JPS61208885A - 単周波数の直線偏光レーザービームを２周波数直交偏光の高効率ビームに変成する装置 - Google Patents
単周波数の直線偏光レーザービームを２周波数直交偏光の高効率ビームに変成する装置Info
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- JPS61208885A JPS61208885A JP61053506A JP5350686A JPS61208885A JP S61208885 A JPS61208885 A JP S61208885A JP 61053506 A JP61053506 A JP 61053506A JP 5350686 A JP5350686 A JP 5350686A JP S61208885 A JPS61208885 A JP S61208885A
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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
- G02F1/01—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
- G02F1/11—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 based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves
- G02F1/116—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 based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves using an optically anisotropic medium, wherein the incident and the diffracted light waves have different polarizations, e.g. acousto-optic tunable filter [AOTF]
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】
見■傅宣量
（産業上の利用分野）
この発明は、単周波数の直線偏光レーザービームを２周
波数直交偏光の高効率ビームに変成する装置に関する。
波数直交偏光の高効率ビームに変成する装置に関する。
さらに詳しくは、この発明は、長さ又は光学的長さの変
化の極めて正確な測定を行なう種々の光学測定装置とし
て有用な電気光学的装置に関する。
化の極めて正確な測定を行なう種々の光学測定装置とし
て有用な電気光学的装置に関する。
（従来技術）
長さ、距離又は光学的長さの変化を測定する光学干渉計
の用途は、レーザー、光センサ及びミクロ電子光学の技
術的進歩のみならず、絶えず拡大する高精度、高確度測
定の要求のために重要となって来ている。従来の干渉計
は一般的に用いる信号の作成テクニック、すなわち、ホ
モダイン（ｈｏ−ｍｏｄｙｎｅ）又はへテロダイン（ｈ
ｅ ｔｅｒｏｄｙｎｅ）に基づいて２つのタイプに種別
される。ヘテロダインテクニックに基づ（干渉計は、１
）低周波ドリフト及びノイズに感応せず、２）その分解
能（ｒｅｓｏ ｌ ｕ ｔ ｉ −ｏｎ）を容易により
拡大することができるので、一般的に好ましい。ヘテロ
ダインクイブの干渉計の中でも、とくに興味深いのは２
つの光学周波数の使用に基づくものである。従来技術の
２−光学周波数ヘテロゲイン干渉計では、２つの光学周
波数は以下のテクニックの一つにより生み出される：１
） ゼーマン分裂レーザーの使用 例えば、Ｂａｇｌｅｙらによる米国特許第３４５８２５
９号明細書（１９６９年６月２９日発行）； Ｇ、Ｂｏ
ｕｗｈｕｉｓの［ガスレーザによる干渉測定（Ｉｎｔｅ
ｒｆｅｒｏｍｅｔ−ｒｉｅ Ｍｅｔ Ｇａ５１ａｓｅ
ｒｓ） Ｊ 、Ｎｅｄ、Ｔ、Ｎａｔｕｕｒｋ第３４巻２
２５〜２３２頁（１９６８年８月） ； ＨｅＨｌｅ
ｅｔ−Ｐａｃ−ｋａｒｄ Ｊｏｕｒｎａｌ （１９７０
年８月） 雪Ｂａｇｌｅｙらの米国特許第３６５６８
５３号明細書（１９７２年４月１８日発行）；Ｈｅｗｌ
ｅｔｔ −Ｐａｃｋａｒｄ Ｊｏｕｒｎａｌ （１９８
３年４月）；及びＨ０松本の［安定化レーザーを用いる
最近の干渉測定（Ｒｅｃｅｎｔ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍ
ｅｔｒｉｃ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｕｓｉｎｇｓｔ
ａｂｉｌｉｚｅｄ １ａｓｅｒｓ） Ｊ Ｐｒｅｃｉ
ｓｉｏｎ Ｅｎ −４ｎｅｅｒｉｎｇ第６巻８７〜９４
頁（１９８４年４月）、を参照。
の用途は、レーザー、光センサ及びミクロ電子光学の技
術的進歩のみならず、絶えず拡大する高精度、高確度測
定の要求のために重要となって来ている。従来の干渉計
は一般的に用いる信号の作成テクニック、すなわち、ホ
モダイン（ｈｏ−ｍｏｄｙｎｅ）又はへテロダイン（ｈ
ｅ ｔｅｒｏｄｙｎｅ）に基づいて２つのタイプに種別
される。ヘテロダインテクニックに基づ（干渉計は、１
）低周波ドリフト及びノイズに感応せず、２）その分解
能（ｒｅｓｏ ｌ ｕ ｔ ｉ −ｏｎ）を容易により
拡大することができるので、一般的に好ましい。ヘテロ
ダインクイブの干渉計の中でも、とくに興味深いのは２
つの光学周波数の使用に基づくものである。従来技術の
２−光学周波数ヘテロゲイン干渉計では、２つの光学周
波数は以下のテクニックの一つにより生み出される：１
） ゼーマン分裂レーザーの使用 例えば、Ｂａｇｌｅｙらによる米国特許第３４５８２５
９号明細書（１９６９年６月２９日発行）； Ｇ、Ｂｏ
ｕｗｈｕｉｓの［ガスレーザによる干渉測定（Ｉｎｔｅ
ｒｆｅｒｏｍｅｔ−ｒｉｅ Ｍｅｔ Ｇａ５１ａｓｅ
ｒｓ） Ｊ 、Ｎｅｄ、Ｔ、Ｎａｔｕｕｒｋ第３４巻２
２５〜２３２頁（１９６８年８月） ； ＨｅＨｌｅ
ｅｔ−Ｐａｃ−ｋａｒｄ Ｊｏｕｒｎａｌ （１９７０
