JPS61160003A - 光干渉測定装置 - Google Patents
光干渉測定装置Info
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- JPS61160003A JPS61160003A JP60289097A JP28909785A JPS61160003A JP S61160003 A JPS61160003 A JP S61160003A JP 60289097 A JP60289097 A JP 60289097A JP 28909785 A JP28909785 A JP 28909785A JP S61160003 A JPS61160003 A JP S61160003A
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- 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
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
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- G—PHYSICS
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- 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
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (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】
〔発明の関連する技術分野〕
光学特にレーザ工学の分野では、外部信号により元輻射
のビーム（以下単に「元ビーム」と呼ぶ）の方向および
／または強度を変えることが次第に多く要求されるよう
になっている。この変更を行う速さに関する極めて強い
要求がなければ、この目的は機械的または電気機械的に
動く光学成分例えば回転鏡面またはプリズムによって達
することができ２また２つのプリズム面間の空隙幅を圧
電的に制御して、一方のプリズム面の全反射を接近した
他方のプリズム面によって一部抑制することによシ達す
ることもできる。時間的な強い要求があるときは音響光
学的偏向器または変調器が用いられるが、その要求が極
めて苛酷で、切換または変調時間が数ナノ秒しかないと
きは、この目的には電気光学的成分しか使えない。これ
については欠点の多い旧式のカーセルを殆んど完全に置
換したボッケルセルが考え、られる。ボッケルセルでは
電気光学結晶中でその結晶に電界を印加してその複屈折
に変化を与えることにより正常ビームと異常ビームに対
する屈折率が異る度合で変る。この様にしてそれを通る
元ビームの分極をその結晶の長さと印加電界の強度によ
って変更し、光学結晶素子内でその複屈折によって元ビ
ームの方向および／または振幅を変えることができる。
のビーム（以下単に「元ビーム」と呼ぶ）の方向および
／または強度を変えることが次第に多く要求されるよう
になっている。この変更を行う速さに関する極めて強い
要求がなければ、この目的は機械的または電気機械的に
動く光学成分例えば回転鏡面またはプリズムによって達
することができ２また２つのプリズム面間の空隙幅を圧
電的に制御して、一方のプリズム面の全反射を接近した
他方のプリズム面によって一部抑制することによシ達す
ることもできる。時間的な強い要求があるときは音響光
学的偏向器または変調器が用いられるが、その要求が極
めて苛酷で、切換または変調時間が数ナノ秒しかないと
きは、この目的には電気光学的成分しか使えない。これ
については欠点の多い旧式のカーセルを殆んど完全に置
換したボッケルセルが考え、られる。ボッケルセルでは
電気光学結晶中でその結晶に電界を印加してその複屈折
に変化を与えることにより正常ビームと異常ビームに対
する屈折率が異る度合で変る。この様にしてそれを通る
元ビームの分極をその結晶の長さと印加電界の強度によ
って変更し、光学結晶素子内でその複屈折によって元ビ
ームの方向および／または振幅を変えることができる。
このような装置はレーザ工学において目的の異る極めて
多くの実施例に用いられている。これをレーザ共振器に
用いると、その装置を用いて共振器の効率を数ナノ秒以
内の所定時間実質的に変えたり、共振周期中周期的に変
調したりすることができる。
多くの実施例に用いられている。これをレーザ共振器に
用いると、その装置を用いて共振器の効率を数ナノ秒以
内の所定時間実質的に変えたり、共振周期中周期的に変
調したりすることができる。
前者の場合はいわゆる巨大インパルスを生成することが
でき、後者の場合はいわゆる能動位相結合によシ超短レ
ーザーインパルスが生成される。いわゆる空胴減衰の場
合は、共振器に蓄積された全光エネルギをこの装置によ
り所定時間取出して共振器外の所定方向に放出すること
ができる。この様な装置はレーザ共振器の外部でレーザ
ービームの強度制御や通信伝送用の変調にしばしば用い
られる。
でき、後者の場合はいわゆる能動位相結合によシ超短レ
