JPS584321B2 - セキガイセンヘンチヨウキ - Google Patents
セキガイセンヘンチヨウキInfo
- Publication number
- JPS584321B2 JPS584321B2 JP49082754A JP8275474A JPS584321B2 JP S584321 B2 JPS584321 B2 JP S584321B2 JP 49082754 A JP49082754 A JP 49082754A JP 8275474 A JP8275474 A JP 8275474A JP S584321 B2 JPS584321 B2 JP S584321B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- interferometer
- infrared
- modulator
- plate
- plates
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Optical Filters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はファブリー・ペローの干渉計の原理に基づく赤
外線変調器に関するものである。
外線変調器に関するものである。
最も簡単な変調器は回転円板又は振動叉を用いた機械的
な型式の変調器である。
な型式の変調器である。
この型式の変調器は100パーセント変調を与えるけれ
ども比較的に大きな駆動電力が必要であり、比較的損耗
が早いという欠点がある。
ども比較的に大きな駆動電力が必要であり、比較的損耗
が早いという欠点がある。
他に欠点として回転円板ではその大きさと重さであり、
振動叉では受信地域が限られるということである。
振動叉では受信地域が限られるということである。
今1つの提案されている変調器としてファブリ・ペロー
の干渉計を使用したものがある。
の干渉計を使用したものがある。
ファブリ・ペロー干渉計は、原理的に、2枚の平らな反
射板を平行に並べた構成から成る。
射板を平行に並べた構成から成る。
ある与えられた波長において、ファブリ・ペロー干渉計
を通過する光波の伝播は、反射板間の距離に依存する。
を通過する光波の伝播は、反射板間の距離に依存する。
伝播するビームは、機械的共振周波数において、板の間
隔を変化することによって変調される。
隔を変化することによって変調される。
このようなファブリ・ぺロー干渉計を利用した変調器の
構成要素としての反射板を以下干渉計板という。
構成要素としての反射板を以下干渉計板という。
2枚の干渉計板を前記機械的共振周波数で振動させるた
めに駆動手段が与えられる。
めに駆動手段が与えられる。
そのような変調器が欧洲宇宙研究機構(Europea
n SpaceResearch Organiqat
ion)から1970年10月に出版された「赤外輻射
の非機械的変調の可能性の調査及びその衛星への応用の
有用性に関する考察( Survey of poss
ibilities ofnonmechanical
modulation of infra−red
radiation and considerati
on oftheir usefulness for
satellite app−1 ication)
」に開示されている。
n SpaceResearch Organiqat
ion)から1970年10月に出版された「赤外輻射
の非機械的変調の可能性の調査及びその衛星への応用の
有用性に関する考察( Survey of poss
ibilities ofnonmechanical
modulation of infra−red
radiation and considerati
on oftheir usefulness for
satellite app−1 ication)
」に開示されている。
これらの干渉計に適した材質は2乃至6ミクロンの波長
帯域にわたって比較的赤外線に適した伝達率と収束する
単色光の変調に最適効果を生ずる屈折率とを有するゲル
マニウムである。
帯域にわたって比較的赤外線に適した伝達率と収束する
単色光の変調に最適効果を生ずる屈折率とを有するゲル
マニウムである。
しかし応用例のなかには、動作温度が比較的高い場合ま
たは干渉計板の厚さが大きい場合には、ゲルマニウムの
吸収値が許容できないレベル(10〜20%/cm2
)に達するので、赤外線に対する良好な透明度を有する
材質を選定しなければならない。
たは干渉計板の厚さが大きい場合には、ゲルマニウムの
吸収値が許容できないレベル(10〜20%/cm2
)に達するので、赤外線に対する良好な透明度を有する
材質を選定しなければならない。
しかしこの選択が容易でないのは、赤外線に対してゲル
マニウム以上の大きな伝達率を有する材質は屈折率が比