年８月） 雪Ｂａｇｌｅｙらの米国特許第３６５６８
５３号明細書（１９７２年４月１８日発行）；Ｈｅｗｌ
ｅｔｔ −Ｐａｃｋａｒｄ Ｊｏｕｒｎａｌ （１９８
３年４月）；及びＨ０松本の［安定化レーザーを用いる
最近の干渉測定（Ｒｅｃｅｎｔ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍ
ｅｔｒｉｃ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｕｓｉｎｇｓｔ
ａｂｉｌｉｚｅｄ １ａｓｅｒｓ） Ｊ Ｐｒｅｃｉ
ｓｉｏｎ Ｅｎ −４ｎｅｅｒｉｎｇ第６巻８７〜９４
頁（１９８４年４月）、を参照。
２）１対の音響−光学ブラッグセル（ａｃｏｕｓ ｔｏ
−ｏｐ−ｔｉｃ Ｂｒａｇｇ ｃｅｌｌ）の使用。
−ｏｐ−ｔｉｃ Ｂｒａｇｇ ｃｅｌｌ）の使用。
例えば、Ｙ、大尽及びに、伊藤の［低周波域での少変位
測定用の２周波数レーザー干渉計（Ｔｗｏ−ｆｒｅｑｕ
ｅｎｃｙ １ａｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ
ｆｏｒｓｍａｌｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ
ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ａ ｌｏｗｆ
ｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒａｎｇｅ）Ｊ＾ １ｉｅｄＯｔｉ
Ｃ８第１８巻２１９〜２２４頁（１９７９年１月１５日
）； Ｎ、Ｍａｓｓｉｅらの［６４チヤンネルヘテロ
ダイン干渉計によるレーザー流昇の測定（Ｍｅａｓｕｒ
ｉｎｇ １ａｓｅｒ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄｓｗｉｔｈ
ａ ６４−ｃｈａｎｎｅｌ ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ
ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔ−ｅｒ） Ｊ Ａ １ｉｅ
ｄ Ｏｔｉｃｓ 第２２％ ２１４１〜２１５１頁（
１９８３） ； Ｙ、大尽及びＭ、ツボカワの［少変位
測定用の２周波数ダイナミック干渉計（Ｄｙｎａｍｉｃ
ｔｗｏ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅ
ｔｒｙ ｆｏｒ ｓｎ＋ａｌｌ ｄｉ−ｓｐｌａｃｅｍ
ｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ） Ｊ ０ｐｔｉｃｓ
ａｎｄ Ｌａ５ｅｒｎ並並圏■ 第１６巻２５〜２９
頁（１９８４年２月）；Ｈ８松本の笠匹具、を参照。
測定用の２周波数レーザー干渉計（Ｔｗｏ−ｆｒｅｑｕ
ｅｎｃｙ １ａｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ
ｆｏｒｓｍａｌｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ
ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ａ ｌｏｗｆ
ｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒａｎｇｅ）Ｊ＾ １ｉｅｄＯｔｉ
Ｃ８第１８巻２１９〜２２４頁（１９７９年１月１５日
）； Ｎ、Ｍａｓｓｉｅらの［６４チヤンネルヘテロ
ダイン干渉計によるレーザー流昇の測定（Ｍｅａｓｕｒ
ｉｎｇ １ａｓｅｒ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄｓｗｉｔｈ
ａ ６４−ｃｈａｎｎｅｌ ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ
ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔ−ｅｒ） Ｊ Ａ １ｉｅ
ｄ Ｏｔｉｃｓ 第２２％ ２１４１〜２１５１頁（
１９８３） ； Ｙ、大尽及びＭ、ツボカワの［少変位
測定用の２周波数ダイナミック干渉計（Ｄｙｎａｍｉｃ
ｔｗｏ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅ
ｔｒｙ ｆｏｒ ｓｎ＋ａｌｌ ｄｉ−ｓｐｌａｃｅｍ
ｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ） Ｊ ０ｐｔｉｃｓ
ａｎｄ Ｌａ５ｅｒｎ並並圏■ 第１６巻２５〜２９
頁（１９８４年２月）；Ｈ８松本の笠匹具、を参照。
３） ランダム偏光されたＨｅ−Ｎｅレーザの２つの縦
モードの使用 例えばｓ Ｊ、Ｂ、Ｆｅｒｇｕｓｏｎ及びＲ，Ｈ，Ｍｏ
ｒｒｉｓのｒ６３２８−ＡのＨｅ−Ｎｅ レーザ中の単
一モードの崩壊（Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｃｏ１１ａ
ｐｓｅ ｉｎ ６３２８−Ａ Ｈｅ−Ｎｅ １ａｓ−ｅ
ｒｓ）Ｊ蝕蛙圏虹並ｔｉｃｓ 第１７巻２９２４〜２
９２９頁（１９７Ｂ）を参照。
モードの使用 例えばｓ Ｊ、Ｂ、Ｆｅｒｇｕｓｏｎ及びＲ，Ｈ，Ｍｏ
ｒｒｉｓのｒ６３２８−ＡのＨｅ−Ｎｅ レーザ中の単
一モードの崩壊（Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｃｏ１１ａ
ｐｓｅ ｉｎ ６３２８−Ａ Ｈｅ−Ｎｅ １ａｓ−ｅ
ｒｓ）Ｊ蝕蛙圏虹並ｔｉｃｓ 第１７巻２９２４〜２
９２９頁（１９７Ｂ）を参照。
加えて、本願出願人に譲渡された本発明者の同時係属す
る米国特許出願「単周波数の直線偏光レーザービームを
２周波数の直交偏光ビームに変成する装置」には、直交
偏光された２つの光学周波数のビームを生み出す装置が
開示されている。上記同時係属出願に開示された装置は
ある状況下では満足なものであるが、ここに述べる装置
のような効果を生じない。すなわち、この発明の装置は
、上記同時係属出願の装置に比較して、（１） ５０
％に比較して約２倍、すなわち入力ビーム強度の１００