ーザーインパルスが生成される。いわゆる空胴減衰の場
合は、共振器に蓄積された全光エネルギをこの装置によ
り所定時間取出して共振器外の所定方向に放出すること
ができる。この様な装置はレーザ共振器の外部でレーザ
ービームの強度制御や通信伝送用の変調にしばしば用い
られる。
ボッケルセルの顕著な欠点は、ボッケルセルのツケルセ
ルに印加することが困難なことである。
ルに印加することが困難なことである。
例えば元の偏向が印加電界の強度に依存する電子光学結
晶のプリズムのような余シ用いられない他の公知の装置
も、印加電界強度が極めて高いときでも元ビームの角度
の僅かな変化により殆んど使用不能になるという欠点を
有する。
晶のプリズムのような余シ用いられない他の公知の装置
も、印加電界強度が極めて高いときでも元ビームの角度
の僅かな変化により殆んど使用不能になるという欠点を
有する。
アンド、オア、ノット成分のような純光学的に動作する
論理回路で、屈折率が元の強度の非線形関数の媒体を含
むファブリ、ペロ干渉計を実質的に含むものも公知であ
る。しかし、これにも光の強度が比較的高く、しかもそ
れを精確に制御する必要がある上に、多くの場合電気信
号による制御が好ましい。
論理回路で、屈折率が元の強度の非線形関数の媒体を含
むファブリ、ペロ干渉計を実質的に含むものも公知であ
る。しかし、これにも光の強度が比較的高く、しかもそ
れを精確に制御する必要がある上に、多くの場合電気信
号による制御が好ましい。
米国特許第３５８６４１６号に開示された干渉計を用い
る光変調器では、入射ビーム２つの部分ビームに分割し
、これを微小角で再結合して所゛定位置に干渉縞の空間
パタンを生成する。この位置に例えば不透明支持板に透
明スロットを設けたゲートｔたはマスクを置き、そのス
ロットに干渉縞が一致するようにすると、出力ビームの
５０％以上がこの装置から出る。この干渉計の部分ビー
ム径路の一方にカーセルまたはボッケルセルを設け、こ
れを電子信号で制御してその部分ビーム径路の光路長を
変えると、その光路長が半波長変ったとき、干渉縞系全
体がその縞の幅の１４だけ移動する。このとき空間選択
ゲートまたはマスクはその移動した干渉縞パタンの大部
分を遮断するため、その装置からは極めて僅かの光しか
出なくなる。しかしこの公知の光変調器は最大強度の約
８０〜２０％範囲の変調しかできない上、その空間選択
マスクが正確な調節を要する微妙な部品である。
る光変調器では、入射ビーム２つの部分ビームに分割し
、これを微小角で再結合して所゛定位置に干渉縞の空間
パタンを生成する。この位置に例えば不透明支持板に透
明スロットを設けたゲートｔたはマスクを置き、そのス
ロットに干渉縞が一致するようにすると、出力ビームの
５０％以上がこの装置から出る。この干渉計の部分ビー
ム径路の一方にカーセルまたはボッケルセルを設け、こ
れを電子信号で制御してその部分ビーム径路の光路長を
変えると、その光路長が半波長変ったとき、干渉縞系全
体がその縞の幅の１４だけ移動する。このとき空間選択
ゲートまたはマスクはその移動した干渉縞パタンの大部
分を遮断するため、その装置からは極めて僅かの光しか
出なくなる。しかしこの公知の光変調器は最大強度の約
８０〜２０％範囲の変調しかできない上、その空間選択
マスクが正確な調節を要する微妙な部品である。
この発明の目的は従来技術の欠点がなく、上記目的並び
に新しく期待される目的を達成することができ、しかも
著しく低い電界強度で現在より簡単に強度の完全制御が
できる新規な電気光学装置を提供することである。
に新しく期待される目的を達成することができ、しかも
著しく低い電界強度で現在より簡単に強度の完全制御が
できる新規な電気光学装置を提供することである。
この発明によれば、この目的は上記コヒーレントな部分
ビームが互いに完全に平行に組合されて組合せビームの
位相がその断面全体で本質的に一定になるように上記結
合装置と部分ビーム径路を配置することによシ達成され
る。この組合せビームは上記結合装置から回折縞空間選
択素子の全くない組合せビーム径路を通って輻射ビーム
出口に達する。
ビームが互いに完全に平行に組合されて組合せビームの
位相がその断面全体で本質的に一定になるように上記結
合装置と部分ビーム径路を配置することによシ達成され
る。この組合せビームは上記結合装置から回折縞空間選
択素子の全くない組合せビーム径路を通って輻射ビーム
出口に達する。
この発明による干渉測定装置は、光の全部を通過させる
ことも阻止することもできず、回折縞の強度が矩形波関
数にならないため強度の本質的最大と零の間の変調がで
きない多スロットマスクの様な空間選択素子がないため
、出力ビームの強度を本質的に１００％と０％の間で制
御し得る大きな利点を有する。さらにこの発明による装
置は比較的低電圧で制御し得るため、この電圧を半導体
部品によって容易に生成することができ、従ってこれを
高速度で変化させることもできる。またこの発明の装置
は比較的小型堅牢な構造を特徴とする。
ことも阻止することもできず、回折縞の強度が矩形波関
数にならないため強度の本質的最大と零の間の変調がで
きない多スロットマスクの様な空間選択素子がないため
