JPS595202A - フアブリペロ型赤外線変調器 - Google Patents
フアブリペロ型赤外線変調器Info
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- JPS595202A JPS595202A JP57114827A JP11482782A JPS595202A JP S595202 A JPS595202 A JP S595202A JP 57114827 A JP57114827 A JP 57114827A JP 11482782 A JP11482782 A JP 11482782A JP S595202 A JPS595202 A JP S595202A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric element
- electrodes
- fabry
- infrared
- modulator
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/001—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on interference in an adjustable optical cavity
-
- 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
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- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、性能が高く、宇宙環境においても安定な特性
を有する高信頼性のファブリペロ型赤外線変調器を提供
することを目的としている。
を有する高信頼性のファブリペロ型赤外線変調器を提供
することを目的としている。
従来赤外線変調器は、モータなどの駆動によって回転す
るセクタによって、光線を断続する方式が一般的である
が、この方式では機械的に回転する部分があり、高真空
の宇宙空間では、安定な潤滑材がなく、信頼性の高い変
調器を得ることができない。
るセクタによって、光線を断続する方式が一般的である
が、この方式では機械的に回転する部分があり、高真空
の宇宙空間では、安定な潤滑材がなく、信頼性の高い変
調器を得ることができない。
そこで１機械的摩擦のない構造の赤外変調器が多種にわ
たって検討されてきており、その中でも干渉現象を利用
したファブリペロ型赤外変調器は比較的変調率が高く、
注目されている。
たって検討されてきており、その中でも干渉現象を利用
したファブリペロ型赤外変調器は比較的変調率が高く、
注目されている。
ファブリペロ型赤外線変調器は、第１図に示すようにエ
タロン板等から成る２枚の平行平板１．２の間に圧電素
子より成るスペーサ３をはさみ、圧電素子３の厚さを変
動させて平行平板１．２間の面間隔を変動させて透過波
長特性を変調させる。
タロン板等から成る２枚の平行平板１．２の間に圧電素
子より成るスペーサ３をはさみ、圧電素子３の厚さを変
動させて平行平板１．２間の面間隔を変動させて透過波
長特性を変調させる。
第２図は第１図に示したフ１ブリペロ型変調器の赤外透
過率変調特性である。平行平板１．２の面間隔に応じて
赤外透過特性は第２図１１．１２のように変化する。し
たがって、いま使用波長領域を第２図の２３で示した波
長領域とすると１曲線１１は使用波長領域２３で透明な
とき、即ち変調器が開のときの透過特性を、曲線１２は
使用波長領域２３で反射率の太きいとき、即ち変調器が
閑のときの透過特性を表わす。斜線部２１は変調器が開
時の透過率を、斜線部２２は変調器が閉時の透過率を示
す。従って、この変調器は、ある波長帯のみに限定して
、その波長の赤外線を変調する機能を有している。
過率変調特性である。平行平板１．２の面間隔に応じて
赤外透過特性は第２図１１．１２のように変化する。し
たがって、いま使用波長領域を第２図の２３で示した波
長領域とすると１曲線１１は使用波長領域２３で透明な
とき、即ち変調器が開のときの透過特性を、曲線１２は
使用波長領域２３で反射率の太きいとき、即ち変調器が
閑のときの透過特性を表わす。斜線部２１は変調器が開
時の透過率を、斜線部２２は変調器が閉時の透過率を示
す。従って、この変調器は、ある波長帯のみに限定して
