JPS6010292B2 - 音響光学フイルタ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気周波数を任意に変化させることによって白
色光の内から任意の波長の光を選択することのできる音
響光学フィル夕に関し、特に入射光が自然偏光または円
偏波光の場合に、選択光出力が波長によって変動しない
よう、駆動電源を自動的に制御することを特徴とする音
響光学フィルタ装置に関するものである。

音響光学フィル夕（以下ＡＯフィル夕と称する）、にお
ける高周波電源よりＡＯフィル夕への電気入力Ｐａと選
択される波長入の光の回折光強度１，の関係は、直線偏
波光を入射光とし、その強度をｌｏとすると、結晶媒体
の性能指数をＭｅとして、，，／，。

戊Ｓｉ〆（÷ノ腕「南） （１）なる関係がある。と
ころで一般に、音響光学結晶媒体の性能指数Ｍｅは、光
波長が短かくなると大きくなるため、選択すべき波長を
連続的に変化させていく場合に、常に一定の回折光（選
択光）強度を得るためには、光波長＾短かくなるにつれ
て、電気入力Ｐａを小さくしなければならない。また、
音響光学フィル夕のトランスジューサより結晶内に導入
される超音波の周波数をｆａ、入射光の波長を＾、入射
角を０、結晶の音速をＶ、後屈折率を△ｎ（入）とする
と、舷３Ｖこ今生２‐Ｓｉｎ８ （２）を満たす
とき入射光と偏波面が９０ｏ回転した回折光が生じる。

このときの透過光のスペクトル半値幅△＾はトランスジ
ューサ長をＬとすると‘２１式は△入ら△筈券三手芸き
蓋。 （３）となる。Ｌとのま一定であるから
【３１式は【４｝式のように表わすことができる。△ぷ
；羊； （４） このように透過スペクトル幅も波長によって異なり光強
度変化の原因になる。

さらに、ＡＯフィル夕では接着しているトランスジュー
サにおいて挿入損失の周波数依存性があり入射電力を一
定にしても実際に超音波に変換される電力は周波数によ
って異なる。

この結果「全波長に対して一定の光強度を有する光源を
用いたとしても、トランスジューサの周波数依存性のた
めに、回折光強度は周波数、すなわち光波長によって変
化する欠点がある。更に光源や光検出器においても各ス
ペクトルによって強度や感度が異なる。

このように従来のＡＯフィル夕では周波数を変えたとき
一定の透過光強度を得ることは殆んど不可能であった。

しかしＡＯフィル夕を分光器や色検出器など連続的に色
分離を行う装置に用いる場合各スペクトルにわたって光
強度が一定であることが要求される。そこで本発明は、
選択波長が変化しても、選択光（回折光）強度が変化し
ない新しいＡＯフィルタ装置を提供するものである。

本発明は、特に遠隔異方回折形ＡＯフィル夕において、
非回折光に対し、目的とする選択光（回折光）入，とほ
ぼ対称位置に回折される回折光＾２ にもとづく検出信
号を駆動電源へフィードバックすることによって、選択
光入，の安定化をはかるものである。

ここで、異方性結晶である二酸化テルル （Ｔｅ０２）単結晶を用いた遠隔異方折形ＡＯフィル夕
について説明する。

二酸化テルルのような異方性結晶内では、自然偏光の光
を光学鞠より数度以上懐けて入射、進行させると、この
入射光の水平偏波成分、垂直偏波成分は夫々常光線と異
常光線の２つの直線偏波光成分に別れて進行する。入射
光を円偏光の光とした場合にも同様である。第１図Ａ〜
Ｃはこの様子を示す。第１図Ａ〜Ｃの各々において、Ａ
Ｏフィルタ素子は、光学媒体１、トランスジューサ６で
構成され、高周波電源７からの高周波電気信号がトラン
スジューサ６で超音波に変換されて光学媒体１中を進行
し、入射光とこの超音波との相互作用により超音波周波
数により定まる波長の光がとり出される。

＜００１＞、く１１０＞は夫々結晶軸の方向を示す。第
１図ａは入射光の水平偏波成分の光が回折される様子を
示す。入射光は常光線成分（図中０で示す）および異常
光成分（図中１で示す）を有し、光学媒体１内である１
つの特定の超音波周波数で波長入，の光２１が選択され
非回折光４１の下方に回折される。このとき波長＾，の
回折光２１は入射光のうち常光線成分が回折されて入，
の異常光線成分に変換され、非回折光４１は異常光線成
分がそのまま進行する。第１図ｂは入射光の華直偏波成
分の光が回折される様子を示す。