、出力ビームの強度を本質的に１００％と０％の間で制
御し得る大きな利点を有する。さらにこの発明による装
置は比較的低電圧で制御し得るため、この電圧を半導体
部品によって容易に生成することができ、従ってこれを
高速度で変化させることもできる。またこの発明の装置
は比較的小型堅牢な構造を特徴とする。
この発明の推奨実施例では、屈折率が電界強度の関数で
ある結晶のような光路長を変える電気光学装置を部分ビ
ーム径路の一方または双方が何回も通って励起用出力輻
射ビームの強度の所定の変化すなわち所定の切換機能に
必要な電圧変化が著しく小さくするようになっている。
ある結晶のような光路長を変える電気光学装置を部分ビ
ーム径路の一方または双方が何回も通って励起用出力輻
射ビームの強度の所定の変化すなわち所定の切換機能に
必要な電圧変化が著しく小さくするようになっている。
次にこの発明の実施例を添付図面について詳細に説明す
る。
る。
この発明の原理はその概念を表現するための簡単な構成
を示す第１図について簡単に説明することができる。方
向Ａからの入射ビームは５０％ビーム分割器ＳＴ１によ
り同じ強度の２つのコヒーレントな元ビーム１．１′に
分割され、部分ビーム１は鏡面Ｓｐｌと電気光学素子Ｅ
ＯＩを通シ、部分ビーム１′は電気光学素子ＥＯ２と鏡
面Ｓｐ２を通つの部分ビームを互いに正しく平行に組合
せて、組合されたビームの位相がその幅（進行方向に直
角）全体で一定になるようにする。これは第２図ないし
第９図の分割器ＳＴ２に達する。この２つの部分ビーム
はその相対行路差によって干渉し、その光の一部はＣ方
向に、残部はＤ方向に進むようになる。各電子光学素子
は屈折率が印加電圧または電界強度に依存する材料を含
んでいる。今例えば電気光学素子Ｅｏ１の印加電圧が上
昇したとすると、その屈折率が変るため部分ビーム１０
元路長も変り、その電圧の全変化量が充分大きければ、
その光路長の変化が複数波長に及び得る。屈折率の時間
的変化が直線的であれば、例えば出口Ｃにおける光の強
度に時間的変化が生じ、これを（５ｉｎ２）関数で表わ
すことができるが、同様に出口りにおいても強度変化を
生じ、これを（ｃｏｓ２）関数で表わすことができる。
を示す第１図について簡単に説明することができる。方
向Ａからの入射ビームは５０％ビーム分割器ＳＴ１によ
り同じ強度の２つのコヒーレントな元ビーム１．１′に
分割され、部分ビーム１は鏡面Ｓｐｌと電気光学素子Ｅ
ＯＩを通シ、部分ビーム１′は電気光学素子ＥＯ２と鏡
面Ｓｐ２を通つの部分ビームを互いに正しく平行に組合
せて、組合されたビームの位相がその幅（進行方向に直
角）全体で一定になるようにする。これは第２図ないし
第９図の分割器ＳＴ２に達する。この２つの部分ビーム
はその相対行路差によって干渉し、その光の一部はＣ方
向に、残部はＤ方向に進むようになる。各電子光学素子
は屈折率が印加電圧または電界強度に依存する材料を含
んでいる。今例えば電気光学素子Ｅｏ１の印加電圧が上
昇したとすると、その屈折率が変るため部分ビーム１０
元路長も変り、その電圧の全変化量が充分大きければ、
その光路長の変化が複数波長に及び得る。屈折率の時間
的変化が直線的であれば、例えば出口Ｃにおける光の強
度に時間的変化が生じ、これを（５ｉｎ２）関数で表わ
すことができるが、同様に出口りにおいても強度変化を
生じ、これを（ｃｏｓ２）関数で表わすことができる。
同じことが電気光学素子ＫＯ２の印加電圧による部分ビ
ーム１′の光路長の変化についても言える。２つの電気
光学素子の逆相動作のため、（所定電圧変化に対する）
光路長の差は２倍にも変ることがある。一方の部分ビー
ムだけを電気光学素子に通し、他方の部分ビームには電
気光学的に不活性な適当なガラスを与えて光路長の補償
をしてもよいことは言うまでもない。ビーム分割器ＳＴ
１、ＳＴ′２が正確に機能すれば出力ビームの光路には
ビームの一部を遮って強度の振れ（強度変調の度合）を
減する多スリットマスクのような空間選択素子がないか
ら、Ａから入った元の強度を適当な印加電圧により完全
に出口ＣまたはＤに向けることができる。入口Ａの代り
に入口Ｂを用いたときも同様で、Ａから入った強度がＤ
に出る状態で、Ｂから入った強度が同時にＣに出る。逆
にＡに入った強度がＣに出るとき、Ｂから入った強度が
Ｄに出る。即ち輻射のビームは２極スイツチ（第２図）
における電気の場合と同様に切換状態に応じて２つの入
力から２つの出口に案内される。従ってこの構成は電気
光学的切換手段と呼ばれる。
ーム１′の光路長の変化についても言える。２つの電気
光学素子の逆相動作のため、（所定電圧変化に対する）
光路長の差は２倍にも変ることがある。一方の部分ビー
ムだけを電気光学素子に通し、他方の部分ビームには電
気光学的に不活性な適当なガラスを与えて光路長の補償
をしてもよいことは言うまでもない。ビーム分割器ＳＴ
１、ＳＴ′２が正確に機能すれば出力ビームの光路には
ビームの一部を遮って強度の振れ（強度変調の度合）を
減する多スリットマスクのような空間選択素子がないか
ら、Ａから入った元の強度を適当な印加電圧により完全
に出口ＣまたはＤに向けることができる。入口Ａの代り
に入口Ｂを用いたときも同様で、Ａから入った強度がＤ
