遮断したシャッターを開放した時刻、t
5 制御光をシャッターで再び遮断した時刻、t6
号光の光源を消灯した時刻、θ集光レンズで収束させた
光ビームの外周部が光軸となす角度、ω0 集光レンズ
で収束させたガウスビームのビームウエスト(焦点位置
におけるビーム半径)。
1 light source for control light, 2 light source for signal light, 3 ND filter, 4 shutter, 5 transflective mirror, 6 optical mixer,
7 condensing lens, 8 optical cell filled with liquid photoresponsive composition, 9 light receiving lens, 10 wavelength selective transmission filter (for blocking signal light), 11 photodetector, 13 optical isolator (for control light), 14 Optical isolator (for signal light), 15 concave mirror, 16 concave mirror, 19 diaphragm,
20 wavelength selective transmission filter (for blocking control light), 21
Dichroic mirror, 22 photodetector (for detecting light intensity of signal light), 26 projection lens, 27 solution cell made of quartz (optical path length 1 cm), 30 wavefront, 31 light receiving part of light intensity distribution measuring device (effective diameter 4 mm), 32 first slit (width 1 mm), 33 second slit (width 25 μm),
100 oscilloscope, 111 Signal from light detector 11 (light intensity time change curve of control light), 222 and 2
23 Signal from light detector 22 (light intensity time change curve of signal light), 800 glass optical cell, 801 incident
Outgoing surface glass, 802 Incident / outgoing surface glass, 803
Side glass, 804 side glass, 805 bottom glass, 806 inlet tube, 807 inlet, 808 liquid photoresponsive composition filling section, 810 assembly optical cell, 811
Fixed frame, 812 rubber packing, 813 entrance / exit surface glass, 814 spacer, 815 entrance / exit surface glass (with introduction hole), 816 rubber packing (with introduction hole), 817 fixed frame (with introduction tube), 818 Liquid light Responsive composition filling section, 819 introduction hole, 820 introduction hole,
821 introduction hole, 822 introduction pipe, 823 introduction pipe, 8
24 fixing screw hole, 825 fixing screw hole, A The output level of the photodetector 22 when the light source of the signal light is turned on while the control light is cut off, and the B focus Fc are set on the condenser lens side of the optical cell 8. And the output level of the photodetector 22 when the control light is irradiated while the signal light source is turned on, the output level of the photodetector 22 when the signal light is turned off, and the D focus Fc are optical. The output level of the photodetector 22 when it is set on the light receiving lens side of the cell 8 and when the control light is irradiated with the light source of the signal light turned on, d 78
Length of the condenser lens 7 and the optical cell 8, d 89 length of the optical cell 8 and the light-receiving lens 9, Fc focus, L 01, L +1, L -1 and L 02 signal light or control light of the light beam cross-section, l +1 and l -1 translation distance of optical axis of signal light or control light,
The radius of the light beam cross section L 01 , L +1 or L −1 of the r 1 signal light or control light, the radius of the light beam cross section L 02 of the r 2 signal light or control light, and the time when the light source of the t 1 signal light is turned on. ,
The time when the shutter that blocked the t 2 control light was opened, the time when the t 3 control light was blocked again by the shutter, t
(4 ) The time at which the shutter that blocked the control light was opened, t
5 control light the time was again blocked by the shutter, the time that turns off the light source of the t 6 the signal light, the angle at which the outer peripheral portion makes with the optical axis of the light beam is converged by θ condenser lens, it is converged at omega 0 converging lens Beam waist (beam radius at focal position) of Gaussian beam.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宝田 茂 東京都足立区堀之内1丁目9番4号 大日 精化工業株式会社東京製造事業所内 (72)発明者 柳本 宏光 東京都足立区堀之内1丁目9番4号 大日 精化工業株式会社東京製造事業所内 (72)発明者 甲斐 正勝 神奈川県横浜市神奈川区守屋町3丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 (72)発明者 上野 一郎 神奈川県横浜市神奈川区守屋町3丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shigeru Takarada 1-9-4 Horinouchi, Adachi-ku, Tokyo Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd. Tokyo Manufacturing Office (72) Inventor Hiromitsu Yanagimoto 1-chome Horinouchi, Adachi-ku, Tokyo No. 9-4 Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd. Tokyo Manufacturing Office (72) Inventor Masakatsu Kai 3-12-12 Moriyacho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Japan Victor Company of Japan, Ltd. (72) Inventor Ichiro Ueno Yokohama, Kanagawa 3-12 Moriyacho, Kanagawa-ku, Japan

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液状の光応答性組成物を充填した光学セ
ルに、前記光応答性組成物が感応する波長の制御光を照
射し、制御光とは異なる波長帯域にある信号光の透過率
および/または屈折率を可逆的に変化させることにより
前記光学セルを透過する前記信号光の強度変調および/
または光束密度変調を行う光制御方法であって、 前記制御光および前記信号光を各々収束させて前記光学
セルへ照射し、かつ、前記制御光および前記信号光のそ
れぞれの焦点近傍の光子密度が最も高い領域が前記光学
セル内の前記光応答性組成物中において互いに重なり合
うように、前記制御光および前記信号光の光路をそれぞ
れ配置したことを特徴とする光制御方法。
An optical cell filled with a liquid photoresponsive composition is irradiated with control light having a wavelength sensitive to the photoresponsive composition, and the transmittance of signal light in a wavelength band different from the control light is provided. And / or intensity modulation of the signal light passing through the optical cell by reversibly changing the refractive index and / or
Or a light control method for performing light flux density modulation, wherein the control light and the signal light are respectively converged and radiated to the optical cell, and the photon density of the control light and the signal light in the vicinity of the respective focal points is reduced. An optical control method, wherein the optical paths of the control light and the signal light are arranged such that the highest region overlaps with each other in the photoresponsive composition in the optical cell.