較的低く、ファブリー・ペローの干渉計では比較的不十
分な変調しか行なわないことがわかっているからである
。
マニウム以上の大きな伝達率を有する材質は屈折率が比
較的低く、ファブリー・ペローの干渉計では比較的不十
分な変調しか行なわないことがわかっているからである
。
本発明の目的は、赤外線の屈折率および吸収能力がゲル
マニウムと比べて低い素材から干渉計板を製造し、これ
によって高い動作温度においても入射光に高い変調度を
与えることができることである。
マニウムと比べて低い素材から干渉計板を製造し、これ
によって高い動作温度においても入射光に高い変調度を
与えることができることである。
本発明によれば変調器は3枚の平行に配置した干渉計板
を有し、その間に2つの連続的な間隙ないしは空胴を形
成して被変調赤外線を通過させる前記間隙の幅は2枚の
外側の干渉計板を固定したままで中央の干渉分光板を振
動させることによって周期的に変化し、一方の間隙幅の
正の変化は常に他方の間隙幅の負の変化に相当する。
を有し、その間に2つの連続的な間隙ないしは空胴を形
成して被変調赤外線を通過させる前記間隙の幅は2枚の
外側の干渉計板を固定したままで中央の干渉分光板を振
動させることによって周期的に変化し、一方の間隙幅の
正の変化は常に他方の間隙幅の負の変化に相当する。
干渉計板にとくに適した材質は高抵抗と赤外線に対する
低い吸収率を有する単結晶ドープのテルル化カドミウム
である。
低い吸収率を有する単結晶ドープのテルル化カドミウム
である。
干渉計板を高精度で配置しその間の間隙幅を正確に調整
することは、角度120度で配置した半径方向に可動な
3個のくさびを有するくさび機構を使用して干渉計板が
基準(休止)位置にあるときの干渉計板の平行度および
中央の干渉計板と外側の2枚の分光板との間に形成され
る間隙の幅を調整し、この調整を各間隙ごとに独立して
おこなうことによって、可能である。
することは、角度120度で配置した半径方向に可動な
3個のくさびを有するくさび機構を使用して干渉計板が
基準(休止)位置にあるときの干渉計板の平行度および
中央の干渉計板と外側の2枚の分光板との間に形成され
る間隙の幅を調整し、この調整を各間隙ごとに独立して
おこなうことによって、可能である。
本発明の他の特徴は、干渉計板が高抵抗を有する材質か
らなり、各間隙内に3個の均等に配置されたコンデンサ
を形成する金属層を周縁部に被着させることである。
らなり、各間隙内に3個の均等に配置されたコンデンサ
を形成する金属層を周縁部に被着させることである。
前記コンデンサの容量を変えることによって間隙の幅お
よび干渉計板の平行度を調整することができる。
よび干渉計板の平行度を調整することができる。
技術的には、周縁部に蒸着した金属層を高精度で一連の
等面積に分割し、干渉板の平行度および間隙幅の最適値
の調整は前記金属層によって形成されるコンデンサを正
確に等容量に調整することによって可能なので、困難で
はない。
等面積に分割し、干渉板の平行度および間隙幅の最適値
の調整は前記金属層によって形成されるコンデンサを正
確に等容量に調整することによって可能なので、困難で
はない。
このような調整に要する時間は、レーザ装置のような通
常の装置に必要な時間の何分の一にすぎない。
常の装置に必要な時間の何分の一にすぎない。
これらを相互に組み合わせると、調整コンデンサの電極
として動作する金属層を使用して中間の干渉計板の共振
を励起し、帰還回路を完成することができる。
として動作する金属層を使用して中間の干渉計板の共振
を励起し、帰還回路を完成することができる。
さらに本発明は、干渉計板の外表面の一方または両方に
被変調光の波長帯域について形成されたフィルタ層を提
供する。
被変調光の波長帯域について形成されたフィルタ層を提
供する。
従来このようなフィルタは赤外線の光束路に別個に挿入
しなければならず、これがため反射と吸収による不要な
損失を誘発した。
しなければならず、これがため反射と吸収による不要な
損失を誘発した。
第1図に本発明の赤外線変調器の基本構成を示す。
それは3枚の干渉計板1,1′および2を含み、それら
の干渉計板のうち外側の2枚1および1′は固定され、
中央の1枚2は振動できるような方法で箱6に装着され
ている。
の干渉計板のうち外側の2枚1および1′は固定され、
中央の1枚2は振動できるような方法で箱6に装着され
ている。
板の間に形成される間隙を4および4′で示し、また入
射赤外線の方向を矢印3で示す赤外線変調器において、
間隙4および4′はそれぞれの正常位置(即ち休止位置
)を3/8λ*および5/8λ*に調節される。
射赤外線の方向を矢印3で示す赤外線変調器において、
間隙4および4′はそれぞれの正常位置(即ち休止位置
)を3/8λ*および5/8λ*に調節される。