に出る状態で、Ｂから入った強度が同時にＣに出る。逆
にＡに入った強度がＣに出るとき、Ｂから入った強度が
Ｄに出る。即ち輻射のビームは２極スイツチ（第２図）
における電気の場合と同様に切換状態に応じて２つの入
力から２つの出口に案内される。従ってこの構成は電気
光学的切換手段と呼ばれる。
第１図の装置が各コヒーレント部分ビームの一方または
双方の径路に電気光学素子を用いたマツ・・・ツエーン
グ干渉計に関係することは当業者に自明であろう。ここ
で直ちに、同様にして上記形式の電気光学素子を少くと
も１つ用いたマイケルノン干渉計もまた得られ、選択に
より第１の動作状態または切換状態では入力（出力）Ａ
が出力（入力）Ｂに接続され、他方の切換状態ではＡ、
Ｂが互いに分離されるようにすることができることも判
る。これはＡまたはＢに入射する元が１００％そこへ反
射して戻り、他の出力や入力へ行かないからである。こ
のような「電気光学的活性」のマイケルソン干渉計を第
３図に略示し、第４図にこれに対応する電気機械的等価
回路を示す。
双方の径路に電気光学素子を用いたマツ・・・ツエーン
グ干渉計に関係することは当業者に自明であろう。ここ
で直ちに、同様にして上記形式の電気光学素子を少くと
も１つ用いたマイケルノン干渉計もまた得られ、選択に
より第１の動作状態または切換状態では入力（出力）Ａ
が出力（入力）Ｂに接続され、他方の切換状態ではＡ、
Ｂが互いに分離されるようにすることができることも判
る。これはＡまたはＢに入射する元が１００％そこへ反
射して戻り、他の出力や入力へ行かないからである。こ
のような「電気光学的活性」のマイケルソン干渉計を第
３図に略示し、第４図にこれに対応する電気機械的等価
回路を示す。
第１図の基本思想の他の推奨実施例を第５図に示す。こ
こでは２つの鏡面Ｓ ｐ １’、Ｓ ｐ ２’を追加し
て同様に９０°の角度に部分ビーム１．１′を分け、ま
り９０°の角度で交差させている。この２つのビームの
交差領域には、図示のように全面が研磨され、底面と頂
面に電極を持つ平行６面体の電気光学素子ＥＯがある。
こでは２つの鏡面Ｓ ｐ １’、Ｓ ｐ ２’を追加し
て同様に９０°の角度に部分ビーム１．１′を分け、ま
り９０°の角度で交差させている。この２つのビームの
交差領域には、図示のように全面が研磨され、底面と頂
面に電極を持つ平行６面体の電気光学素子ＥＯがある。
この電気光学素子の材料は、電圧を印加するとその屈折
率が例えば部分ビーム１の方向には減るが部分ビーム１
′の方向には増すような組成物である。この構成による
と一般に正確にカットした結晶から成る高価な電気光学
素子が２回使用される。この様に電気光学素子を２回使
用する電気光学的マイケルソン干渉計を第６図に略示す
る。
率が例えば部分ビーム１の方向には減るが部分ビーム１
′の方向には増すような組成物である。この構成による
と一般に正確にカットした結晶から成る高価な電気光学
素子が２回使用される。この様に電気光学素子を２回使
用する電気光学的マイケルソン干渉計を第６図に略示す
る。
第１図について説明した原理の実施例の特別の利点を第
７図について説明する。この発明のこの実施例では、低
い電圧で大きな光路差が得られるように電気光学素子と
して働らく結晶を部分ビームが何回も通過する必要があ
る。ここではジューチリウムをドープしたジヒドロゲン
燐酸カリウムＫＤ”Ｐの例えば３５Ｍ ×３５＋ｏ＋
Ｘ ７ ｒａｎの直方体の６面全部を研磨したものから
成る電気光学結晶ＥＯＫを能動素子として用いることが
できる。この結晶は光軸が紙面に直角で、結晶軸Ｘ工、
Ｘ２が４辺形の対角線になるようにカットされている。
７図について説明する。この発明のこの実施例では、低
い電圧で大きな光路差が得られるように電気光学素子と
して働らく結晶を部分ビームが何回も通過する必要があ
る。ここではジューチリウムをドープしたジヒドロゲン
燐酸カリウムＫＤ”Ｐの例えば３５Ｍ ×３５＋ｏ＋
Ｘ ７ ｒａｎの直方体の６面全部を研磨したものから
成る電気光学結晶ＥＯＫを能動素子として用いることが
できる。この結晶は光軸が紙面に直角で、結晶軸Ｘ工、
Ｘ２が４辺形の対角線になるようにカットされている。
底面と頂面に蒸着した金の被膜が電極として図示されな
い電圧源の給電線に弾力的に接触されている。この電気
光学結晶は図示のように斜辺の頂点を切取ったほぼ直角
３角形の平面形を有する４個の個別部品Ｋｌ、に２．に
３．に４を接合して成る石英ガラスその他の適当な透明
材料の樋状体Ｔに収容されている。この樋状体はこの様
に外部形状が実質的に直方体で、その光学的に研磨され
た外側面に対して斜めに延びる空胴を形成し、これに電
気光学素子ＥＯＫを成す結晶ができるだけ正確に嵌合し
ている。この石英ガラスの樋状体と電気光学結晶との間
の技術的に不可避の約０．１ 順の間隙は、反射損失を
防ぐために屈折率が石英ガラスとＫＤＰ結晶の間の含浸
液で満たされている。隣接する図式形状の２つの石英ガ
ラスブロックはビーム分割器ＳＴＩ、Ｓｒ１として働ら
き、その間に動作波長において部分抑制された全反射に
より１対１の比の正確な無損失ビーム分割が得られるよ
うな厚さの空気層を保っている。この空気層はその対向
面の縁にＳ Ｌｏ ２等の適当な材料を真空中で所要厚
