JPS5949567B2 - 光変調器 - Google Patents
光変調器Info
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- JPS5949567B2 JPS5949567B2 JP48028825A JP2882573A JPS5949567B2 JP S5949567 B2 JPS5949567 B2 JP S5949567B2 JP 48028825 A JP48028825 A JP 48028825A JP 2882573 A JP2882573 A JP 2882573A JP S5949567 B2 JPS5949567 B2 JP S5949567B2
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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
- G02F1/29—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 position or the direction of light beams, i.e. deflection
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-
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-
- G—PHYSICS
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-
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、光変調器に関するものであり、電気光学結
晶内を光を伝播させるに際し、結晶内の光の伝播速度を
光の進行方向に垂直な方向に周期的変化させ、その結晶
に位相面の揃つたコヒーレント光束を入射して結晶から
角度の異なる複数の方向に出て来る光を得、各方向の成
分の強度が上記伝播速度の変化量に応じて変化する現象
を利用したものである。
晶内を光を伝播させるに際し、結晶内の光の伝播速度を
光の進行方向に垂直な方向に周期的変化させ、その結晶
に位相面の揃つたコヒーレント光束を入射して結晶から
角度の異なる複数の方向に出て来る光を得、各方向の成
分の強度が上記伝播速度の変化量に応じて変化する現象
を利用したものである。
発明者は、この種の光変調器を発明して、先に特願昭４
７−７２３４５号なる特許出願をしたが、その発明にお
いては、電気光学結晶内に光の伝播方向に垂直な方向に
周期的変化をする電界を作り、その電界の示す電気光学
効果によつて同じ空間的周期で光の伝播速度を変化させ
、位相面の揃つたコヒーレント光がその電気光学結晶中
の該電界存在部分を伝播した結果として位相が光の伝播
方向に垂直な方向に当該周期で変化した光が得られ、位
相が波面に沿つて周期的変化をしている波に平均の波面
に対して小さな一定角の整数倍の複数の一様平面波の重
ね合わせからなるものであることから、上記電気光学結
晶から出た光が遠方においては上記の複数の一様平面波
の伝播方向において別々の出力光束として観測され、そ
の複数の出力光束の各成分の強度は上記の位相の周期的
変化の深さ、つまり元をただせば周期的変化をする電界
を作るに用いられた電圧の大きさに応じた変化をするこ
とを利用しているのである。
７−７２３４５号なる特許出願をしたが、その発明にお
いては、電気光学結晶内に光の伝播方向に垂直な方向に
周期的変化をする電界を作り、その電界の示す電気光学
効果によつて同じ空間的周期で光の伝播速度を変化させ
、位相面の揃つたコヒーレント光がその電気光学結晶中
の該電界存在部分を伝播した結果として位相が光の伝播
方向に垂直な方向に当該周期で変化した光が得られ、位
相が波面に沿つて周期的変化をしている波に平均の波面
に対して小さな一定角の整数倍の複数の一様平面波の重
ね合わせからなるものであることから、上記電気光学結
晶から出た光が遠方においては上記の複数の一様平面波
の伝播方向において別々の出力光束として観測され、そ
の複数の出力光束の各成分の強度は上記の位相の周期的
変化の深さ、つまり元をただせば周期的変化をする電界
を作るに用いられた電圧の大きさに応じた変化をするこ
とを利用しているのである。
ところで、上述の複数の出力光束の伝播方向の角度は、
上記の電界の周期的変化の周期に反比例するから、実用
上十分な出力光束の分離を得るためには、電界の周期的
変化の周期は数分の１ミリメートルの程度とならなけれ
ばならないし、またこのような周期的な電界は、その周
期の（％π）の厚さに集中することが知られていること
から、実際に周期的電界が存在する厚さは極めて薄い範
囲内となる。
上記の電界の周期的変化の周期に反比例するから、実用
上十分な出力光束の分離を得るためには、電界の周期的
変化の周期は数分の１ミリメートルの程度とならなけれ
ばならないし、またこのような周期的な電界は、その周