、その波長の赤外線を変調する機能を有している。
これを式で表わすと、次のようになる。
Ｉ ／ ＩＯ＝１ ／ （１＋ Ｆ ５ｌｌ１２δ／２
）・・川口・ （１）ここで。
）・・川口・ （１）ここで。
Ｆ＝４Ｒ／（１−Ｒ）２・・・・・・・・・・・・・・
・・・・ （２）δ＝（４πｄ ｃｏｓθ）／λ ・・
・・・・・・・・・・・・・・・ （３）であり、λは
波長、０は入射角、ｄは平行平板の面間隔、Ｒ（ｄ６な
る間隔で向い合う面の反射率であるｏＩ／Ｉｏは各波長
での透過率を現わしている〇この式から、Ｒは１００％
に近いほど赤外反射による遮断率が良いが、透過領域の
半値巾が狭くなり透過ピークが鋭くなる。赤外変調器と
しては。
・・・・ （２）δ＝（４πｄ ｃｏｓθ）／λ ・・
・・・・・・・・・・・・・・・ （３）であり、λは
波長、０は入射角、ｄは平行平板の面間隔、Ｒ（ｄ６な
る間隔で向い合う面の反射率であるｏＩ／Ｉｏは各波長
での透過率を現わしている〇この式から、Ｒは１００％
に近いほど赤外反射による遮断率が良いが、透過領域の
半値巾が狭くなり透過ピークが鋭くなる。赤外変調器と
しては。
その用途により、赤外帯域中が異るので、適当な反射率
を選ぶことになるが、はとんど２４チ以上の範囲でカバ
ーできることになる。反射率が２４チより低い場合は、
遮断率が６２％以下で、３重係以上の透過光が残り実用
的でない。
を選ぶことになるが、はとんど２４チ以上の範囲でカバ
ーできることになる。反射率が２４チより低い場合は、
遮断率が６２％以下で、３重係以上の透過光が残り実用
的でない。
この変調器で大切なことは、この反射面の面間隔ｄと平
行度である。しかも、宇宙環境では６０°Ｃから一３０
°Ｃの温度範囲で安定な特性が沙求されるので、面間隔
ｄと平行度は、その温度範囲で安定でなければならない
。
行度である。しかも、宇宙環境では６０°Ｃから一３０
°Ｃの温度範囲で安定な特性が沙求されるので、面間隔
ｄと平行度は、その温度範囲で安定でなければならない
。
従って、熱膨張や熱歪によるわずかな変動がエタロン板
間隔及び平行度に影響を与えないような構造が望まれ第
３図に示すような構造にして、熱膨張を受けないような
工夫がなされてきている。
間隔及び平行度に影響を与えないような構造が望まれ第
３図に示すような構造にして、熱膨張を受けないような
工夫がなされてきている。
第３図において、３１は第１エタロン平板で、積層圧電
素子３３を介して基板３６にとりつけられている。３２
は第２エタロン平板で、積層ｌＦ、電素子３４ｆ：介し
て基板３６にとりつけられている０エタロン板３１．３
２の面間隔は積層圧電素子３３．３４により制御される
。
素子３３を介して基板３６にとりつけられている。３２
は第２エタロン平板で、積層ｌＦ、電素子３４ｆ：介し
て基板３６にとりつけられている０エタロン板３１．３
２の面間隔は積層圧電素子３３．３４により制御される
。
この構成のうち積層圧電素子３３．３４は、従来は各素
子間を樹脂製接着剤で接着していたが、接着の厚さを均
一に塗布することが困難で、エタロン板：３１，３２間
の平行度に悪影響ケ与えたり。
子間を樹脂製接着剤で接着していたが、接着の厚さを均
一に塗布することが困難で、エタロン板：３１，３２間
の平行度に悪影響ケ与えたり。
熱歪現象が大きく、温度特性の低下の原因になっていた
。又宇宙環境においては、脱ガスの問題があり、更に寿
命に関して云えば、経時変化による変調器の１″Ｓ性劣
化７５司：じ、信頼性に難点があった。
。又宇宙環境においては、脱ガスの問題があり、更に寿
命に関して云えば、経時変化による変調器の１″Ｓ性劣
化７５司：じ、信頼性に難点があった。
本発明はこのような欠点を解消したもので１本発明は、
信頼性の高い安定なｌＦ！ｊ性を有し、面の平行度、３
重面度の高い圧電素子を実現し、より安定で信頼性が高
く、変調率の良いファブリペロ型赤外変調器を４１１−
供することにある。
信頼性の高い安定なｌＦ！ｊ性を有し、面の平行度、３
重面度の高い圧電素子を実現し、より安定で信頼性が高
く、変調率の良いファブリペロ型赤外変調器を４１１−
供することにある。
以下図面とともに詳細に説明する。第４図は本発明によ
るファブリペロ型赤外線検出器に使用される積層圧電素
子の１単位を示す圧電素子４０で。
るファブリペロ型赤外線検出器に使用される積層圧電素
子の１単位を示す圧電素子４０で。