さに蒸着することによシ希望通り極めて正確に作ること
ができる。この２つのビーム分割器すなわち樋状体と電
気光学結晶は、調節可能の機械的取付器により石英ガラ
スの光学的平面基板すなわちゼロドウール上に圧着する
ことによυ固着される。
い電圧源の給電線に弾力的に接触されている。この電気
光学結晶は図示のように斜辺の頂点を切取ったほぼ直角
３角形の平面形を有する４個の個別部品Ｋｌ、に２．に
３．に４を接合して成る石英ガラスその他の適当な透明
材料の樋状体Ｔに収容されている。この樋状体はこの様
に外部形状が実質的に直方体で、その光学的に研磨され
た外側面に対して斜めに延びる空胴を形成し、これに電
気光学素子ＥＯＫを成す結晶ができるだけ正確に嵌合し
ている。この石英ガラスの樋状体と電気光学結晶との間
の技術的に不可避の約０．１ 順の間隙は、反射損失を
防ぐために屈折率が石英ガラスとＫＤＰ結晶の間の含浸
液で満たされている。隣接する図式形状の２つの石英ガ
ラスブロックはビーム分割器ＳＴＩ、Ｓｒ１として働ら
き、その間に動作波長において部分抑制された全反射に
より１対１の比の正確な無損失ビーム分割が得られるよ
うな厚さの空気層を保っている。この空気層はその対向
面の縁にＳ Ｌｏ ２等の適当な材料を真空中で所要厚
さに蒸着することによシ希望通り極めて正確に作ること
ができる。この２つのビーム分割器すなわち樋状体と電
気光学結晶は、調節可能の機械的取付器により石英ガラ
スの光学的平面基板すなわちゼロドウール上に圧着する
ことによυ固着される。
第７図では入口Ａに入射する元ビームとビーム分制器Ｓ
ＴＩを通る部分ビームの径路を実線で、ＳＴ１から反射
される部分ビームの径路を点線で示しである。２つの部
分ビームがそれぞれガラス樋状体の壁面で全反射するた
め、実線と点線のビーム方向が互いに直交するように２
つの部分ビームが電気光学結晶をそれぞれ５回ずつ通過
し、これによって電界を印加したとき一方の部分ビーム
の光路長が実質的に長くなり、他方の部分ビームの光路
長が同じたけ短くなることが判る。
ＴＩを通る部分ビームの径路を実線で、ＳＴ１から反射
される部分ビームの径路を点線で示しである。２つの部
分ビームがそれぞれガラス樋状体の壁面で全反射するた
め、実線と点線のビーム方向が互いに直交するように２
つの部分ビームが電気光学結晶をそれぞれ５回ずつ通過
し、これによって電界を印加したとき一方の部分ビーム
の光路長が実質的に長くなり、他方の部分ビームの光路
長が同じたけ短くなることが判る。
出力Ｃから出力りへまたはこの逆の完全な切換えに要す
る電圧変化ΔＵを計算するときは、第８図の屈折率楕円
体によシ屈折率ｎ。が電圧印加時に屈折率楕円体の軸ｘ
ｉ、札の方向（部分ビーム径路に平行で、屈折率変化が
最大になる方向）にｎ□＋△ｎまたはｎ。−Δｎまで変
化することに注意すべきである。ここで結晶光学ハンド
ブックから部分ビームの光路長ｌの結晶内における変化
ｌΔｎは次式により与えられることが判る。
る電圧変化ΔＵを計算するときは、第８図の屈折率楕円
体によシ屈折率ｎ。が電圧印加時に屈折率楕円体の軸ｘ
ｉ、札の方向（部分ビーム径路に平行で、屈折率変化が
最大になる方向）にｎ□＋△ｎまたはｎ。−Δｎまで変
化することに注意すべきである。ここで結晶光学ハンド
ブックから部分ビームの光路長ｌの結晶内における変化
ｌΔｎは次式により与えられることが判る。
ここでｒ６３は動作波長における問題の結晶の電気光学
常数、ｄは結晶の電界方向の厚さである。ある出力から
他方の出力へ完全な切換えをするには部分ビームの光路
長変化が正しく１／４でなければならない。上記の関係
から所要の切換電圧変化△Ｕは次のようになる。
常数、ｄは結晶の電界方向の厚さである。ある出力から
他方の出力へ完全な切換えをするには部分ビームの光路
長変化が正しく１／４でなければならない。上記の関係
から所要の切換電圧変化△Ｕは次のようになる。
λｄ
この装置を例えばネオジムＹＡＧレーザ（λ＝１０５９
ｎｍ）に用いるのであれば、ＫＤ”Ｐのｎｏ ＝１−４
９１１ｒ ６３ ＝２６−４ ｐｍ／Ｖと所定寸法ｄ＝
７ｇ、ｆ ＝ １７５ｗｎ（長さ３５朋の結晶の５回通
過に和尚）に対して切換電圧はΔｕ＝２．４２Ｖとなる
。このような低電圧は半導体装置で容易に制御ができる
。波長が短くなって例えば可視光になると切換電圧も低
くなる第７図の装置ではガラス樋状体内の最初と最後の
全反射がそれぞれ図示のように点ａ、ｂ、ｃ、ｄから隣
の壁面に対する隣接接合点へ約５°の角度で内方に傾斜
した部分表面で起る。電気的ベクトルが図面の紙面に平
行に振動する偏光を用いると、この最初と最後の輻射ビ
ームの壁面入射時には全反射が起らずに無反射で界面を
通過するため、このようにして部分ビームをガラス樋状
体に対して取入れたり取出したりすることができる。ま
たこのビーム分割器の空気間隙に垂直な壁面を元が通る
ときも本質的に無反射であるが、斜めに設けた入口壁は
適当な被覆により無反射にする必要がある。
ｎｍ）に用いるのであれば、ＫＤ”Ｐのｎｏ ＝１−４
９１１ｒ ６３ ＝２６−４ ｐｍ／Ｖと所定寸法ｄ＝
７ｇ、ｆ ＝ １７５ｗｎ（長さ３５朋の結晶の５回通
過に和尚）に対して切換電圧はΔｕ＝２．４２Ｖとなる