期の（％π）の厚さに集中することが知られていること
から、実際に周期的電界が存在する厚さは極めて薄い範
囲内となる。
したがつて、この種の光変調器では、光変調として実用
上十分なだけの各光束の強度変化を得るには、上記の極
めて薄い電界集中部分内を十分な長さ光束を伝播させな
ければならず、そのための光の入射方法が重要な事項と
なる。この発明は、電気光学結晶内で空間に関して周期
的に異ならせてある電界中をできるだけ長く光を伝播さ
せる工夫の１つであり、結晶の１表面に等間隔で正負交
互に帯電した櫛形電極を配置して結晶内の該表面付近に
集中して周期電界を生じさせておいて、その結晶内を光
束を繰返し複数回往復させることにより当該電界存在部
分を複数回通過させ、その場合各反射の際に少しずつ洩
れ出て来る出力光の重ね合わせとして、いわゆる繰返し
干渉の現象として、実質的には当該電界中を多数回通過
したことに相当し空間に関して周期的位相差を充分に与
えられた出力光を得ようというものである。以下、図面
を参照しながら、この発明を説明する。
上十分なだけの各光束の強度変化を得るには、上記の極
めて薄い電界集中部分内を十分な長さ光束を伝播させな
ければならず、そのための光の入射方法が重要な事項と
なる。この発明は、電気光学結晶内で空間に関して周期
的に異ならせてある電界中をできるだけ長く光を伝播さ
せる工夫の１つであり、結晶の１表面に等間隔で正負交
互に帯電した櫛形電極を配置して結晶内の該表面付近に
集中して周期電界を生じさせておいて、その結晶内を光
束を繰返し複数回往復させることにより当該電界存在部
分を複数回通過させ、その場合各反射の際に少しずつ洩
れ出て来る出力光の重ね合わせとして、いわゆる繰返し
干渉の現象として、実質的には当該電界中を多数回通過
したことに相当し空間に関して周期的位相差を充分に与
えられた出力光を得ようというものである。以下、図面
を参照しながら、この発明を説明する。
まず、結晶内で光の屈折率を空間的に異ならせておくこ
とにより、出力光の位相がそれに応じて空間的に異なる
様子、およびその結果として出力光が角度の異なる複数
の方向に進行する有様を説明する。第１図は、その場合
の一般的原理を多少誇張して図解するものである。
とにより、出力光の位相がそれに応じて空間的に異なる
様子、およびその結果として出力光が角度の異なる複数
の方向に進行する有様を説明する。第１図は、その場合
の一般的原理を多少誇張して図解するものである。
電気光学結晶１の中には、空間的周期１／υでｚ方向に
空間的周期変化をする電界Ｅ、が作られ、その結果電気
光学効果により同じ周期１／υでｚ方向に屈折率の空間
的周期変化が形成される。
空間的周期変化をする電界Ｅ、が作られ、その結果電気
光学効果により同じ周期１／υでｚ方向に屈折率の空間
的周期変化が形成される。
３ｍ対称をもつ電気光学結晶を例にとつてｚ軸をそのｃ
軸の方向にとれば、無電界下屈折率ｎｅに対する屈折率
の変化分Δｎは、で与えられる。
軸の方向にとれば、無電界下屈折率ｎｅに対する屈折率
の変化分Δｎは、で与えられる。
２はレーザーであつて、これを出た波長λ、強度１の人
射光は、電気光学結晶１内をｘ方向に１だけ伝播した後
、上記電界と同じ空間的周期１／υでｚ方向に位相φが
、で与えられる空間的周期変化をする平面波となる。
射光は、電気光学結晶１内をｘ方向に１だけ伝播した後
、上記電界と同じ空間的周期１／υでｚ方向に位相φが
、で与えられる空間的周期変化をする平面波となる。
この平面波は、伝播方向が、直進方向に対する角度θｍ
で表して、それぞれであり、強度１ｒｒｌがそれぞれ 曝−―― ―号■５ｒ五 で与えられる複数個の一様平面波に分解することができ
る。
で表して、それぞれであり、強度１ｒｒｌがそれぞれ 曝−―― ―号■５ｒ五 で与えられる複数個の一様平面波に分解することができ
る。
ｍは、各成分平面波の次数と呼ばれる。各次数成分は、
電気光学結晶１から十分離れた位置に設けたスリツト３
によつて別々に出力光として取り出すことができる。第
１図の例では、Ｏ次成分が取り出されている。各出力光
成分の強度は、空間的に周期変化している電界の振幅Ｅ
１に応じて、（５）式により定まる大きさとなる。電界
振幅Ｅ１が信号波に応じて変化すると、出力光はそれに
応じた強度（振幅）変調を受けた光束となる。光の伝播
方向に沿つて測つた距離Ｓの関数としてＥ１が変化して
いる場所には、（３）式中のφ１はのように積分の形で
表される。
電気光学結晶１から十分離れた位置に設けたスリツト３
によつて別々に出力光として取り出すことができる。第
１図の例では、Ｏ次成分が取り出されている。各出力光
成分の強度は、空間的に周期変化している電界の振幅Ｅ
１に応じて、（５）式により定まる大きさとなる。電界
振幅Ｅ１が信号波に応じて変化すると、出力光はそれに
応じた強度（振幅）変調を受けた光束となる。光の伝播
方向に沿つて測つた距離Ｓの関数としてＥ１が変化して
いる場所には、（３）式中のφ１はのように積分の形で
表される。
第２図〜第４図は、ｚ方向に空間的に周期変化をする電
界Ｅを作るための電極構造の一例を示す。