％が出力ビームに変成されるという効率が得られ、（２
）構成がより少なくてすみ、（３） 共線的（ｃｏｌ
ｌ−ｉｎｅａｒ）に出力ビームが動作するため配列（ａ
ｌｉｇｎｍ−ｅｎ ｔ）への考慮が簡略化されるもので
ある。
る米国特許出願「単周波数の直線偏光レーザービームを
２周波数の直交偏光ビームに変成する装置」には、直交
偏光された２つの光学周波数のビームを生み出す装置が
開示されている。上記同時係属出願に開示された装置は
ある状況下では満足なものであるが、ここに述べる装置
のような効果を生じない。すなわち、この発明の装置は
、上記同時係属出願の装置に比較して、（１） ５０
％に比較して約２倍、すなわち入力ビーム強度の１００
％が出力ビームに変成されるという効率が得られ、（２
）構成がより少なくてすみ、（３） 共線的（ｃｏｌ
ｌ−ｉｎｅａｒ）に出力ビームが動作するため配列（ａ
ｌｉｇｎｍ−ｅｎ ｔ）への考慮が簡略化されるもので
ある。
２つの光学周波数を生ずるゼーマン分裂レーザーを用い
る従来の技術について、この方法はある種のレーザー（
例えば、Ｈｅ−Ｎｅ）についてのみ適用可能で、２つの
光学周波数間の周波数差は約２ＭＨｚに制限される。こ
れは測定されるべき長さ又は光学長さの最大変化率に制
限を課す。加えてゼーマン分裂レーザーからの利用でき
る出力は５００マイクロワット未満であり、これは複数
分断測定（例えば３〜６分断）に用いなければならない
場合のレーザ源としての重大な制限となりうる。
る従来の技術について、この方法はある種のレーザー（
例えば、Ｈｅ−Ｎｅ）についてのみ適用可能で、２つの
光学周波数間の周波数差は約２ＭＨｚに制限される。こ
れは測定されるべき長さ又は光学長さの最大変化率に制
限を課す。加えてゼーマン分裂レーザーからの利用でき
る出力は５００マイクロワット未満であり、これは複数
分断測定（例えば３〜６分断）に用いなければならない
場合のレーザ源としての重大な制限となりうる。
２つの光学周波数を生じる２つのブラッグセルを用いる
従来技術について、この方法は多（の誤差源となり易く
配列も困難である複雑で高価な装置を必要とする。
従来技術について、この方法は多（の誤差源となり易く
配列も困難である複雑で高価な装置を必要とする。
ランダム偏光されたＨｅ−Ｎｅレーザーの２つの縦モー
ドを用いる従来技術は２つの直交する偏光首波数による
むしろ便利でコスト的に有利な形態のレーザービームを
提供するが、その周波数差はほぼ５００〜６００ＭＨｚ
でこれは複雑で高価な検出器とプロセス電子工学を必要
とする。さらにかような高い周波数差による始動によっ
て、分解能拡大の作業が困難でかつ費用がかかる。
ドを用いる従来技術は２つの直交する偏光首波数による
むしろ便利でコスト的に有利な形態のレーザービームを
提供するが、その周波数差はほぼ５００〜６００ＭＨｚ
でこれは複雑で高価な検出器とプロセス電子工学を必要
とする。さらにかような高い周波数差による始動によっ
て、分解能拡大の作業が困難でかつ費用がかかる。
直交偏光の２つの光学周波数のレーザービームを生み出
す従来のテクニックはいくらかの用途に有用であるが、
結局、本願出願人の知るかぎりいずれも長さく距離）の
迅速な変動の極めて高分解能迄の測定を要求する用途の
ために工業的に耐えうる形の技術的な特性（ｐｅｒｆｏ
ｒｍａｎｃｅ）を提供しない。
す従来のテクニックはいくらかの用途に有用であるが、
結局、本願出願人の知るかぎりいずれも長さく距離）の
迅速な変動の極めて高分解能迄の測定を要求する用途の
ために工業的に耐えうる形の技術的な特性（ｐｅｒｆｏ
ｒｍａｎｃｅ）を提供しない。
３遭１１創収
この発明によれば、
（１）安定化された単波長で直線偏光された入力ビーム
（最も好ましくは、レーザ）源；（２）周波数ｆ。の電
気信号を提供する手段、最も好ましくは周波数の安定化
された高周波発生器；（３）該電気信号を下記手段（４
）へ伝達するための手段、最も好ましくは電子増幅器；
（４）上記入力ビームを、直交偏光されｆ。の周波数だ
け異なりかつ各々該入力ビームの２の強度を有する同一
方向の２つの出力ビームに変成する手段、最も好ましく
は一軸結晶に結合したピエゾエレクトリック変換器から
なる音響−光学デハイスを備えてなり、単周波数ｆＬの
直線偏光ビームを２つの直交する偏光周波数のビームに
変成できる電気光学的装置が提供される。
（最も好ましくは、レーザ）源；（２）周波数ｆ。の電
気信号を提供する手段、最も好ましくは周波数の安定化
された高周波発生器；（３）該電気信号を下記手段（４
）へ伝達するための手段、最も好ましくは電子増幅器；
（４）上記入力ビームを、直交偏光されｆ。の周波数だ
け異なりかつ各々該入力ビームの２の強度を有する同一
方向の２つの出力ビームに変成する手段、最も好ましく
は一軸結晶に結合したピエゾエレクトリック変換器から
なる音響−光学デハイスを備えてなり、単周波数ｆＬの
直線偏光ビームを２つの直交する偏光周波数のビームに
変成できる電気光学的装置が提供される。
第１図は、この発明の現在における好ましい態様の概略
形態を示す。この発明の装置は光線源としての広範囲の
用途を有しているが、以下の説明は一つの光学測定シス
テムに関する実施例としてのものである。ここで用いる
“放射エネルギー”の語は全周波数範囲の電磁波エネル
ギーを含み、とくに限定されるものではない。光源（１
０）、とくに好ましくはレーザーは、安定化された単波
長を有し、直線偏光される光エネルギービーム（１２）
を供給する。光！ （１０）はいかなる種類のレーザー
であってもよい。例えば、当該分野で公知のいかなる種
類の通常の方法によって安定化されてビーム（１２）を
生み出すガスレーザー（例えば、ヘリウム−ネオンガス
レーザー）であってもよい〔例えば、Ｔ、Ｂａｅｒらの
ｒＯ，６３３、ｃｒｍのＨｅ−Ｎｅ縦型ゼーマンレーザ
ーの周波数安定化（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ５ｔａｂｉｌ
ｉｚａｔｉｏｎｏｆ ０．６３３μｍ Ｈｅ−Ｎｅ ｌ
ｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ Ｚｅｅｍａｎ １ａｓｅｒ）