ａは正面図、ｂは断面側面図である。図において、４１
は圧電ウエノ・、４２．４３１ｄ電極である。圧電ウェ
ハ４１の両面の電極４２．４３は融点１００°Ｃ〜３０
０°Ｃの金属蒸着膜で形成し１両電極４２゜４３は各々
ウェハ４１の縁及び側面の一部分に延びるよう形成され
ており各々分離されるよう配置されている。つぎに、第
４図のような圧電累子幻を第６図に示すように複数枚各
々並列に電圧印加できるように重ね合せ、蒸着膜金属の
融点以」−に温度を上けて熱圧着させると１重ね合わさ
れた各電極は接合し、圧電素子４０の側面に延びた部分
も互いに接続される。したがって、第６図に見られるよ
うに、断面かくし歯状の一対の電極４４゜４６が形成さ
れるようになる。これを室温に戻したあと、側面に出て
いる蒸着金属４４．４６を正負各々の電極にまとめて、
電圧印加用のリード線４６．４７に接続することができ
る。４８は電源である。
は圧電ウエノ・、４２．４３１ｄ電極である。圧電ウェ
ハ４１の両面の電極４２．４３は融点１００°Ｃ〜３０
０°Ｃの金属蒸着膜で形成し１両電極４２゜４３は各々
ウェハ４１の縁及び側面の一部分に延びるよう形成され
ており各々分離されるよう配置されている。つぎに、第
４図のような圧電累子幻を第６図に示すように複数枚各
々並列に電圧印加できるように重ね合せ、蒸着膜金属の
融点以」−に温度を上けて熱圧着させると１重ね合わさ
れた各電極は接合し、圧電素子４０の側面に延びた部分
も互いに接続される。したがって、第６図に見られるよ
うに、断面かくし歯状の一対の電極４４゜４６が形成さ
れるようになる。これを室温に戻したあと、側面に出て
いる蒸着金属４４．４６を正負各々の電極にまとめて、
電圧印加用のリード線４６．４７に接続することができ
る。４８は電源である。
第４図で形成する金属蒸着膜電極４２．４３の膜厚は０
．１〜１１１ｍが適当である。膜厚が０．１ ／／ｍよ
り小さいと第６図における熱圧着時に十分な熱川箔強度
が得られず、１１１ｍより太きいと、第６図の熱圧着時
に、圧電素子４０側面で相互に接続しなかり／こり、積
層圧電素子としての温度特性が劣化１７たすするので好
ましくない。
．１〜１１１ｍが適当である。膜厚が０．１ ／／ｍよ
り小さいと第６図における熱圧着時に十分な熱川箔強度
が得られず、１１１ｍより太きいと、第６図の熱圧着時
に、圧電素子４０側面で相互に接続しなかり／こり、積
層圧電素子としての温度特性が劣化１７たすするので好
ましくない。
なお、第６図で両端の圧電素子４９．６０は電気的絶縁
を考慮して片面のみ電極を蒸着したものを使用するとよ
い。
を考慮して片面のみ電極を蒸着したものを使用するとよ
い。
このような方法では蒸着膜の厚さは容易に均一にできる
ので、出来上った積層圧電素子の平面度。
ので、出来上った積層圧電素子の平面度。
−′ト行度は高く、熱歪も少なく脱ガスもない、長寿命
で信頼度の高い積層圧電素子が得られる。したがって、
この積層圧電素子を第３図のような構成のファブリペロ
型赤外変調器に使用した場合、前述したような欠点のな
い安定で信頼性の高いファブリペロ型赤外線変調器が得
られる。
で信頼度の高い積層圧電素子が得られる。したがって、
この積層圧電素子を第３図のような構成のファブリペロ
型赤外変調器に使用した場合、前述したような欠点のな
い安定で信頼性の高いファブリペロ型赤外線変調器が得
られる。
第６図は本発明に使用される積層圧電素子の１単位の圧
電素子の他の実施例を示すものである。
電素子の他の実施例を示すものである。
この実施例は、圧電ウェハ６１の中央部にドーナツ状に
穴６４を形成し、金属蒸着膜電極６２ 、６３をリング
状に形成したもので、第４図の圧電素子この圧電素子６
０を積層圧電体は円筒状となり。
穴６４を形成し、金属蒸着膜電極６２ 、６３をリング
状に形成したもので、第４図の圧電素子この圧電素子６
０を積層圧電体は円筒状となり。
従来の樹脂製接着剤を用いた素子より、面の平行度が１
桁板」二よく、良好な変調率を達成することができる。
桁板」二よく、良好な変調率を達成することができる。
次に具体的実施例について説明する。
（実施例１）
圧電ウェハとして耐熱性の高いセラミック焼結体の０．
１闘厚の円板を用い、第４図の構成で、圧電ウェハ１枚
１枚にインジウムを膜厚０．１μｍ程度に真空蒸着して
圧電素子を作成した。この圧？（￥素子を２０枚重ねて
１９０°Ｃで１ｏ分間熱圧着して厚さ約２朋の積層圧電