界Ｅを作るための電極構造の一例を示す。
電極は、ｚｙ面上にホトエツチング法等で形成するもの
で、幅δの、単位長さ当たり２υ本のｙ方向に長い等間
隔の金属膜からなり、交互に同電位に接続されて電極１
１および１２を形成する。電極１１および１２の間に、
電圧Ｖが加えられる。第３図は、第２図■の部分の拡大
図であつて、寸法の一例が記入されている。第４図は、
第２図の■の部分におけるｘｚ面に平行な断面の拡大図
であり、電界分布の様子が模式的に記入されいる。殆ん
どの電気光学結晶は、１より十分大きな比誘電率（リシ
ウムタンタレート５／εｏ＝４３）をもつことを考慮し
、電位変位は結晶内に集中するという仮定で電界分布を
解き、ｚ方向の空間的周期変化をｚのフーリエ波数に展
開したときの基本周期成分は、で与えられる。
で、幅δの、単位長さ当たり２υ本のｙ方向に長い等間
隔の金属膜からなり、交互に同電位に接続されて電極１
１および１２を形成する。電極１１および１２の間に、
電圧Ｖが加えられる。第３図は、第２図■の部分の拡大
図であつて、寸法の一例が記入されている。第４図は、
第２図の■の部分におけるｘｚ面に平行な断面の拡大図
であり、電界分布の様子が模式的に記入されいる。殆ん
どの電気光学結晶は、１より十分大きな比誘電率（リシ
ウムタンタレート５／εｏ＝４３）をもつことを考慮し
、電位変位は結晶内に集中するという仮定で電界分布を
解き、ｚ方向の空間的周期変化をｚのフーリエ波数に展
開したときの基本周期成分は、で与えられる。
（６）式から明らかなように、ｚ方向に空間的に周期変
化をする電界は、実質的に表面から１／２πυの深さに
集中した表皮電界を形成する。したがつて、第２図にお
いて矢印で示す向きに単に１回光束を通しただけでは、
電気光学効果の作用する旅程が極めて短く、充分な進行
方向の分離が得られない。この発明は、繰返し干渉を利
用することによりその点を改良するものであり以下詳細
に説明する。第５図は、光の位相の空間的周期変化に対
する表皮電界の効果を実効的に拡大する方法の１つとし
て繰返し干渉の原理を図解するものである。
化をする電界は、実質的に表面から１／２πυの深さに
集中した表皮電界を形成する。したがつて、第２図にお
いて矢印で示す向きに単に１回光束を通しただけでは、
電気光学効果の作用する旅程が極めて短く、充分な進行
方向の分離が得られない。この発明は、繰返し干渉を利
用することによりその点を改良するものであり以下詳細
に説明する。第５図は、光の位相の空間的周期変化に対
する表皮電界の効果を実効的に拡大する方法の１つとし
て繰返し干渉の原理を図解するものである。
第６図は、この場合における電極構造の１例を出力光束
の側から見て示すものである。１は電気光学結晶であつ
て、そのＸ軸に垂直な２つの面は１波長の１００分の１
程度またはそれ以上の平面度および平行度に研磨されて
いる。
の側から見て示すものである。１は電気光学結晶であつ
て、そのＸ軸に垂直な２つの面は１波長の１００分の１
程度またはそれ以上の平面度および平行度に研磨されて
いる。
１３と１４は、電気光学結晶１のｘ軸に垂直な２つの面
に付けられた半透反射膜である。
に付けられた半透反射膜である。
半透反射膜としては、屈折率がそれぞれｎｈおよびｎｅ
でｎｈ／ｎｅができるだけ大きい２種類の誘電体を、各
々４分の１波長ずつの厚さで交互に７〜１５層蒸着して
作つた誘電体多層膜反射鏡が用いられる。半透反射膜１
３，１４の反射率をρ２、散乱損失をＳ、吸収損失をａ
、透過率をｔとするときであるが、誘電体多層膜を用い
るならば、ρ２＝０．９９５としたとき、ｔ≧０．Ｏ０
４したがつてＳ＋ａ＜Ｏ．Ｏ０１とすることができるこ
とが、レーザー用反射鏡に用いられた誘電体多層膜につ
いて知られている。
でｎｈ／ｎｅができるだけ大きい２種類の誘電体を、各
々４分の１波長ずつの厚さで交互に７〜１５層蒸着して
作つた誘電体多層膜反射鏡が用いられる。半透反射膜１
３，１４の反射率をρ２、散乱損失をＳ、吸収損失をａ
、透過率をｔとするときであるが、誘電体多層膜を用い
るならば、ρ２＝０．９９５としたとき、ｔ≧０．Ｏ０
４したがつてＳ＋ａ＜Ｏ．Ｏ０１とすることができるこ
とが、レーザー用反射鏡に用いられた誘電体多層膜につ
いて知られている。
半透反射膜１４に空中から角θで入射した、ｚ軸方向に
電界べクトルＦ。をもつ直線偏光の平行光束は、その入
射エネルギーのうちのｔが（【；；響）７！ を満足する入射角φで結晶１中から半透反射膜１３に入
射する。
電界べクトルＦ。をもつ直線偏光の平行光束は、その入
射エネルギーのうちのｔが（【；；響）７！ を満足する入射角φで結晶１中から半透反射膜１３に入
射する。
最初の入射エネルギーのうちのｔ２は、半透反射膜１４
と１３を透過した第１の透過光束となる。半透反射膜１
３でそのエネルギーのうちρ２が反射され、さらにその
エネルギーのうちρ２が半透反射膜１４で再度反射され
、そのうちのｔが半透反射膜１３を透過して第２の透過
光束となる。第１の透過光束と第２の透過光束との間の
位相差をφとすれば、第２の透過光束の電界べクトルＦ
１はェ１−―υｖ−−ｒ〜轟ｅｊ〜０１ で与えられる。