Ｊ紅鮭圏り並旦■、第１９巻３１７３〜３１７７ （１
９８０年）；Ｂｕｒｇｗａｌｄらの米国特許第３８８９
２０７号明細書（１９７５年６月１０日発行） ；
Ｓａｎｄｓｔｒｏｍらの米国特許第３６６２２７９号明
細書（１９７２年５月９日発行）参照〕。
形態を示す。この発明の装置は光線源としての広範囲の
用途を有しているが、以下の説明は一つの光学測定シス
テムに関する実施例としてのものである。ここで用いる
“放射エネルギー”の語は全周波数範囲の電磁波エネル
ギーを含み、とくに限定されるものではない。光源（１
０）、とくに好ましくはレーザーは、安定化された単波
長を有し、直線偏光される光エネルギービーム（１２）
を供給する。光！ （１０）はいかなる種類のレーザー
であってもよい。例えば、当該分野で公知のいかなる種
類の通常の方法によって安定化されてビーム（１２）を
生み出すガスレーザー（例えば、ヘリウム−ネオンガス
レーザー）であってもよい〔例えば、Ｔ、Ｂａｅｒらの
ｒＯ，６３３、ｃｒｍのＨｅ−Ｎｅ縦型ゼーマンレーザ
ーの周波数安定化（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ５ｔａｂｉｌ
ｉｚａｔｉｏｎｏｆ ０．６３３μｍ Ｈｅ−Ｎｅ ｌ
ｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ Ｚｅｅｍａｎ １ａｓｅｒ）
Ｊ紅鮭圏り並旦■、第１９巻３１７３〜３１７７ （１
９８０年）；Ｂｕｒｇｗａｌｄらの米国特許第３８８９
２０７号明細書（１９７５年６月１０日発行） ；
Ｓａｎｄｓｔｒｏｍらの米国特許第３６６２２７９号明
細書（１９７２年５月９日発行）参照〕。
これとは別に、光源（１０）は当該分野で公知の種々の
方法によって周波数安定化されてビーム（１２）を生み
出すダイオ−トレー枦−であってもよい〔例えば、Ｔ、
オーコシ及びに、菊池の「ヘテロゲイン式光通信システ
ム用の半導体レーザーの周波数安定化（Ｆｒｅｑｕｅｎ
ｃｙ ５ｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｅｍ１
ｃｏｎ−ｄｕｃｔｏｒ Ｌａ５ｅｒｓ ｆｏｒ Ｈｅｔ
ｅｒｏｄｙｎｅ−ｔｙｐｅ ＯｐｔｉｃａｌＣｏｍｍｕ
ｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ） Ｊ ｌ！ｅ１ｅ
ｃｔｒｏｎｉｃ Ｌｅｔｔｅｒｓ第１６巻１７９〜１８
１頁（１９８０年）；Ｓ、山口及びＭ。
方法によって周波数安定化されてビーム（１２）を生み
出すダイオ−トレー枦−であってもよい〔例えば、Ｔ、
オーコシ及びに、菊池の「ヘテロゲイン式光通信システ
ム用の半導体レーザーの周波数安定化（Ｆｒｅｑｕｅｎ
ｃｙ ５ｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｅｍ１
ｃｏｎ−ｄｕｃｔｏｒ Ｌａ５ｅｒｓ ｆｏｒ Ｈｅｔ
ｅｒｏｄｙｎｅ−ｔｙｐｅ ＯｐｔｉｃａｌＣｏｍｍｕ
ｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ） Ｊ ｌ！ｅ１ｅ
ｃｔｒｏｎｉｃ Ｌｅｔｔｅｒｓ第１６巻１７９〜１８
１頁（１９８０年）；Ｓ、山口及びＭ。
鉛末の［クリプトンのオプトガルバニック効果を用いた
ＡｌＧａＡｓ半導体の周波数及び出力の同時安定化（Ｓ
ｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ５ｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ
ｏｆ ｔｈｅ Ｆｒｅｑｕｅ−ｎｃｙ ａｎｄ Ｐ
ｏｗｅｒ ｏｆ ａｎ ＡｌＧａＡｓ Ｓｅｍ１
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａ−５ｅｒ ｂｙ Ｕｓｅ ｏ
ｆ ｔｈｅ Ｏｐｔｏｇａｌｖａｎｉｃ Ｅｆｆｅｃ
ｔ ｏｆ Ｋｒ−ｙｐｔｏｎ）Ｊ ＩＥＥＥ Ｊ、
Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ＱＥ−１
９巻１５１４〜１５１９頁（１９８３年）参照〕。光源
（１０）に用いる特別の装置は、ビーム（１２）の直径
及び開き（ｄｉ−ｖｅｒｇｅｎｃｅ）を決定する。ある
光源（例えばダイオードレーザ−）には、続く各素子に
適した直径及び開きの入力ビーム（１８）を供給するビ
ーム形成用光学素子（１４） （例えば顕微鏡レンズ）
を用いることが必要である。例えば、光源（１０）かへ
リウムーネオンガスレーザーであるとき、ビーム形成用
光学素子（１４）は必要とされない。素子（１０）及び
（１４）は、一つの安定化された周波数ｆＬを有しかつ
第１図の平面において直線偏光される入力ビーム（１８
）源である仕切り箱（１６）内に示される。高周波発生
器（３０）は、電力増幅器（３４）へ周波数ｆ。からな
る好ましくは周波数安定化電気信号（３２）を供給する
。電力増幅器（３４）の電気出力（３６）は、好ましく
は、音響−光学ブラッグセル（４４）に付着された一般
的なピエゾエレクトリック変換器（４０）の駆動に用い
られる。
ＡｌＧａＡｓ半導体の周波数及び出力の同時安定化（Ｓ
ｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ５ｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ
ｏｆ ｔｈｅ Ｆｒｅｑｕｅ−ｎｃｙ ａｎｄ Ｐ
ｏｗｅｒ ｏｆ ａｎ ＡｌＧａＡｓ Ｓｅｍ１
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａ−５ｅｒ ｂｙ Ｕｓｅ ｏ
ｆ ｔｈｅ Ｏｐｔｏｇａｌｖａｎｉｃ Ｅｆｆｅｃ
ｔ ｏｆ Ｋｒ−ｙｐｔｏｎ）Ｊ ＩＥＥＥ Ｊ、
Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ＱＥ−１
９巻１５１４〜１５１９頁（１９８３年）参照〕。光源
（１０）に用いる特別の装置は、ビーム（１２）の直径
及び開き（ｄｉ−ｖｅｒｇｅｎｃｅ）を決定する。ある
光源（例えばダイオードレーザ−）には、続く各素子に