素子を製作した。同様にして約４朋の積層圧電素子を製
作し、これらを厚さ約２ ｔｔｔＨ１反Ｊｉ［７０％の
ゲルマニウムエタロン板と組み合せて第３図に示した構
成の）１ブリペロ型赤外線変調器を作製し、１２〜１４
７１ｍの赤外線を変調したところ、６０％の変調率で温
度安定性の高い赤外線変調器が得られた。
１闘厚の円板を用い、第４図の構成で、圧電ウェハ１枚
１枚にインジウムを膜厚０．１μｍ程度に真空蒸着して
圧電素子を作成した。この圧？（￥素子を２０枚重ねて
１９０°Ｃで１ｏ分間熱圧着して厚さ約２朋の積層圧電
素子を製作した。同様にして約４朋の積層圧電素子を製
作し、これらを厚さ約２ ｔｔｔＨ１反Ｊｉ［７０％の
ゲルマニウムエタロン板と組み合せて第３図に示した構
成の）１ブリペロ型赤外線変調器を作製し、１２〜１４
７１ｍの赤外線を変調したところ、６０％の変調率で温
度安定性の高い赤外線変調器が得られた。
（実施例２）
実施例１のインジウム金属のかわりにＩｎ ５ｎ（６０
％−６０％）合金を使用し、１２６°Ｃ１０分間熱圧着
した。その他の条件は実施例１と同様とした。この場合
も実施例１と略同等の変調特性を有し、従来の接着剤を
用いたものより１桁良好な温度安定性の赤外線変調器を
得ることが出来た。
％−６０％）合金を使用し、１２６°Ｃ１０分間熱圧着
した。その他の条件は実施例１と同様とした。この場合
も実施例１と略同等の変調特性を有し、従来の接着剤を
用いたものより１桁良好な温度安定性の赤外線変調器を
得ることが出来た。
（実施例３）
実施例１と同材料、同一条件で第６図の圧電素子を使用
した積層圧電素子を製作し、以下実施例１と同様にして
ファブリペロ型赤外変調器を作製したところ、実施例１
と略同等の特性の赤外線変調器を得た。
した積層圧電素子を製作し、以下実施例１と同様にして
ファブリペロ型赤外変調器を作製したところ、実施例１
と略同等の特性の赤外線変調器を得た。
（実施例４）
実施例２と同材料、同一条件で第６図の圧電素子を使用
し、同様にファブリペロ型赤外変調器を作製した。この
場合も実施例２と略同等の特性の赤外線変調器を得るこ
とが出来た。
し、同様にファブリペロ型赤外変調器を作製した。この
場合も実施例２と略同等の特性の赤外線変調器を得るこ
とが出来た。
以上のように１本発明は赤外線に対して透明な２枚のエ
タロン板を微少間隔をもって平行配置しこの２枚のエタ
ロン板間の間隔を圧電素子に印加する電圧に応じて微変
動させるように構成し、圧電素子を複数枚の圧電素子板
の積層体で形成し。
タロン板を微少間隔をもって平行配置しこの２枚のエタ
ロン板間の間隔を圧電素子に印加する電圧に応じて微変
動させるように構成し、圧電素子を複数枚の圧電素子板
の積層体で形成し。
各圧電素子板は融点が１ｏｏ′Ｃ以上３０ｏ”（：以下
の金属蒸着膜で接続され、この金属蒸着膜が積層体の側
面に一部延びるよう形成されてリード線に接続されるよ
う構成されたファブリペロ型赤外線変調器で、エタロン
板間隔のイ行度が精度良く。
の金属蒸着膜で接続され、この金属蒸着膜が積層体の側
面に一部延びるよう形成されてリード線に接続されるよ
う構成されたファブリペロ型赤外線変調器で、エタロン
板間隔のイ行度が精度良く。
変調率が高く、温度特性が安定で、かつ宇宙環境での脱
ガスもなく、信頼性が高いすぐれた赤外線変調器を得る
ことができる。
ガスもなく、信頼性が高いすぐれた赤外線変調器を得る
ことができる。
第１図は従来のファブリペロ型赤外線変調器の原理構造
を示す側面図、第２図は、同変調器の赤外透過率変調特
性図、第３図は、積層圧電素子を組み込んだ）１ブリペ
ロ型赤外線変調器の構造の１例を示す側面図、第４図ａ
、ｂは本発明に使用される圧電素子の実施例を示す正面
図および断面側面図、第６図は、本発明に使用される積
層圧電素子の実施例を示す断面側面図、第６図ａ、ｂは
本発明に使用される圧電素子の他の実施例を示すｉＩＥ
面図および断面側面図である０ ３１・・・・・・第１エタロン板＋３２・・・・・・第
２エタロン板−３３，３４・・・・・・積層圧電素子、
３６・・・・・・基板、４０，４９，６０，６０・・・
・・・圧電素子、４１゜６１・・・・・圧電ウェハ、４
２，４３，４４，４６，６２．６３・・・・・・電極、
６４・・・・・・穴。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 ンＪ 波長 第３図 第４図 （リ （レノ 第５図 ４〆 ７ 第 ６ 図