ここでλ*は被変調赤外線の帯域の平均波長である。
これ等の帯域幅値は、第2図の動作曲線における2つの
動作点(○印)を定義する。
動作点(○印)を定義する。
この2つの動作点での伝達量が赤外線の平均伝達量にな
る。
る。
いま外側の干渉計板1および1′を固定したままで、中
央の干渉計板2をその正常位置の両側に周期的に振動さ
せたとすると、この振動により間隙4および4′の巾が
変調を受ける。
央の干渉計板2をその正常位置の両側に周期的に振動さ
せたとすると、この振動により間隙4および4′の巾が
変調を受ける。
これにより、平均波長λ*に対する間隙4および4′の
伝達係数が、第2図に示すようにある最大および最小値
の間で変化し、このことは干渉効果を2乗に増大する。
伝達係数が、第2図に示すようにある最大および最小値
の間で変化し、このことは干渉効果を2乗に増大する。
最適な変調は平行な単色光赤外線で得られる。
この場合、動作値(第2図参照)として、間隙のうち大
きい方の幅を近似点(2n−1)λ*/8(n=1、2
、・・・・・・)に調節する。
きい方の幅を近似点(2n−1)λ*/8(n=1、2
、・・・・・・)に調節する。
第3図のグラフから明らかなように、平均波長λ^*を
有する非単色光の場合、変調効果2A′T・Iは帯域幅
△λの増加とともに段々減少する。
有する非単色光の場合、変調効果2A′T・Iは帯域幅
△λの増加とともに段々減少する。
変調効果の減少は間隙が広い方かやゝ大きいので、伝達
曲線の第2および第2の波に表示されている動作領域だ
けが好結果を与える。
曲線の第2および第2の波に表示されている動作領域だ
けが好結果を与える。
第4a図および第4b図は、中央の干渉計板2を3本足
の可撓性振動子5によって変調器の固定外枠6に支持す
る例を示す。
の可撓性振動子5によって変調器の固定外枠6に支持す
る例を示す。
中央の干渉計板2が基準(休止)位置を中心として約λ
^*の振幅で振動していても、干渉計板自体は剛性であ
り可撓素子5のみがたわむことができる。
^*の振幅で振動していても、干渉計板自体は剛性であ
り可撓素子5のみがたわむことができる。
第5図は、干渉計板1,1’,2の周縁部における金属
層7,7’,8の配置および形状を示す。
層7,7’,8の配置および形状を示す。
干渉計板1,1’,2は高抵抗を有する材質からなり、
単結晶性ドープのテルル化カドミウムが望ましい。
単結晶性ドープのテルル化カドミウムが望ましい。
真空蒸着による金属層7,7’,8によって間隙幅の容
量調整を容易に行ない、容量性の励振を容量性帰還路に
生ずることができる。
量調整を容易に行ない、容量性の励振を容量性帰還路に
生ずることができる。
外側の干渉計板1,1′上にある金属層7,7′を接地
する場合は、外側の金属層7,7′および等面積を有す
る3個のセグメントに分割された中央の干渉計板2の金
属層8によって構成される平板コンデンサによって間隙
幅を調節することができる。
する場合は、外側の金属層7,7′および等面積を有す
る3個のセグメントに分割された中央の干渉計板2の金
属層8によって構成される平板コンデンサによって間隙
幅を調節することができる。
干渉計板1,1′,2の最適調整は、各間隙の3部分の
容量が等しくかつ基準値に相当するときに実現する。
容量が等しくかつ基準値に相当するときに実現する。
そこで金属層8の各セグメントを相互に接続して接地し
、第6図の回路装置により外側の干渉計板1を通り外側
干渉計板1′を通る容量性帰還路によって容量性共振を
励起することができる。
、第6図の回路装置により外側の干渉計板1を通り外側
干渉計板1′を通る容量性帰還路によって容量性共振を
励起することができる。
この装置では、差動増幅器の入力側で正負の帰還を結合
することによって、間隙幅の振動振幅を約λ*/7の最
極値に調整することができる。
することによって、間隙幅の振動振幅を約λ*/7の最
極値に調整することができる。
第7図は本発明による赤外線変調器の1実施例を示す。
この変調器の基本部は干渉計板1,1′,2を有し、そ
の間に調整可能な間隙4および4′を形成する。
の間に調整可能な間隙4および4′を形成する。
中央の干渉計板2を変調器の固定外枠6に3本のロツド
状の可撓性共振素子5によって固定する。
状の可撓性共振素子5によって固定する。
外側の干渉計板1および1′の中央の干渉計板2に対す
る位置の粗調整は、角度120度間隔に配置された3本
の細かくねじを切ったねじ7によっておこなう。
る位置の粗調整は、角度120度間隔に配置された3本
の細かくねじを切ったねじ7によっておこなう。
干渉計板1,1′のクランプ用チャック17を環9,9
’上に保持し、この環は、約1度の円錐度を有し半径方
向の溝10内を移動する3個のくさび11によって外枠
6に対して軸を傾けることができる。