【請求項2】 請求項1記載の光制御方法において、 前記制御光および前記信号光を前記光学セル中において
実質的に同一光路で伝搬させることを特徴とする光制御
方法。
2. The light control method according to claim 1, wherein the control light and the signal light are propagated in substantially the same optical path in the optical cell.
【請求項3】 請求項1または2記載の光制御方法にお
いて、 前記光学セル中の前記光応答性組成物を透過した後、発
散していく信号光光線束のうち、前記強度変調および/
または光束密度変調を強く受けた領域の信号光光線束を
分別して取り出すことを特徴とする光制御方法。
3. The light control method according to claim 1, wherein the intensity modulation and / or intensity of the signal light beam diverging after passing through the photoresponsive composition in the optical cell.
Alternatively, a light control method characterized by separating and extracting a signal light beam in a region that has been strongly subjected to light beam density modulation.
【請求項4】 請求項1または2記載の光制御方法にお
いて、 前記光学セル中の前記光応答性組成物を透過した後、発
散していく信号光光線束を、前記信号光光線束の発散角
度よりも小さい角度範囲(開口角)で取り出すことによ
って、前記強度変調および/または光束密度変調を強く
受けた領域の信号光光線束を分別して取り出すことを特
徴とする光制御方法。
4. The light control method according to claim 1, wherein the signal light flux diverging after passing through the photoresponsive composition in the optical cell is diverged from the signal light flux. A light control method, wherein a signal light beam in a region which has been strongly subjected to the intensity modulation and / or the light beam density modulation is separated and taken out by taking out in an angle range (opening angle) smaller than the angle.
【請求項5】 請求項1から4のいずれかに記載の光制
御方法において、 前記制御光および前記信号光のそれぞれの焦点位置と前
記光学セルとの位置関係を変化させることにより、 前記制御光の照射によって、前記光学セルを透過した前
記信号光の見かけの強度が減少する方向の光応答と、前
記信号光の見かけの強度が増大する光応答との、どちら
か一方を選択して取り出すことを特徴とする光制御方
法。
5. The light control method according to claim 1, wherein the control light is changed by changing a positional relationship between a focus position of each of the control light and the signal light and the optical cell. By irradiating, the optical response in the direction in which the apparent intensity of the signal light transmitted through the optical cell decreases and the optical response in which the apparent intensity of the signal light increases are selectively selected and extracted. A light control method characterized by the above-mentioned.
【請求項6】 請求項1から5のいずれかに記載の光制
御方法において、 前記液状光応答性組成物が色素を含有することを特徴と
する光制御方法。
6. The light control method according to claim 1, wherein the liquid photoresponsive composition contains a dye.
【請求項7】 液状の光応答性組成物を充填した光学セ
ルに、前記光応答性組成物が感応する波長の制御光を照
射し、制御光とは異なる波長帯域にある信号光の透過率
および/または屈折率を可逆的に増減させることにより
前記光学セルを透過する前記信号光の強度変調および/
または光束密度変調を行う光制御方法に用いられる光制
御装置であって、 前記制御光および前記信号光を各々収束させる収束手段
を有し、収束された前記制御光および前記信号光のそれ
ぞれの焦点近傍の光子密度が最も高い領域が互いに重な
り合うように、前記制御光および前記信号光の光路をそ
れぞれ配置し、かつ、前記光学セル内の前記液状光応答
性組成物は、収束された前記制御光および前記信号光の
それぞれの焦点近傍の光子密度が最も高い領域が互いに
重なり合う位置に配置されていることを特徴とする光制
御装置。
7. An optical cell filled with a liquid photoresponsive composition is irradiated with control light having a wavelength sensitive to the photoresponsive composition, and a transmittance of signal light in a wavelength band different from the control light is provided. And / or intensity modulation of the signal light passing through the optical cell by reversibly increasing and decreasing the refractive index and / or
Or a light control device used in a light control method for performing light flux density modulation, comprising converging means for converging each of the control light and the signal light, and a focus of each of the converged control light and the signal light. The optical paths of the control light and the signal light are arranged so that the regions having the highest photon densities in the vicinity overlap each other, and the liquid photoresponsive composition in the optical cell is the converged control light. And a region where the signal light has the highest photon density in the vicinity of the focal point of each of the signal lights is disposed at a position where the regions overlap each other.