適した直径及び開きの入力ビーム（１８）を供給するビ
ーム形成用光学素子（１４） （例えば顕微鏡レンズ）
を用いることが必要である。例えば、光源（１０）かへ
リウムーネオンガスレーザーであるとき、ビーム形成用
光学素子（１４）は必要とされない。素子（１０）及び
（１４）は、一つの安定化された周波数ｆＬを有しかつ
第１図の平面において直線偏光される入力ビーム（１８
）源である仕切り箱（１６）内に示される。高周波発生
器（３０）は、電力増幅器（３４）へ周波数ｆ。からな
る好ましくは周波数安定化電気信号（３２）を供給する
。電力増幅器（３４）の電気出力（３６）は、好ましく
は、音響−光学ブラッグセル（４４）に付着された一般
的なピエゾエレクトリック変換器（４０）の駆動に用い
られる。
第２図は、光−音響ブラッグセル（４４）を通る入力ビ
ーム（１８）の伝搬の詳細な概略構成を示す。現在好ま
しい音響−光学ブラッグセルは、一軸結晶（例えば、水
晶）からなり、ピエゾエレクトリック変換器（４０）に
より生じる音波（４８）の伝搬方向と角度αを生じる光
軸を第２図の平面内に有するものである。入力ビーム（
１８）は音響−光学ブラッグセル（４４）に入り、光軸
に対して確度θの異常偏光ビーム（２０）となる。この
ビーム（２０）の音波（４８）との光弾性相互作用〔例
えば、Ｒ，Ｗ、Ｄｉｘｏｎ Ｏ）”７４方性媒体中の光
の音響回折（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏ
ｎ ｏｆＬｉｇｈｔ ｉｎ Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ
Ｍｅｄｉａ）Ｊ 、ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ
Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、 ＱＥ−第
３巻８５〜９３頁（１９６７）参照〕のため、正常偏光
ビーム（２２）は、下記関係； （ここで ■は音波の速度、λは入射光の波長、ｎｏは結晶の正常
屈折率、ｎ８は結晶の異常屈折率を示す）を満足する場
合にブラッグ回折によって発生する。
ーム（１８）の伝搬の詳細な概略構成を示す。現在好ま
しい音響−光学ブラッグセルは、一軸結晶（例えば、水
晶）からなり、ピエゾエレクトリック変換器（４０）に
より生じる音波（４８）の伝搬方向と角度αを生じる光
軸を第２図の平面内に有するものである。入力ビーム（
１８）は音響−光学ブラッグセル（４４）に入り、光軸
に対して確度θの異常偏光ビーム（２０）となる。この
ビーム（２０）の音波（４８）との光弾性相互作用〔例
えば、Ｒ，Ｗ、Ｄｉｘｏｎ Ｏ）”７４方性媒体中の光
の音響回折（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏ
ｎ ｏｆＬｉｇｈｔ ｉｎ Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ
Ｍｅｄｉａ）Ｊ 、ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ
Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、 ＱＥ−第
３巻８５〜９３頁（１９６７）参照〕のため、正常偏光
ビーム（２２）は、下記関係； （ここで ■は音波の速度、λは入射光の波長、ｎｏは結晶の正常
屈折率、ｎ８は結晶の異常屈折率を示す）を満足する場
合にブラッグ回折によって発生する。
この正常偏光ビーム（２２）は異常偏光ビームに対して
ほんのわずかの角度をもって伝搬する。さらに、異常偏
光ビーム（２０）の周波数はｆＬだがこのビーム（２２
）の周波数はｆＬ＋ｆ０であり、かつ、このビーム（２
２）の偏光は異常偏光ビーム （２０）のそれと直交す
る。これらのビーム（２０）及び（２２）は、ピエゾエ
レクトリック変換器（４０）が付着された結晶表面を通
じて音響−光学ブラッグセルから出て各々ビーム（２４
）及び（２６）となる。この出射状況下でビーム（２４
）と（２６）は、平行で、ビーム直径にほんのわずかな
微小程度離れている。説明のため、この隔離状態を第２
図に拡大して示した。好ましくは、電力増幅器（３４）
の電気出力（３６）は、出射ビーム（２４）と（２６）
がそれぞれほぼ同じで入力ビーム（１８）の約Ａの強度
を有して出力ビーム（２８）が合計約１００％の強度と
なるように調整される。その結果、出力ビーム（２８）
は、共線的で直交偏光され、周波数がｆ０異なる２つの
ビーム成分（２４）及び（２３６）からなり、一方、入
力ビーム（１８）強度の実質的に１００％が出力ビーム
（２日）に変成されることとなる。
ほんのわずかの角度をもって伝搬する。さらに、異常偏
光ビーム（２０）の周波数はｆＬだがこのビーム（２２
）の周波数はｆＬ＋ｆ０であり、かつ、このビーム（２
２）の偏光は異常偏光ビーム （２０）のそれと直交す
る。これらのビーム（２０）及び（２２）は、ピエゾエ
レクトリック変換器（４０）が付着された結晶表面を通
じて音響−光学ブラッグセルから出て各々ビーム（２４
）及び（２６）となる。この出射状況下でビーム（２４
）と（２６）は、平行で、ビーム直径にほんのわずかな
微小程度離れている。説明のため、この隔離状態を第２
図に拡大して示した。好ましくは、電力増幅器（３４）
の電気出力（３６）は、出射ビーム（２４）と（２６）
がそれぞれほぼ同じで入力ビーム（１８）の約Ａの強度
を有して出力ビーム（２８）が合計約１００％の強度と
なるように調整される。その結果、出力ビーム（２８）
は、共線的で直交偏光され、周波数がｆ０異なる２つの
ビーム成分（２４）及び（２３６）からなり、一方、入
力ビーム（１８）強度の実質的に１００％が出力ビーム
（２日）に変成されることとなる。
３ＪＩじ伽果
しかして、この発明のいくつかの利点としては、（１）
例えば、ゼーマン分裂レーザ源の０．６〜２ＭＨｚに対
して調整可能な２〜１５０ＭＨｚの周波数範囲のごとき
、出力ビーム井鉢の２つの直交偏光成分間の周波数差が
高く、選択可能なこと、（２）出力強度が高いこと、（
３）公称効率が１００％であること、（４）出力ビーム