。このような低電圧は半導体装置で容易に制御ができる
。波長が短くなって例えば可視光になると切換電圧も低
くなる第７図の装置ではガラス樋状体内の最初と最後の
全反射がそれぞれ図示のように点ａ、ｂ、ｃ、ｄから隣
の壁面に対する隣接接合点へ約５°の角度で内方に傾斜
した部分表面で起る。電気的ベクトルが図面の紙面に平
行に振動する偏光を用いると、この最初と最後の輻射ビ
ームの壁面入射時には全反射が起らずに無反射で界面を
通過するため、このようにして部分ビームをガラス樋状
体に対して取入れたり取出したりすることができる。ま
たこのビーム分割器の空気間隙に垂直な壁面を元が通る
ときも本質的に無反射であるが、斜めに設けた入口壁は
適当な被覆により無反射にする必要がある。
最後に第９図は第７図の装置を改変して対応する電気光
学的マイケルンン干渉計を作る方法を示す。これには第
７図のビーム分割器ＳＴ１の代りに鏡面ブロックＳを用
いるだけである。このブロックＳは例えばガラスプリズ
ムで、その面Ｓ１、Ｓ２には反射性被覆が施され、ここ
から２本の部分が正しく反射されるようになっている。
学的マイケルンン干渉計を作る方法を示す。これには第
７図のビーム分割器ＳＴ１の代りに鏡面ブロックＳを用
いるだけである。このブロックＳは例えばガラスプリズ
ムで、その面Ｓ１、Ｓ２には反射性被覆が施され、ここ
から２本の部分が正しく反射されるようになっている。
この実施例の切換電圧Ｕは、各部分ビームが結晶をそれ
ぞれ１００回通過るため、第７図に必要な電圧の正しく
１／２である。
ぞれ１００回通過るため、第７図に必要な電圧の正しく
１／２である。
あるバイアス電位を印加すると任意の状態が得られる、
例えば第７図においてＡから入ったビームを全部りかＣ
に出したり、ＣとＤに同じ強度のビームを出したシする
ことができることも容易に判る。また適当な振幅および
周波数の交流を重畳することにより、出力Ｃ，Ｄの強度
を逆相になるように変調したり、出力Ｃ，Ｄ間に矩形波
インパルスを印加することにより切換えたシすることも
できる。さらに、異る形状のインパルスを任意に重畳す
ることも可能であるから、この発明により種々の要求に
対する著しく多様の使い方ができる。
例えば第７図においてＡから入ったビームを全部りかＣ
に出したり、ＣとＤに同じ強度のビームを出したシする
ことができることも容易に判る。また適当な振幅および
周波数の交流を重畳することにより、出力Ｃ，Ｄの強度
を逆相になるように変調したり、出力Ｃ，Ｄ間に矩形波
インパルスを印加することにより切換えたシすることも
できる。さらに、異る形状のインパルスを任意に重畳す
ることも可能であるから、この発明により種々の要求に
対する著しく多様の使い方ができる。
上記形式の干渉測定装置の外に、上記形式の電気光学装
置を使用し得るように部分ビーム径路を充分分離した他
の公知の干渉測定装置も利用し得ることは言うまでもな
い。
置を使用し得るように部分ビーム径路を充分分離した他
の公知の干渉測定装置も利用し得ることは言うまでもな
い。
第１図はこの発明の光学装置の第１の実施例の略示図、
第２図は第１図の装置を「光学的切換手段」として動作
させたときの２つの切換状態を示す２つの電気的等価回
路図、第３図はこの発明の第２の実施例の略示図、第４
図は第３図の装置の２つの切換状態を示す電気的等価回
路図、第５図は第１図の装置の変形を示す図、第６図は
第３図の装置の変形を示す図、第７図はこの発明の第４
の推奨実施例の略示図、第８図は第７図の装置に用いる
電気光学結晶の屈折率楕円体を示す図、第９図は第７図
の装置の変形を示す図である。 ＳＴ１・・・ビーム分割器、ＳＴ２・・・ビーム結合装
置、ＥＯｌ 、ＥＯ２、ＥＯＫ・・・電気光学装置、Ｔ
・・・樋状体。
第２図は第１図の装置を「光学的切換手段」として動作
させたときの２つの切換状態を示す２つの電気的等価回
路図、第３図はこの発明の第２の実施例の略示図、第４
図は第３図の装置の２つの切換状態を示す電気的等価回
路図、第５図は第１図の装置の変形を示す図、第６図は
第３図の装置の変形を示す図、第７図はこの発明の第４
の推奨実施例の略示図、第８図は第７図の装置に用いる
電気光学結晶の屈折率楕円体を示す図、第９図は第７図
の装置の変形を示す図である。 ＳＴ１・・・ビーム分割器、ＳＴ２・・・ビーム結合装
置、ＥＯｌ 、ＥＯ２、ＥＯＫ・・・電気光学装置、Ｔ
・・・樋状体。
Claims (10)
- （１）少くとも１つの輻射ビーム入口と少くとも１つの
輻射ビーム出口の間に電気的に制御し得る強度伝達係数
を持つ光干渉測定装置であつて、上記入口から光輻射の
ビームを受入れてこのビームをコヒーレントな第１およ
び第２の部分ビームに分割するビーム分割器と、 上記ビーム分割器から上記第１および第２の部分ビーム
をそれぞれ受入れる第１および第２の部分ビーム径路と
、 上記部分ビーム径路から上記部分ビームを受入れてこれ
を組合せ、所定断面を有する少くとも１本の組合せビー
ムを生成するビーム組合せ装置と、上記両部分ビーム径
路のうちの少くとも一方にあつて電気的に制御し得る屈
折率を有し、上記部分ビーム径路の光学長を変える電気
光学装置とを含み、 上記ビーム組合せ装置と上記部分ビーム径路が上記部分