この場合は光学媒体１内で波長入２の光３１が選択され
非回折光４２の上方に回折される。このとき波長入２の
回折光３１は入射光のうち異常光線成分（図中工で示す
）が回折されて＾２の常光線成分（図中◎で示す）に変
換され、非回折光４２は常光線成分がそのまま進行する
。なお「回折光２１の波長＾，と回折光３１の波長入２
は「通常２００〜３００Ａ異なっており「一般に＾２
の波長が短かし、。また、両回折光２１，３１は非回折
光に対してほぼ対称位置に回折される。第１図Ｃは以上
の水平偏波成分と垂直偏波成分の各光の回折を１つの音
響光学フィル夕に対して同時に示した図である。

水平、垂直の両偏波成分を有する自然偏光又は入射光５
を光学媒体１に入射すると、光学媒体１を進行するある
１つの特定周波数の超音波で波長入，，入２の光２，３
が選択され、非回折光４の両側にほぼ対称の位置に回折
される。常光線成分、異常光線成分の関係は第１図Ａ，
Ｂで説明したとおりである。本発明はこの入２の光を駆
動電源へフィードバックすることによって、入，の光の
安定化をはかろうとするものである。

以下実施例を図面とともに詳細に説明する。

第２図は本発明のＡＯフィル夕装置の一実施例の構成を
示す。１１は光学媒体で、高周波駆動電源１２の電気信
号はトランスジューサー３によって超音波１４となり、
光学媒体１１中を伝わる。

このとき入射光１５は超音波１４と作用し、２つの回折
光１６（波長入，）と１７（波長入２）を生ずる。１８
は非回折光である。

＾，と＾２は第３図に示すように通常２００〜３００Ａ
異なり、一般に入２の波長が短い。しかしながら選択す
べき入，のスペクトル中△入，を５００Ａくらいにとっ
ていれば、この波長差は特に問題にならない。そこでこ
の入２をフオトマルチブライャなどの光検出器１９で検
出し、制御回路２０を通して、駆動電源１２にフィード
バックする。制御回路２０は光検出器の出力を入力し、
その入力値が小さいとき高周波駆動電源１２の出力を大
きくするよう制御する。

この場合ＡＯフィル夕の周波数依存性を予め測定し、こ
れを補償するよう制御回路２０の周波数依存性を設定し
ておけば全波長にわたってＡＯフィル夕の出力安定を図
ることができる。高周波駆動電源１２の駆動周波数を変
化させることによって、選択すべき回折光１６の波長が
かわった場合、回折光入２の波長も波長入，の光に対し
てと同じように出力変動するので「 この光を検出して
それに対応した補正電力をフィードバックして出力変動
をおさえれば、波長入，の出力も常に一定に保たれる。
本発明を実施することによって次の効果が生じる。

【１１ 回折光強度の制御が簡単になりトランスジュー
サの周波数依存性や光源、光検出器などの光波長依存性
などに起因する波長変化によるフィルタ透過光の強度変
化を無くし、一定の強度を得ることが可能である。

｛２１ 補正用回折光は、補正される回折光成分と独立
であるため必要な回折光の強度をそこなわない。

【図面の簡単な説明】

第１図は遠隔異万回折形ＡＯフィル夕の原理的説明図、
第２図は本発明の一実施例における音響光学フィルタ装
置の構成を示す概略図、第３図は本発明における音響光
学フィルタ装置の回折光の波長特性図である。 １１・…・・光学媒体、１２・・・…駆動電源、１３・
・・…トランスジューサ、１４・・・…音波、１５・・
…・入射光、１６，１７……回折光、１８・・・・・・
非回折光、１９・・・・・・光検出器、２０・・…・制
御回路。 第２図第３図 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 遠隔異方回折形音響光学フイルタと、前記音響光学
   フイルタを駆動する駆動電源と、光検出器と、前記光検
   出器の出力を入力とする制御回路とを備え、前記音響光
   学フイルタに自然偏光または円偏光の光を入射させて目
   的とする第１の回折光と、非回折光に対し前記第１の回
   折光とほぼ対称位置に回折され第１の回折光と異なる波
   長の第２の回折光を得、前記第２の回折光を前記光検出
   器で受光しその検出信号を前記制御回路を通して駆動電
   源へフイードバツクすることによって前記第１の回折光
   の安定化をはかることを特徴とする音響光学フイルタ装
   置。