が共線的（ｃｏｉｌ １ｎｅａｒ）であること、（５）
外部磁界に対して周波数差が不感応なこと、（６）構成
が少ないこと、（７）配列が容易なこと、及び（８）
レーザー源から、２つの周波数形成装置が独立してお
り、すなわち、この発明ではガスレーザー又はダイオー
ドレーザ−のいずれも使用できること、である。
例えば、ゼーマン分裂レーザ源の０．６〜２ＭＨｚに対
して調整可能な２〜１５０ＭＨｚの周波数範囲のごとき
、出力ビーム井鉢の２つの直交偏光成分間の周波数差が
高く、選択可能なこと、（２）出力強度が高いこと、（
３）公称効率が１００％であること、（４）出力ビーム
が共線的（ｃｏｉｌ １ｎｅａｒ）であること、（５）
外部磁界に対して周波数差が不感応なこと、（６）構成
が少ないこと、（７）配列が容易なこと、及び（８）
レーザー源から、２つの周波数形成装置が独立してお
り、すなわち、この発明ではガスレーザー又はダイオー
ドレーザ−のいずれも使用できること、である。
以上この発明の好ましい態様について述べたが、特許請
求の範囲に定義される発明の精神又は範囲から離脱され
ない限り、自明の変形はその中に含まれる。
求の範囲に定義される発明の精神又は範囲から離脱され
ない限り、自明の変形はその中に含まれる。
第１図は、この発明の一実施例を示す概略図、第２図は
第１図の音響−光学ブラッグセルを通る光ビームの詳細
な伝搬状態を示す概略構成図である。 （１０）・・・光源、 （１２）・・・ビーム、
（１４）・・・ビーム形成用光学素子、（１６）・・・
仕切り箱、 （１８）・・・入力ビーム、（２０）・
・・異常偏光ビーム、 （２２）・・・正常偏光ビーム、 （２４デ、（２６）・・・ビーム、（２８）・・・出力
ビーム、（３０）・・・高周波発振器、（３２）・・・
電気信号、（３４）・・・電力増幅器、 （３６）・・
・電気出力、（４０）・・・ピエゾエレクトリック変換
器、（４４）・・・音響−光学ブラッグセル、（４６）
・・・光軸、 （４８）・・・音波。
第１図の音響−光学ブラッグセルを通る光ビームの詳細
な伝搬状態を示す概略構成図である。 （１０）・・・光源、 （１２）・・・ビーム、
（１４）・・・ビーム形成用光学素子、（１６）・・・
仕切り箱、 （１８）・・・入力ビーム、（２０）・
・・異常偏光ビーム、 （２２）・・・正常偏光ビーム、 （２４デ、（２６）・・・ビーム、（２８）・・・出力
ビーム、（３０）・・・高周波発振器、（３２）・・・
電気信号、（３４）・・・電力増幅器、 （３６）・・
・電気出力、（４０）・・・ピエゾエレクトリック変換
器、（４４）・・・音響−光学ブラッグセル、（４６）
・・・光軸、 （４８）・・・音波。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、直線偏光され単周波数に安定化された第１周波数で
所定強度を有する光入力ビームを供給する光源と、安定
化された第２周波数の電気信号を供給する手段と、上記
入力ビーム供給手段及び上記電気信号供給手段の両方に
接続してなり、上記入力ビームを、上記安定化された第
２周波数の電気信号の周波数だけ周波数が互いに異なり
各々該入力ビームの所定強度の実質的に１／２の強度の
共線的な２つの直交偏光出力ビーム成分を有する出力ビ
ームに変成する手段を備えてなり、それにより上記出力
ビームが、装置の公称上１００％の効率を提供すべく、
上記入力ビームの所定強度の実質的に１００％の強度を
有してなる電気光学的装置。 ２、変成手段が、音響−光学デバイス手段からなる特許
請求の範囲第１項記載の装置。 ３、音響−光学デバイス手段がピエゾエレクトリツク変
換手段からなる特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４、音響−光学デバイス手段がさらに、一軸結晶手段を
備え、ピエゾエレクトリツク変換手段がこの一軸結晶手
段に結合されている特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５、安定化された第２周波数の電気信号供給手段がこの
安定化第２周波数電気信号を供給する安定化周波数の高
周波発振手段からなる特許請求の範囲第４項記載の装置
。 ６、電気信号供給手段がさらに、高周波発生手段と音響
−光学デバイス手段との間に電気的に接続されて電気信
号を音響−光学デバイス手段に伝達する電力増幅手段を
備えてなる特許請求の範囲第５項記載の装置。 ７、一軸結晶手段が、音響−光学ブラッグセルからなり
、入力ビームがこの音響−光学ブラッグセルに向けられ
て入射し、ピエゾエレクトリツク変換手段は音波を発生
し、上記ブラッグセルが該音波の伝搬方向に対してある
角度をもたせた光軸を有する特許請求の範囲第６項記載
の装置。 ８、ブラッグセル入射後の入力ビームが音波と相互に作
用して、該入力ビームを、作用を受けた入力ビームがブ
ラッグセルから出るように、共線的な出力ビーム成分に
変換する特許請求の範囲第７項記載の装置。 ９、電力増幅手段が、ピエゾエレクトリツク変換手段を
駆動する手段を備えてなる特許請求の範囲第８項記載の
装置。 １０、電力増幅手段がさらに、出力ビーム成分の強度調
整用の電気出力調整手段を備えてなる特許請求の範囲第
９項記載の装置。 １１、光源がレーザーからなり、入力ビームがレーザー
ビームである特許請求の範囲第１０項記載の装置。 １２、レーザーが、ヘリウム−ネオンガスレーザーから
なる特許請求の範囲第１１項記載の装置。 １３、レーザーが、ダイオードレーザーからなる特許請
求の範囲第１１項記載の装置。 １４、光源がさらに、ダイオードレーザーに付随される
入力ビーム供給のためのビーム形成用光学素子を備えて
なる特許請求の範囲第１３項記載の装置。 １５、光源がレーザーからなり、入力ビームがレーザー
ビームである特許請求の範囲第１項記載の装置。 １６、レーザーが、ヘリウム−ネオンガスレーザーから
なる特許請求の範囲第１５項記載の装置。 １７、レーザーが、ダイオードレーザーからなる特許請
求の範囲第１５項記載の装置。 １８、光源がさらに、ダイオードレーザーに付随される
入力ビーム供給のためのビーム形成用光学素子を備えて
なる特許請求の範囲第１７項記載の装置。 １９、安定化された第２周波数の電気信号供給手段が、