【請求項8】 請求項7記載の光制御装置において、 前記制御光および前記信号光が前記光学セル中において
実質的に同一光路で伝搬するような光路配置を有するこ
とを特徴とする光制御装置。
8. The optical control device according to claim 7, wherein the optical control device has an optical path arrangement such that the control light and the signal light propagate in substantially the same optical path in the optical cell. .
【請求項9】 請求項7または8記載の光制御装置にお
いて、 前記光学セル中の前記光応答性組成物を透過した後、発
散していく信号光光線束のうち、前記強度変調および/
または光束密度変調を強く受けた領域の信号光光線束を
分別して取り出す手段を有することを特徴とする光制御
装置。
9. The light control device according to claim 7, wherein, of the signal light beam diverging after passing through the photoresponsive composition in the optical cell, the intensity modulation and / or
Alternatively, a light control device comprising means for separating and extracting a signal light beam in an area which has been strongly subjected to light beam density modulation.
【請求項10】 請求項9記載の光制御装置において、 前記強度変調および/または光束密度変調を強く受けた
領域の信号光光線束を分別して取り出す手段として、 前記光学セルへ前記信号光を収束させて入射させる際に
用いた収束手段の開口数よりも小さい開口数の収束手段
を用いることを特徴とする光制御装置。
10. The light control device according to claim 9, wherein the signal light is converged on the optical cell as means for separating and extracting a signal light beam in a region that has been strongly subjected to the intensity modulation and / or the light beam density modulation. A light control device characterized by using a convergence means having a numerical aperture smaller than the numerical aperture of the convergence means used when the light is made incident.
【請求項11】 請求項9記載の光制御装置において、 前記強度変調および/または光束密度変調を強く受けた
領域の信号光光線束を分別して取り出す手段として、 絞りを用いることを特徴とする光制御装置。
11. The light control device according to claim 9, wherein an aperture is used as means for separating and extracting a signal light beam in a region which has been strongly subjected to the intensity modulation and / or the light beam density modulation. Control device.
【請求項12】 請求項7から11のいずれかに記載の
光制御装置において、 前記制御光および前記信号光のそれぞれの焦点位置と前
記光学セルとの位置関係を変化させる移動手段を有し、 前記移動手段を用いることによって、前記制御光および
前記信号光のそれぞれの焦点位置と前記光学セルとの位
置関係を変化させることにより、前記制御光の照射によ
って前記光学セルを透過した前記信号光の見かけの強度
が減少する方向の光応答と、前記信号光の見かけの強度
が増大する光応答との、どちらか一方を選択して取り出
すことを特徴とする光制御装置。
12. The light control device according to claim 7, further comprising a moving unit configured to change a positional relationship between a focal position of each of the control light and the signal light and the optical cell, By using the moving means, by changing the positional relationship between the focus position of the control light and the signal light and the optical cell, the signal light transmitted through the optical cell by the irradiation of the control light An optical control device, wherein either one of an optical response in a direction in which the apparent intensity decreases and an optical response in which the apparent intensity of the signal light increases increases is selected and extracted.
【請求項13】 請求項7から12のいずれかに記載の
光制御装置において、 前記光学セル中の前記光応答性組成物を透過してきた信
号光と制御光の混合光を、信号光と制御光とに分離する
手段を有することを特徴とする光制御装置。
13. The light control device according to claim 7, wherein a mixed light of the signal light and the control light transmitted through the photoresponsive composition in the optical cell is controlled to be a signal light. A light control device comprising means for separating light and light.
【請求項14】 請求項7から13のいずれかに記載の
光制御装置において、 前記制御光および前記信号光を各々収束させる前記収束
手段、および/または前記光学セル中の前記光応答性組
成物を透過した後、発散していく信号光光線束のうち、
前記強度変調および/または光束密度変調を強く受けた
領域の信号光光線束を分別して取り出す手段、および/
または前記光学セル中の前記光応答性組成物を透過して
きた信号光と制御光の混合光を、信号光と制御光とに分
離する手段が、前記光学セルに組み込まれた構造を有す
ることを特徴とする光制御装置。
14. The light control device according to claim 7, wherein the converging unit converges the control light and the signal light, and / or the photoresponsive composition in the optical cell. Of the signal light flux that diverges after passing through
Means for separating and extracting a signal light beam in a region which has been strongly subjected to the intensity modulation and / or light beam density modulation; and / or
Alternatively, means for separating mixed light of signal light and control light transmitted through the photoresponsive composition in the optical cell into signal light and control light has a structure incorporated in the optical cell. Characteristic light control device.
【請求項15】 請求項7から14のいずれかに記載の
光制御装置において、 前記液状光応答性組成物が揮発性溶剤を含有することを
特徴とする光制御装置。
15. The light control device according to claim 7, wherein the liquid photoresponsive composition contains a volatile solvent.
【請求項16】 請求項7から15のいずれかに記載の
光制御装置において、 前記液状光応答性組成物が色素を含有することを特徴と
する光制御装置。
16. The light control device according to claim 7, wherein the liquid photoresponsive composition contains a dye.
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