JPS63101818A

JPS63101818A - 波長分光器

Info

Publication number: JPS63101818A
Application number: JP24717686A
Authority: JP
Inventors: Koji Kikushima; 浩二菊島; Kenji Okada; 賢治岡田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1986-10-17
Filing date: 1986-10-17
Publication date: 1988-05-06

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は光の波長選択に利用する。特に電気的に波長選
択が可能な波長分光器に関する。

〔従来の技術〕

光の波長を選択するには、回折格子やプリズムが用いら
れる。また、回折格子には平面形、凹面形、平面透過格
子形等の種類がある。ここでは平面形回折格子を例に説
明する。

第４図は平面形回折格子の断面を示す。

平面形回折格子は、回折格子型＊＜第４図に一点鎖線で
示す）と入射光とのなす角、すなわち入射角αと、回折
格子垂線と出射光とのなす角、すなわち出射角βとの間
に、ｄ　（ｓｉｎα＋ｓｉｎβ）＝ｍλ ただし、ｍｙＱ、±１３±２、−一一一−−・の関係が
ある。ここで、ｄは回折格子の溝の間隔、すなわち格子
定数であり、ｍは観測されるスペクトルの次数である。

したがって、入射角を一定にして、同じ次数のｍでスペ
クトルを観測できる波表領域、 λ Δ　λ　＝　□ において、入射光の波長λに応じて出射角βが異なり、
入射光を分光することができる。

この構造において、入射角αと出射角βとの和を一定に
したまま観測する波長を変えるためには、回折格子を機
械的に回転させて入射角αおよび出射角βを変化させる
か、または入射光の波長を変化させる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、機械的に回転を制御するには機構的に複雑にな
り、構造設計、信軌度の点で問題がある。

また、任意の波長を容易に得ることのできる光源は実用
的には得られず、入射光の光源を変化させることは現実
的ではない。

本発明は、入射角および出射角を一定にしたまま任意の
波長の光を得ることのできる簡単な構造の波長分光器を
提供することを目的とするヵ〔問題点を解決するための
手段〕本発明の波長分光器は、入射光を分光して波長毎に異な
る角度方向に出射する回折格子を備えた波長分光器にお
いて、上記回折格子はその表面に導電性被膜を含み、こ
の導電性被膜に対向して設けられた光学的に透明な電極
と、上記導電性被膜と上記電極との間に封じ込まれ、印
加電圧により屈折率が変化する液晶とを備えたことを特
徴とする。

回折格子は反射形でも透過形でもよい。透過形とはその
表面の導電性被膜も光学的に透明であることを意味する
。

〔作　用〕

液晶に電圧を印加すると、液晶の屈折率ｎは異常光屈折
率ｎ０から常光屈折率ｎ０に連続的に変化する。この効
果により、回折格子の入射角と出射角との関係を変える
ことができ、入射光の波長が一定の場合には出射角を変
化させることができ、入射角および出射角が一定の場合
には出射光の波長を変化させることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明第一実施例波長分光器の模式的断面図を
示す。

この波長分光器は、ガラス板１に透明電極２を塗布した
板と、表面に金メッキの電極４が設けられた平面形回折
格子５とにより液晶３を封じ込めた構造である。

透明電極２と電極４との間に電圧を加えると、液晶３の
屈折率ｎは異常光屈折率ｎ、から常光屈折率ｎ０に連続
的に変化する。この効果により平面形回折格子５の出射
角が変化し、これに伴って波長分光器の出射角が変化す
る。

平面形回折格子５が反射形の場合には、屈折率ｎの液晶
３により入射角αおよび出射角βが、ｎ　ｄ　　（ｓｉ
ｎ　ｃｘ　＋ｓｉｎβ）−ｍλ、ｍ＝ｏ、±１、±２、
〜・−・− の関係をもつ。ｄは平面形回折格子５の格子定数である
。この式を書き換えると、 β＝　５ｉｎ−’（ｍλ／ｎｄ）−ｓｉｎα、ｍ＝ｏ、
±１、±２、−・−・・となる。したがって、液晶３に印加する電圧を変化（す
なわち屈折率ｎを変化）させることにより、入射光の波
長が一定であれば出射角βが変化し、入射角αおよび出
射角βが一定ならこの出射角βにおいて得られる波長が
変化する。これにより、分光および同調が可能となる。