と１３を透過した第１の透過光束となる。半透反射膜１
３でそのエネルギーのうちρ２が反射され、さらにその
エネルギーのうちρ２が半透反射膜１４で再度反射され
、そのうちのｔが半透反射膜１３を透過して第２の透過
光束となる。第１の透過光束と第２の透過光束との間の
位相差をφとすれば、第２の透過光束の電界べクトルＦ
１はェ１−―υｖ−−ｒ〜轟ｅｊ〜０１ で与えられる。
同様のことが繰返されて第ｍ＋１の電界ベクトルＦ［Ｔ
ｌはで与えられる。
ｌはで与えられる。
位相差φは、表皮電界のない場合（無電界下）の位相差
φ。
φ。
＋２πＮと表皮電界の影響をうけた部分φ１ｓｉｎ２π
υｚとに分けられ、υ習１？ニ−１〜ｉ尋Ｊ で表される。
υｚとに分けられ、υ習１？ニ−１〜ｉ尋Ｊ で表される。
表皮電界のない場合について、まず繰返し干渉の現象を
説明する。
説明する。
第１および第２の透過光束の間の真空中に換算した光路
差は、であるから、電気光学結晶１の厚さをｄとすれば
、無電界下の位相差φ。
差は、であるから、電気光学結晶１の厚さをｄとすれば
、無電界下の位相差φ。
はで表され、入射角が十分１より小さいため（換言する
と、実質的に法線方向から入射されるため）ｓｌｎｏ２
がθ，に等しくなりで与えられる。
と、実質的に法線方向から入射されるため）ｓｌｎｏ２
がθ，に等しくなりで与えられる。
透過光全体の電界べクトルＦはで与えられる。干渉の結
果としての透過光のエネルギーは、ｌＦｏ１２に比例す
るからＩＦ１２を求めると・
・が得られる。
果としての透過光のエネルギーは、ｌＦｏ１２に比例す
るからＩＦ１２を求めると・
・が得られる。
前述の数値例を考慮するならば、無電界下の位相φ。＝
Ｏにおいては入射光のエネルギーのうち担当な部分が透
過し、無電界下の位相φｏが僅か変化すると、透過光は
急速に減少することがわかる。無電界下の透過光の位相
がφ。＝０のときの１／２となる位相差（△φｏ）％を
求めると、から が得られる。
Ｏにおいては入射光のエネルギーのうち担当な部分が透
過し、無電界下の位相φｏが僅か変化すると、透過光は
急速に減少することがわかる。無電界下の透過光の位相
がφ。＝０のときの１／２となる位相差（△φｏ）％を
求めると、から が得られる。
２πを透過光のエネルギーが％となる２つの点士（Δφ
ｏ）％の間の差で除したものをフイネス（ｆｉｎｅｓｓ
） ｑと呼ぶ。
ｏ）％の間の差で除したものをフイネス（ｆｉｎｅｓｓ
） ｑと呼ぶ。
すなわち、である。（１２）式において、（寄−Ｎト０
の場合について透過光のエネルギーが最大値の％より大
きいためにゆるされる入射角の傾き（許容範囲）△θを
求めると、から が得られる。
の場合について透過光のエネルギーが最大値の％より大
きいためにゆるされる入射角の傾き（許容範囲）△θを
求めると、から が得られる。
例えば、入射光の波長λ＝０．６３３μｍ、結晶の厚ｄ
−２關、結晶の屈折率ｎ＝２．１８として、反射率ρ２
をＯ．９９５及びＯ．９５について（１７滅を用いて演
算すると、入射角の許容範囲Δθはそれぞれ０．７４ミ
リラデイアン（０．０４°）及び２．３９ミリラデイア
ン（０．１４°）になる。次に、空間的に周期変化をす
る表皮電界の効果について説明する。
−２關、結晶の屈折率ｎ＝２．１８として、反射率ρ２
をＯ．９９５及びＯ．９５について（１７滅を用いて演
算すると、入射角の許容範囲Δθはそれぞれ０．７４ミ
リラデイアン（０．０４°）及び２．３９ミリラデイア
ン（０．１４°）になる。次に、空間的に周期変化をす
る表皮電界の効果について説明する。
この場合、透過光全体の電界べクトルＦは、（１３）式
の無電界下の位相差φ。の代わりに（１１）式の位相差
φを用いるこにより↓ ｒ νＡＰｊＬ＼Ｔｏ Ｉ
ｒ１−一−ｍ−−−νＪで与えられる。ここで、φ１
は光束が半透反射膜１３と１４の間を一往復する間に表
皮電界によつて追加された位相変化の振幅であつて、（
３ａ）式のＳはこの場合近似的にｘでおきかえられ、積
分路はＯ−ｄの間を往復する。２πυｄ）１であること
を考慮すると充分良い近似で、で与えられる。
の無電界下の位相差φ。の代わりに（１１）式の位相差
φを用いるこにより↓ ｒ νＡＰｊＬ＼Ｔｏ Ｉ
ｒ１−一−ｍ−−−νＪで与えられる。ここで、φ１
は光束が半透反射膜１３と１４の間を一往復する間に表
皮電界によつて追加された位相変化の振幅であつて、（
３ａ）式のＳはこの場合近似的にｘでおきかえられ、積
分路はＯ−ｄの間を往復する。２πυｄ）１であること
を考慮すると充分良い近似で、で与えられる。
（３ｄ）式に（６）式の結果を用い、横型電気光学効果
光変調器の場合の半波長電圧の定義にならつて、とおけ
ば、 が得られる。
光変調器の場合の半波長電圧の定義にならつて、とおけ
ば、 が得られる。
位相が（３成で与えられるような空間的に周期変化をし
ている場合について、（４）式および（５）式で与えら
れる結果を導くにあたつては、出力光束のもつ電界ベク
トルをｓｉｎ２πｍυｚの項をもつフーリエ級数に展開
して各項の係数の絶対値の２乗が、（４）式で与えられ