ビームを互いに完全に平行に組合せて組合せビームの位
相がその断面に沿つて実質的に一定になるようになつて
おり、 上記組合せビームが上記組合せ装置から上記輻射ビーム
出口まで回折フリンジ空間選択素子のない組合せビーム
径路を通ることを特徴とする装置。 - （２）上記干渉測定装置がマツハ・ツエーンダ干渉計の
様式に構成されていることを特徴とする特許請求範囲（
１）記載の装置。 - （３）上記干渉測定装置がマイケルソン干渉計の様式に
構成されていることを特徴とする特許請求範囲（１）記
載の装置。 - （４）上記部分ビーム径路が、その部分ビームをそれら
が少くとも１回交差するように発散させる鏡面構体を含
み、所定形式の電気光学装置がそれらの交点の少くとも
１つに配置されていることを特徴とする特許請求範囲（
１）または（２）記載の装置。 - （５）上記電気光学装置が矩形断面を有し、それを接近
して包囲して上記鏡面構体を形成する透明材料の樋状体
内に斜めに配置されていることを特徴とする特許請求範
囲（４）記載の装置。 - （６）上記樋状体の外側の一部が残部に対して傾斜し、
その樋状体の内外に部分ビームを出入させるようになつ
ていることを特徴とする特許請求範囲（５）記載の装置
。 - （７）上記電気光学装置が屈折率が電界強度の関数であ
る材料を含むことを特徴とする特許請求範囲（１）、（
２）、（３）、（４）、（５）または（６）記載の装置
。 - （８）上記電気光学装置がジヒドロゲン燐酸カリウム結
晶を含むことを特徴とする特許請求範囲（７）記載の装
置。 - （９）上記ジヒドロゲン燐酸カリウムがジユウテリウム
をドープされていることを特徴とする特許請求範囲（８
）記載の装置。 - （１０）上記結晶が、部分ビーム径路が光軸に実質的に
直角で、その結晶の屈折率楕円面の軸ｘ′＿１、ｘ′＿
２に平行になるように切断されていることを特徴とする
特許請求範囲（８）または（９）記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3446930 | 1984-12-21 | ||
| DE3446930.3 | 1984-12-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61160003A true JPS61160003A (ja) | 1986-07-19 |
Family
ID=6253572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60289097A Pending JPS61160003A (ja) | 1984-12-21 | 1985-12-20 | 光干渉測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4773732A (ja) |
| JP (1) | JPS61160003A (ja) |
| FR (1) | FR2575301B1 (ja) |
| GB (1) | GB2169721B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003046173A (ja) * | 2001-07-30 | 2003-02-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザ装置、波長変換素子、レーザ発振器、波長変換装置およびレーザ加工方法 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5477350A (en) * | 1993-06-01 | 1995-12-19 | General Electric Company | Interferometric spatial switch for polarized or unpolarized light using liquid crystal |
| SE501495C2 (sv) * | 1993-07-02 | 1995-02-27 | Ericsson Telefon Ab L M | Avstämbar optisk anordning |
| US6721057B1 (en) * | 1999-03-13 | 2004-04-13 | California Institute Of Technology | Spatially modulated interferometer and beam shearing device therefor |
| US7526210B2 (en) * | 2005-10-08 | 2009-04-28 | Alcatel-Lucent Usa Inc. | Optical demodulating apparatus and method |
| US7706069B2 (en) * | 2007-05-14 | 2010-04-27 | Coherent, Inc. | Attenuator for high-power unpolarized laser beams |