’上に保持し、この環は、約1度の円錐度を有し半径方
向の溝10内を移動する3個のくさび11によって外枠
6に対して軸を傾けることができる。
間隙4,4′の軸の微調整は3個の細かくねじを切った
ねじ12によっておこなわれ、このねじによって3個の
くさび11を半径方向の溝10内で移動させ、支持環9
,9’の軸を傾けて3点調整をおこなう。
ねじ12によっておこなわれ、このねじによって3個の
くさび11を半径方向の溝10内で移動させ、支持環9
,9’の軸を傾けて3点調整をおこなう。
高度に均質な共振を保証するには、変調器内部の気体を
排気孔13を通してほぼ10−4トル(10−4mmH
g)まで排気する。
排気孔13を通してほぼ10−4トル(10−4mmH
g)まで排気する。
変調器の内部空間は2個の絶縁ゴム部材14で気密封鎖
する。
する。
変調器の励振は第5図および第6図について記載したよ
うにおこなう。
うにおこなう。
説明したこの実施例は収束レンズ15を有し、入射赤外
線16は矢印16′に示すように変調器を通過後、赤外
線検出器(図示せず)に焦点を合わせる。
線16は矢印16′に示すように変調器を通過後、赤外
線検出器(図示せず)に焦点を合わせる。
本発明を要約すると次のとおりである。
(1)被変調光の波長帯域において低い吸収率を有する
材質からなる3枚の平行に配置された干渉計板を有し、
前記分光板の間に2つの連続的な間隙を形成して被変調
光を通過させ、前記3枚の干渉計板のうち外側の2枚の
干渉計板は固定し、中央の干渉計板を可撓性の共振素子
へ保持して前記間隙の幅を周期的に変化させる赤外線変
調器。
材質からなる3枚の平行に配置された干渉計板を有し、
前記分光板の間に2つの連続的な間隙を形成して被変調
光を通過させ、前記3枚の干渉計板のうち外側の2枚の
干渉計板は固定し、中央の干渉計板を可撓性の共振素子
へ保持して前記間隙の幅を周期的に変化させる赤外線変
調器。
(2)前記第(1)項記載の赤外線変調器において、干
渉計板は、高抵抗および赤外線の低吸収率を有する単結
晶ドープのテルル化カドミウム(CdTe)からなる。
渉計板は、高抵抗および赤外線の低吸収率を有する単結
晶ドープのテルル化カドミウム(CdTe)からなる。
(3)前記第(1)項記載の赤外線変調器において、干
渉計板は円盤形状を有し、変調器は角度120度に配置
された3個の半径方向に移動可能なくさびを有して干渉
計板が基準(休止)位置にあるときの干渉計板の平行度
および中央の干渉計板と2枚の外側の分光板との間に形
成される間隙の幅を調整し、前記調整を各間隙ごとに独
立に行なえるようにする。
渉計板は円盤形状を有し、変調器は角度120度に配置
された3個の半径方向に移動可能なくさびを有して干渉
計板が基準(休止)位置にあるときの干渉計板の平行度
および中央の干渉計板と2枚の外側の分光板との間に形
成される間隙の幅を調整し、前記調整を各間隙ごとに独
立に行なえるようにする。
(4)前記第(1)項記載の赤外線変調器において、干
渉計板は円盤形状を有し、高抵抗を有する材質からなり
、前記干渉計板は入射光路からはずれた周縁部を有し、
前記周縁部に金属層を被着して各間隙に3つの均等に配
置されたコンデンサを形成し、前記コンデンサの容量を
変化させて前記間隙の幅または前記干渉計板の平行度を
調整する。
渉計板は円盤形状を有し、高抵抗を有する材質からなり
、前記干渉計板は入射光路からはずれた周縁部を有し、
前記周縁部に金属層を被着して各間隙に3つの均等に配
置されたコンデンサを形成し、前記コンデンサの容量を
変化させて前記間隙の幅または前記干渉計板の平行度を
調整する。
(5)前記第(3)項記載の赤外線変調器において、前
記干渉計板の内側表面の周縁部には真空蒸着によって導
電性物質を被着させ、静電圧および交番電圧を前記間隙
の一方の導電層に印加し、前記可撓性の共振素子の共振
を容量性によって励起する手段と、静的バイアス電圧を
他方の干渉計板の前記の層に印加して帰還電圧を与える
手段とを提供する。
記干渉計板の内側表面の周縁部には真空蒸着によって導
電性物質を被着させ、静電圧および交番電圧を前記間隙
の一方の導電層に印加し、前記可撓性の共振素子の共振
を容量性によって励起する手段と、静的バイアス電圧を
他方の干渉計板の前記の層に印加して帰還電圧を与える
手段とを提供する。
(6)前記第(5)項記載の赤外線変調器において、前
記中央の干渉計板の周縁部にあって各間隙に面している
前記導電層のうち少なくとも1つを等面積を有する3つ
のセグメントに分割し、前記セグメントは角度120度
に配置してコンデンサとして使用し干渉計板の位置を調
整する。
記中央の干渉計板の周縁部にあって各間隙に面している
前記導電層のうち少なくとも1つを等面積を有する3つ
のセグメントに分割し、前記セグメントは角度120度