る方向に進む一様平面液の強度に比例するという性質か
ら（５）式を求めたのであるが、この方法を繰返し干渉
の場合の出力光束のもつ電界べクトを与える（１８）式
に適用すると、とおくと、ｑ，Ｃ，，Ｓｋ等は、 で与えられる。
ている場合について、（４）式および（５）式で与えら
れる結果を導くにあたつては、出力光束のもつ電界ベク
トルをｓｉｎ２πｍυｚの項をもつフーリエ級数に展開
して各項の係数の絶対値の２乗が、（４）式で与えられ
る方向に進む一様平面液の強度に比例するという性質か
ら（５）式を求めたのであるが、この方法を繰返し干渉
の場合の出力光束のもつ電界べクトを与える（１８）式
に適用すると、とおくと、ｑ，Ｃ，，Ｓｋ等は、 で与えられる。
（７）式を参照すると、（１８）式からが得られる。の
変換を行つた後（２２）式の積分の結果をＣ。
変換を行つた後（２２）式の積分の結果をＣ。
，Ｃ１およびＳ１についてのみ示すと、（２５滅は単純
化され、 ＼！υνノ なる。
化され、 ＼！υνノ なる。
（４）式においてｍ＝０，±１に対応する出力光束の強
度は、前期のように、↓鳥 ｚ ■ ｌ Ｖ１ １
Ｉ Ｖｌ Ｗ 【 晶 〜呵１ＶＪで
与えられる。
度は、前期のように、↓鳥 ｚ ■ ｌ Ｖ１ １
Ｉ Ｖｌ Ｗ 【 晶 〜呵１ＶＪで
与えられる。
第７図は、（２７）式に（２６）式の数値積分の結果を
代入し、（但し、φ１は表皮電界による位相変化分、Δ
は散乱損失Ｓ・吸収損失ａ及び透過率ｔの和として、）
φ１／Δを横軸に換言すると変調電圧Ｖを横軸に、（但
し、ｍ次の出射光強度をＩｍ、全出射光強度をＩとして
、）ＩｍΔ２／Ｉｔ２を縦軸に換言するとｍ次の出射光
強度と全出射光強度との比（消光比）を縦軸にとつて図
示したものである。
代入し、（但し、φ１は表皮電界による位相変化分、Δ
は散乱損失Ｓ・吸収損失ａ及び透過率ｔの和として、）
φ１／Δを横軸に換言すると変調電圧Ｖを横軸に、（但
し、ｍ次の出射光強度をＩｍ、全出射光強度をＩとして
、）ＩｍΔ２／Ｉｔ２を縦軸に換言するとｍ次の出射光
強度と全出射光強度との比（消光比）を縦軸にとつて図
示したものである。
このことから、繰り返し干渉の点における０次出射光束
の強度は全出射光束の強度とほぼ等しくなり、また、±
１次出射光束の強度は全出射光束の強度の８％になる。
±１次出射光成分の最大傾斜の点に引いた接線から求め
たφ１／Δを使用し、（２））式を変更し（２０ａ）式
を得、電極間ピツチを１／ν＝０．２鰭及び電極の導体
幅をδ＝０．０２闘であるため、δνは１より十分小さ
くなり（２０ａ）式は簡単になりとなる。
の強度は全出射光束の強度とほぼ等しくなり、また、±
１次出射光束の強度は全出射光束の強度の８％になる。
±１次出射光成分の最大傾斜の点に引いた接線から求め
たφ１／Δを使用し、（２））式を変更し（２０ａ）式
を得、電極間ピツチを１／ν＝０．２鰭及び電極の導体
幅をδ＝０．０２闘であるため、δνは１より十分小さ
くなり（２０ａ）式は簡単になりとなる。
（２０ｂ）式に、φ１＝Δ×０．６８＝０．００３４及
びＶ．＝１７１０ボルトを代入すると、変調電圧Ｖは約
２．３ボルトになり、この時の出力入力光比１±１／１
は８％である。第６図に示す電極は周期１／２νの回折
格子を形成しているから、（４）式においてｍ＝±２、
±４、・・・・・・の方向には、無電界下においても、
電極自体を回折格子として回折する出射光成分があらわ
れる。
びＶ．＝１７１０ボルトを代入すると、変調電圧Ｖは約
２．３ボルトになり、この時の出力入力光比１±１／１
は８％である。第６図に示す電極は周期１／２νの回折
格子を形成しているから、（４）式においてｍ＝±２、
±４、・・・・・・の方向には、無電界下においても、
電極自体を回折格子として回折する出射光成分があらわ
れる。
しかし、ｍ＝±１の方向には、電気光学結晶１、半透反
射膜１３，１４、及び電極１１，１２中の傷により生じ
る散乱光のみがあらわれる。従つて、挿入損失が大きい
にもかかわらず、Ｖ＝０ボルトとＶ＝２．３ボルトにお
ける１１．の比、換言すると消光比は十分大きくするこ
とができる。このような性質をもつた光変調器は、パル
ス変調器に適している。第８図は、この発明における繰
返し干渉を起こす方向に光束を入射する手段と出力光束
の中から直進成分以外の成分を取出す手段とを説明する
図である。
射膜１３，１４、及び電極１１，１２中の傷により生じ
る散乱光のみがあらわれる。従つて、挿入損失が大きい
にもかかわらず、Ｖ＝０ボルトとＶ＝２．３ボルトにお
ける１１．の比、換言すると消光比は十分大きくするこ
とができる。このような性質をもつた光変調器は、パル
ス変調器に適している。第８図は、この発明における繰
返し干渉を起こす方向に光束を入射する手段と出力光束
の中から直進成分以外の成分を取出す手段とを説明する
図である。
２はレーザーあつて、これから出た光束は凸レンズ２２
０と凸レンズ２２１によつて幅Ｗの平行光束に変えられ
る。
０と凸レンズ２２１によつて幅Ｗの平行光束に変えられ
る。
この光束は、（１７）式に示す角度誤差の範囲で半透反
射膜１４に入射する。半透反射膜の１３，１４によつて