| US8004749B1 (en) * | 2008-07-19 | 2011-08-23 | Optoplex Corporation | Pseudo common-path DPSK demodulator |
| US8270067B1 (en) * | 2008-07-28 | 2012-09-18 | Optoplex Corporation | Sagnac delay-line interferometer for DPSK demodulation |
| US8111450B1 (en) * | 2008-08-27 | 2012-02-07 | Optoplex Corporation | Rhomb beam splitter in optical communication |
| US8004750B1 (en) * | 2008-09-07 | 2011-08-23 | Optoplex Corporation | Multiple-FSR DPSK demodulator |
| CN104298045B (zh) * | 2014-08-19 | 2017-03-15 | 北京航空航天大学 | 一种拉曼激光系统以及基于调频连续波的光程差自动调节方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3317266A (en) * | 1963-05-16 | 1967-05-02 | Ibm | Electrochromic light valve |
| US3517982A (en) * | 1966-09-06 | 1970-06-30 | Litton Systems Inc | Coherent light modulating system |
| US3393955A (en) * | 1967-07-21 | 1968-07-23 | Rca Corp | Light frequency shifter |
| US3586416A (en) * | 1968-07-18 | 1971-06-22 | Philips Corp | Light modulator by gated interferometry |
| US3632214A (en) * | 1969-06-23 | 1972-01-04 | Ibm | Method and apparatus for stabilizing the phase of radiation |
| FR2163861A5 (ja) * | 1971-12-03 | 1973-07-27 | Anvar | |
| DE2422401A1 (de) * | 1974-05-09 | 1975-11-20 | Siemens Ag | Integrierter optischer modulator |
| DE3013498A1 (de) * | 1979-04-09 | 1980-10-30 | Crosfield Business Mach | Optischer modulator sowie laser-graviervorrichtung mit einem derartigen modulator |
| US4474435A (en) * | 1981-12-07 | 1984-10-02 | Gte Laboratories Incorporated | Polarization-insensitive optical switch and multiplexing apparatus |
-
1985
- 1985-12-13 US US06/808,726 patent/US4773732A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-12-20 JP JP60289097A patent/JPS61160003A/ja active Pending
- 1985-12-20 GB GB8531355A patent/GB2169721B/en not_active Expired
- 1985-12-20 FR FR858518932A patent/FR2575301B1/fr not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003046173A (ja) * | 2001-07-30 | 2003-02-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザ装置、波長変換素子、レーザ発振器、波長変換装置およびレーザ加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2575301A1 (fr) | 1986-06-27 |
| GB2169721A (en) | 1986-07-16 |
| US4773732A (en) | 1988-09-27 |
| GB8531355D0 (en) | 1986-02-05 |
| GB2169721B (en) | 1989-04-26 |
| FR2575301B1 (fr) | 1990-04-27 |
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