この安定化第２周波数電気信号を供給する安定化周波数
の高周波発振手段からなる特許請求の範囲第１項記載の
装置。 ２０、変成手段が、音響−光学デバイス手段からなる特
許請求の範囲第１９項記載の装置。 ２１、電気信号供給手段がさらに、高周波発生手段と音
響−光学デバイス手段との間に電気的に接続されて電気
信号を音響−光学デバイス手段に伝達する電力増幅手段
を備えてなる特許請求の範囲第２０項記載の装置。 ２２、音響−光学デバイス手段がブラッグセルからなる
特許請求の範囲第２項記載の装置。 ２３、電力増幅手段がさらに、出力ビーム成分の強度調
整用の電気出力調整手段を備えてなる特許請求の範囲第
２１項記載の装置。 ２４、光源が、レーザーからなり、入力ビームがレーザ
ービームである特許請求の範囲第２２項記載の装置。 ２５、レーザーが、ヘリウム−ネオンガスレーザーから
なる特許請求の範囲第２４項記載の装置。 ２６、レーザーが、ダイオードレーザーからなる特許請
求の範囲第２４項記載の装置。 ２７、光源がさらに、ダイオードレーザーに付随される
入力ビーム供給のためのビーム形成用光学素子を備えて
なる特許請求の範囲第１３項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/710,927 US4687958A (en) | 1985-03-12 | 1985-03-12 | Apparatus to transform a single frequency, linearly polarized laser beam into a high efficiency beam with two, orthogonally polarized frequencies |
| US710927 | 1996-09-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61208885A true JPS61208885A (ja) | 1986-09-17 |
| JPH0744301B2 JPH0744301B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=24856093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61053506A Expired - Lifetime JPH0744301B2 (ja) | 1985-03-12 | 1986-03-11 | 単周波数の直線偏光レーザービームを２周波数直交偏光の高効率ビームに変成する装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4687958A (ja) |
| EP (1) | EP0194940B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0744301B2 (ja) |
| DE (2) | DE194940T1 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4796983A (en) * | 1987-06-05 | 1989-01-10 | Stancil Daniel D | Optical frequency shifter using magnetostatic waves |
| US5120961A (en) * | 1990-03-16 | 1992-06-09 | Infrared Fiber Systems, Inc. | High sensitivity acousto-optic tunable filter spectrometer |
| US5374991A (en) * | 1991-03-29 | 1994-12-20 | Gradient Lens Corporation | Compact distance measuring interferometer |
| US5327216A (en) * | 1992-09-18 | 1994-07-05 | Shell Oil Company | Apparatus for remote seismic sensing of array signals using side-by-side retroreflectors |
| US5289434A (en) * | 1992-09-18 | 1994-02-22 | Shell Oil Company | Retroreflector apparatus for remote seismic sensing |
| US5317383A (en) * | 1992-09-18 | 1994-05-31 | Shell Oil Company | Array retroreflector apparatus for remote seismic sensing |
| US5862164A (en) * | 1996-07-26 | 1999-01-19 | Zygo Corporation | Apparatus to transform with high efficiency a single frequency, linearly polarized laser beam into beams with two orthogonally polarized frequency components orthogonally polarized |
| US5732095A (en) * | 1996-09-20 | 1998-03-24 | Hewlett-Packard Company | Dual harmonic-wavelength split-frequency laser |
| US5724136A (en) * | 1996-10-15 | 1998-03-03 | Zygo Corporation | Interferometric apparatus for measuring motions of a stage relative to fixed reflectors |