を示す側面図、第２図は、同変調器の赤外透過率変調特
性図、第３図は、積層圧電素子を組み込んだ）１ブリペ
ロ型赤外線変調器の構造の１例を示す側面図、第４図ａ
、ｂは本発明に使用される圧電素子の実施例を示す正面
図および断面側面図、第６図は、本発明に使用される積
層圧電素子の実施例を示す断面側面図、第６図ａ、ｂは
本発明に使用される圧電素子の他の実施例を示すｉＩＥ
面図および断面側面図である０ ３１・・・・・・第１エタロン板＋３２・・・・・・第
２エタロン板−３３，３４・・・・・・積層圧電素子、
３６・・・・・・基板、４０，４９，６０，６０・・・
・・・圧電素子、４１゜６１・・・・・圧電ウェハ、４
２，４３，４４，４６，６２．６３・・・・・・電極、
６４・・・・・・穴。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 ンＪ 波長 第３図 第４図 （リ （レノ 第５図 ４〆 ７ 第 ６ 図
Claims (3)
- （１）赤外線に対して透明な２枚のエタロン板を微小間
隔をもって平行配置し、前記２枚のエタロン板の間隔を
微変動させる積層圧電素子を有し、前記積層圧電素子は
圧電ウェハの両面に融点が１００℃以上３００’Ｃ以下
の金属膜を形成して構成された複数枚の圧電素子を熱圧
着して形成され、前記金属膜が各圧電素子の電極として
使用されることを特徴とするファブリペロ型赤外線変調
器。 - （２）金属膜がインジウム又はインジウム合金の蒸着膜
である特許請求の範囲第１項記載のファブリペロ型赤外
線変調器。 - （３）圧電素子の接着と電極の機能を有する金属蒸着膜
が、スズ、鉛を主体とする合金であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のファブリペロ型赤外線変調
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57114827A JPS595202A (ja) | 1982-07-01 | 1982-07-01 | フアブリペロ型赤外線変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57114827A JPS595202A (ja) | 1982-07-01 | 1982-07-01 | フアブリペロ型赤外線変調器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS595202A true JPS595202A (ja) | 1984-01-12 |
| JPS637372B2 JPS637372B2 (ja) | 1988-02-16 |
Family
ID=14647675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57114827A Granted JPS595202A (ja) | 1982-07-01 | 1982-07-01 | フアブリペロ型赤外線変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS595202A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0448832A2 (en) * | 1990-03-29 | 1991-10-02 | Hughes Aircraft Company | Automatic bias controller for electro-optic modulator |
-
1982
- 1982-07-01 JP JP57114827A patent/JPS595202A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0448832A2 (en) * | 1990-03-29 | 1991-10-02 | Hughes Aircraft Company | Automatic bias controller for electro-optic modulator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS637372B2 (ja) | 1988-02-16 |
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