繰返し反射された光束のうち半透反射膜１３を透過した
成分の合成光束は、電極１１と１２の間に加えられた変
調信号に応じた、空間的に周期変化する位相をもち、（
４）式で与えられる方向に進む一様平面波成分に分解さ
れる。これ等の成分光束は焦点距離ｆをもつ凸レンズ２
２２によつてその焦点面に結像する。第８図では、ｍ＝
０の成分が実線、ｍ＝土１の成分が破線によつて示され
ている。凸レンズ２２２の焦点面におかれたスリツト３
によつてそのうちの１つの成分（第８図においては、ｍ
＝１の成分：が出力光束として取出される。幅Ｗのコヒ
ーレン卜光束の回折による拡がりは、焦点面においてｆ
λ／Ｗであり隣接する次数の成分の焦点面における分離
Ｚ１はｆυλであるからスリツトの幅δＺを満たさねば
ならない。本実施例では、Ｗ＝２１ＬＷ．υ＝５ｘ１Ｅ
ｒ１λ＝Ｏ．６Ｘ１０−８ｕ ｆこ５００關とするとｆ
λ／Ｗ＝Ｏ．１５鼎、ｆυλ＝１．５韮であるから、δ
Ｚ＝Ｏ．３１７ｌとすれば（２８）式の条件は満たされ
る。したがつてこの実施例によれば、きわめて低い電圧
で大きい消光比のパルス光変調がえられる。この発明に
よれば、結晶を厚さ方向に利用し、光束を繰返し干渉の
結果として取り出しているので、入射光束に対する調整
条件が容易であり、入出力光学系が簡単である等の利点
をもつた光変調器が得られる。
射膜１４に入射する。半透反射膜の１３，１４によつて
繰返し反射された光束のうち半透反射膜１３を透過した
成分の合成光束は、電極１１と１２の間に加えられた変
調信号に応じた、空間的に周期変化する位相をもち、（
４）式で与えられる方向に進む一様平面波成分に分解さ
れる。これ等の成分光束は焦点距離ｆをもつ凸レンズ２
２２によつてその焦点面に結像する。第８図では、ｍ＝
０の成分が実線、ｍ＝土１の成分が破線によつて示され
ている。凸レンズ２２２の焦点面におかれたスリツト３
によつてそのうちの１つの成分（第８図においては、ｍ
＝１の成分：が出力光束として取出される。幅Ｗのコヒ
ーレン卜光束の回折による拡がりは、焦点面においてｆ
λ／Ｗであり隣接する次数の成分の焦点面における分離
Ｚ１はｆυλであるからスリツトの幅δＺを満たさねば
ならない。本実施例では、Ｗ＝２１ＬＷ．υ＝５ｘ１Ｅ
ｒ１λ＝Ｏ．６Ｘ１０−８ｕ ｆこ５００關とするとｆ
λ／Ｗ＝Ｏ．１５鼎、ｆυλ＝１．５韮であるから、δ
Ｚ＝Ｏ．３１７ｌとすれば（２８）式の条件は満たされ
る。したがつてこの実施例によれば、きわめて低い電圧
で大きい消光比のパルス光変調がえられる。この発明に
よれば、結晶を厚さ方向に利用し、光束を繰返し干渉の
結果として取り出しているので、入射光束に対する調整
条件が容易であり、入出力光学系が簡単である等の利点
をもつた光変調器が得られる。
第１図は光変調の原理を示す図、第２図は変調素子とし
ての電気光学結晶を模型的に示す斜視図、第３図は第２
図の■部分の拡大正面図、第４図は第２図の■−■断面
図、第５図はこの発明における繰返し干渉の現象を説明
する結晶の断面図第６図はその結晶の正面図、第７図は
変調具合を示すグラフ、第８図はこの発明による光変調
器の一実施例の全体光路を示す図である。 符号の説明、１・・・・・・電気光学結晶、１１，１２
・・・・・・電極、１３，１４・・・・・半透反射膜、
２・・・・・・レーサー、３・・・・・・スリツト、２
２０，２２１，２２２・・・・・凸レンズ。
ての電気光学結晶を模型的に示す斜視図、第３図は第２
図の■部分の拡大正面図、第４図は第２図の■−■断面
図、第５図はこの発明における繰返し干渉の現象を説明
する結晶の断面図第６図はその結晶の正面図、第７図は
変調具合を示すグラフ、第８図はこの発明による光変調
器の一実施例の全体光路を示す図である。 符号の説明、１・・・・・・電気光学結晶、１１，１２
・・・・・・電極、１３，１４・・・・・半透反射膜、
２・・・・・・レーサー、３・・・・・・スリツト、２
２０，２２１，２２２・・・・・凸レンズ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 平行平面板形状の電気光学結晶と、該電気光学結晶
の両平面に設けた一対の半透反射膜と、該半透反射膜に
よつて繰り返し干渉を起こし該半透反射膜の法線方向に
沿つて位相面の揃つたコヒーレント光束を前記結晶内に
入射する手段と、前記結晶内に光の伝播方向と垂直な方
向に空間的に周期的変化をする電界を生じさせるように
前記結晶の一平面に正負交互に設けた一組の櫛形電極と
、該電極に変調信号に応じた電圧を与える手段とを備え
ることにより、前記結晶内に前記コヒーレント光束を伝
播させた結果として角度の異なる複数の方向に進行する
出力光束を得、該出力光束の強度を該変調信号に応じて
変化させるようにした光変調器。 ２ 平行平面板形状の電気光学結晶と、該電気光学結晶
の両平面に設けた一対の半透反射膜と、該半透反射膜に
よつて繰り返し干渉を起こし該半透反射膜の法線方向に
沿つて位相面の揃つたコヒーレント光束を前記結晶内に
入射する手段と、前記結晶内に光の伝播方向と垂直な方
向に空間的に周期的変化をする電界を生じさせるように