| US5917844A (en) * | 1997-04-25 | 1999-06-29 | Zygo Corporation | Apparatus for generating orthogonally polarized beams having different frequencies |
| US5970077A (en) * | 1997-04-25 | 1999-10-19 | Zygo Corporation | Apparatus for efficiently transforming a single frequency, linearly polarized laser beam into principally two orthogonally polarized beams having different frequencies |
| US6031852A (en) * | 1997-05-30 | 2000-02-29 | The Regents Of The University Of California | Rapid acoustooptic tuner and phase-shifter |
| US6236507B1 (en) | 1998-04-17 | 2001-05-22 | Zygo Corporation | Apparatus to transform two nonparallel propagating optical beam components into two orthogonally polarized beam components |
| US6157660A (en) | 1999-06-04 | 2000-12-05 | Zygo Corporation | Apparatus for generating linearly-orthogonally polarized light beams |
| US6778280B2 (en) * | 2001-07-06 | 2004-08-17 | Zygo Corporation | Interferometry system and method employing an angular difference in propagation between orthogonally polarized input beam components |
| DE102004022654A1 (de) * | 2003-05-15 | 2004-12-23 | Agilent Technologies, Inc. (n.d.Ges.d.Staates Delaware), Palo Alto | Heterodynstrahl-Bereitstellung mit Aktivsteuerung zweier orthogonaler Polarisierungen |
| US6961129B2 (en) * | 2003-05-15 | 2005-11-01 | Agilent Technologies, Inc. | Active control of two orthogonal polarizations for heterodyne interferometry |
| US7375819B2 (en) * | 2005-11-01 | 2008-05-20 | Agilent Technologies, Inc. | System and method for generating beams of light using an anisotropic acousto-optic modulator |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3666349A (en) * | 1970-08-07 | 1972-05-30 | Laurence M Hubby Jr | Optical resonator having acousto-optic output coupling means |
| JPS5431816B2 (ja) * | 1973-12-14 | 1979-10-09 | ||
| US4052121A (en) * | 1975-09-10 | 1977-10-04 | Itek Corporation | Noncollinear tunable acousto-optic filter |
-
1985
- 1985-03-12 US US06/710,927 patent/US4687958A/en not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-03-11 JP JP61053506A patent/JPH0744301B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1986-03-11 EP EP86400505A patent/EP0194940B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-03-11 DE DE198686400505T patent/DE194940T1/de active Pending
- 1986-03-11 DE DE86400505T patent/DE3689127T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE194940T1 (de) | 1987-04-09 |
| DE3689127D1 (de) | 1993-11-11 |
| EP0194940B1 (en) | 1993-10-06 |
| EP0194940A2 (en) | 1986-09-17 |
| JPH0744301B2 (ja) | 1995-05-15 |
| EP0194940A3 (en) | 1989-05-03 |
| US4687958A (en) | 1987-08-18 |
| DE3689127T2 (de) | 1994-04-14 |
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