に配置してコンデンサとして使用し干渉計板の位置を調
整する。
(7)前記第(1)項記載の赤外線変調器において、干
渉計板の外側の表面の一方または両方の上に被変調光の
波長帯域用蒸着したフィルタを有する。
渉計板の外側の表面の一方または両方の上に被変調光の
波長帯域用蒸着したフィルタを有する。
第1図は本発明による赤外線変調器の概要を示す断面図
、第2図は、公知のファブリー・ペローの干渉計におけ
る赤外線の伝達率と干渉計板間隔との間の相関性を示す
グラフ、第3図は、波長15ミクロンにおいて干渉計板
を最適調整するための入射光帯域幅の関数である変調振
幅を示すグラフ、第4a図は、第4b図の線A−Aに沿
った断面の概要を示し、第1図の変調器の共振励起部を
示し、第4b図は第4a図の共振励起部の平面図、第5
図は、赤外線変調器において振動を調整し発生するのに
用いられる金属層の配置の概要を示す断面図(左)およ
び平面図(右)、第6図は、第1図乃至第5図の変調器
において容量性帰還による容量性の振動を発生する回路
接続を示し、第7図は、本発明の赤外線変調器全体の側
面図および半径方向の部分断面図である。 主要部分の符号の説明 用 語 符 号干渉計板
1,1’,2間 隙
4,4′可撓性の共振素子 5
、第2図は、公知のファブリー・ペローの干渉計におけ
る赤外線の伝達率と干渉計板間隔との間の相関性を示す
グラフ、第3図は、波長15ミクロンにおいて干渉計板
を最適調整するための入射光帯域幅の関数である変調振
幅を示すグラフ、第4a図は、第4b図の線A−Aに沿
った断面の概要を示し、第1図の変調器の共振励起部を
示し、第4b図は第4a図の共振励起部の平面図、第5
図は、赤外線変調器において振動を調整し発生するのに
用いられる金属層の配置の概要を示す断面図(左)およ
び平面図(右)、第6図は、第1図乃至第5図の変調器
において容量性帰還による容量性の振動を発生する回路
接続を示し、第7図は、本発明の赤外線変調器全体の側
面図および半径方向の部分断面図である。 主要部分の符号の説明 用 語 符 号干渉計板
1,1’,2間 隙
4,4′可撓性の共振素子 5
Claims (1)
- 1 被変調赤外線の波長帯域において限定された吸収率
を有する材料で作られた3枚の平行に配置された干渉計
板を含む赤外線変調器において、前記干渉計板は前記被
変調赤外線を通過させるべく、それ等の間に2つの相続
く間隙を形成し、前記3枚の干渉計板のうち外側の2枚
は固定され、中央の干渉計板は前記間隙の巾を周期的に
変化させ得るように可撓性の共振素子に懸架されている
ことを特徴とする赤外線変調器。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732336930 DE2336930A1 (de) | 1973-07-20 | 1973-07-20 | Infrarot-modulator (ii.) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5055349A JPS5055349A (ja) | 1975-05-15 |
JPS584321B2 true JPS584321B2 (ja) | 1983-01-26 |
Family
ID=5887506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP49082754A Expired JPS584321B2 (ja) | 1973-07-20 | 1974-07-20 | セキガイセンヘンチヨウキ |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3955880A (ja) |
JP (1) | JPS584321B2 (ja) |
CA (1) | CA1018275A (ja) |
DE (1) | DE2336930A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10744357B2 (en) | 2014-06-27 | 2020-08-18 | Anvil International, Llc | Adjustable bracket and hub for flexible hose support |
Families Citing this family (169)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL8001281A (nl) * | 1980-03-04 | 1981-10-01 | Philips Nv | Weergeefinrichting. |
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