前記結晶の一平面に正負交互に設けた一組の櫛形電極と
、該電極に変調信号に応じた電圧を与える手段とを備え
ることにより、前記結晶内に前記コヒーレント光束を伝
播させた結果として角度の異なる複数の方向に進行する
出力光束を得、該出力光束の強度を該変調信号に応じて
変化させるようにした光変調器に、さらに前記出力光束
の中から直進成分だけを取り出す手段を備えてなる光変
調器。 ３ 平行平面板形状の電気光学結晶と、該電気光学結晶
の両平面に設けた一対の半透反射膜と、該半透反射膜に
よつて繰り返し干渉を起こし該半透反射膜の法線方向に
沿つて位相面の揃つたコヒーレント光束を前記結晶内に
入射する手段と、前記結晶内に光の伝播方向と垂直な方
向に空間的に周期的変化をする電界を生じさせるように
前記結晶の一平面に正負交互に設けた一組の櫛形電極と
、該電極に変調信号に応じた電圧を与える手段とを備え
ることにより、前記結晶内に前記コヒーレント光束を伝
播させた結果として角度の異なる複数の方向に進行する
出力光束を得、該出力光束の強度を該変調信号に応じて
変化させるようにした光変調器に、さらに前記出力光束
の中から直進成分以外の１つまたは複数の成分を取り出
す手段を備えてなる光変調器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP48028825A JPS5949567B2 (ja) | 1973-03-12 | 1973-03-12 | 光変調器 |
| US449522A US3923380A (en) | 1973-03-12 | 1974-03-08 | Electrooptic modulator utilizing multiple interference |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP48028825A JPS5949567B2 (ja) | 1973-03-12 | 1973-03-12 | 光変調器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS49118439A JPS49118439A (ja) | 1974-11-12 |
| JPS5949567B2 true JPS5949567B2 (ja) | 1984-12-04 |
Family
ID=12259157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP48028825A Expired JPS5949567B2 (ja) | 1973-03-12 | 1973-03-12 | 光変調器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3923380A (ja) |
| JP (1) | JPS5949567B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0296247U (ja) * | 1988-08-08 | 1990-07-31 |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3985428A (en) * | 1975-06-25 | 1976-10-12 | Mcnaney Joseph T | Light optic data handling system |
| US3985426A (en) * | 1975-07-07 | 1976-10-12 | Mcnaney Joseph T | Light beam deflection resolution amplifier means |
| US3988055A (en) * | 1975-08-26 | 1976-10-26 | Mcnaney Joseph T | Light optic data handling system |
| US4243300A (en) * | 1978-12-19 | 1981-01-06 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Large aperture phased element modulator/antenna |
| JPS55151624A (en) * | 1979-05-15 | 1980-11-26 | Nec Corp | Electrooptic device |
| JPS5670521A (en) * | 1979-11-14 | 1981-06-12 | Nec Corp | Electrooptical device |
| US4473276A (en) * | 1982-01-25 | 1984-09-25 | Litton Systems, Inc. | Acousto-optic deflector utilizing internal deflection |
| US4473275A (en) * | 1982-01-25 | 1984-09-25 | Litton Systems, Inc. | Method and apparatus for improving the efficiency of an acousto-optic deflector |
| US4525871A (en) * | 1982-02-03 | 1985-06-25 | Massachusetts Institute Of Technology | High speed optoelectronic mixer |
| US4750815A (en) * | 1984-11-16 | 1988-06-14 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for generating optical information |
| US5411914A (en) * | 1988-02-19 | 1995-05-02 | Massachusetts Institute Of Technology | III-V based integrated circuits having low temperature growth buffer or passivation layers |
| US5332918A (en) * | 1988-02-19 | 1994-07-26 | Massachusetts Institute Of Technology | Ultra-high-speed photoconductive devices using semi-insulating layers |
| US4952527A (en) * | 1988-02-19 | 1990-08-28 | Massachusetts Institute Of Technology | Method of making buffer layers for III-V devices using solid phase epitaxy |
| US5115344A (en) * | 1990-10-03 | 1992-05-19 | Motorola, Inc. | Tunable diffraction grating |
| US6775067B2 (en) | 2002-06-06 | 2004-08-10 | Lockheed Martin Corporation | Method and apparatus for stretching an optical pulse |
| EP2221662B1 (en) * | 2005-06-20 | 2015-09-02 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Electro-optical element |
| RU2680990C1 (ru) * | 2018-05-22 | 2019-03-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Т8" (ООО "Т8") | Компланарный волновод электрооптического модулятора бегущей волны на базе интерферометра Маха-Цендера |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3736045A (en) * | 1971-12-27 | 1973-05-29 | Ibm | Fast optical guided wave modulator and digital deflector |
| US3813142A (en) * | 1972-12-04 | 1974-05-28 | Gte Laboratories Inc | Electro-optic variable phase diffraction grating and modulator |
-
1973
- 1973-03-12 JP JP48028825A patent/JPS5949567B2/ja not_active Expired
-
1974
- 1974-03-08 US US449522A patent/US3923380A/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| APPL PHYS LETT#N4=1971 * |
| JOUR APPL PHYS#N12=1962 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0296247U (ja) * | 1988-08-08 | 1990-07-31 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS49118439A (ja) | 1974-11-12 |
| US3923380A (en) | 1975-12-02 |
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