また、電極４および平面形回折格子５が使用波長に対し
て光学的に透明の場合には、液晶３の屈折率ｎの変化に
より入射角αが変化し、この結果、出射角β′が変化す
る。

第２図は本発明第二実施例波長分光器の模式的断面図を
示す。

ソーダガラス２１にＳｉｎｇをオーバコートし、ＩＴＯ
（酸化すずインジウム）の透明電極２２を塗布した。こ
の例では、透明電極２２の厚さを約５００人とした。こ
の透明電極２２の抵抗は約１００Ω／ＣｊＪであった。

透明電極２２の上に配向膜としてポリイミド２３を塗布
した。

また、パイレックスガラス２４の上にエポキシ樹脂２５
を塗布し、レプリカによりエポキシ樹脂２５に溝を刻ん
だ。この例では溝数を１ｍｍあたり１２００本とした。

単位長さあたりの溝数を多くすると分光分解能が高まる
。この溝の上にアルミニウムを蒸着して鏡面被膜を設け
、この被膜を電極２６とした。

透明電極２２およびポリイミド２３を塗布したソーダガ
ラス２１と、エポキシ樹脂２２および電極２６を設けた
パイレックスガラス２４との間に、液晶３を封じ込めた
。液晶３として、異常光屈折率ｎ、　＝　１．６３８常光屈折率　ｎｏ　＝　１．５０３のちのを用いた。ただし、これらの値は測定波長５８９
　ｎｍ、測定温度２５℃のときの値である。

第３図は実験例を示す。

ソーダガラス２１側にポーラライザ３１を配置し、この
ポーラライザ３１を通して波長分光器に白色光源からの
光を照射した。また、波長分光器からの回折光の一部を
スリット３２により抜き出し、この光線を観測した。

液晶３に印加する電圧を２．９８Ｖから３．３９Ｖに変
化させたところ、スリット３２を通過する光線の色が緑
色から赤色まで変化した。このように、分光する角度を
液晶３に印加する電圧により変化させることができた。

この実験において、白色光源の代わりに緑色の光を用い
たところ、液晶３に印加した電圧が２．９８■のときに
はスリット３２から光線が出射されたが、液晶３に印加
した電圧が３．３９Ｖのときには光線は出射されなかっ
た。

印加電圧により屈折率が変化する物質を回折格子の溝に
充填することができれば、本発明と同等の効果が得られ
る。屈折率が変化する物質としてリチウムナイデート等
が知られているが、加工等の問題から回折格子の溝に充
填することができず、出射角の制御には用いることがで
きない。

以上の実施例では入射側および出射側に平板状ガラス板
を配置しているが、凹面または凸面形状のガラス板を用
いることにより、出射光を収光または分散させることが
できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の波長分光器は、同じ出射
角における波長を電気的に変化させることができ、また
入射光が単色光の場合には出射光を電気的に断続するこ
とができる。本発明の波長分光器は電気的に波長選択ま
たは光線の断続を行うことができ、構成および制御が容
易となる効果がある。

本発明は、波長多重光通信における波長の同調や、簡単
な強度変調に利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第一実施例波長分光器の模式的な断面図
。第２図は本発明第二実施例波長分光器の模式的な断面図
。第３図は実験例。第４図は平面形回折格子の断面図。１・・・ガラス板、２・・・透明電極、３・・・液晶、
４・・・電極、５・・・平面形回折格子、２１・・・ソ
ーダガラス、２２・・・透明電極、２３・・・ポリイミ
ド、２４・・・パイレックスガラス、２５・・・エポキ
シ樹脂、２６・・・電極、３１・・・ポーラライザ、３
２・・・スリット。特許出願人　日本電信電話株式会社１，２−８代理人　
弁理士　井　出　直　孝 ′・−′ 尼１　図尾２　品尾３図尼４　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入射光を分光して波長毎に異なる角度方向に出射
する回折格子を備えた波長分光器において、上記回折格
子はその表面に導電性被膜を含み、この導電性被膜に対
向して設けられた光学的に透明な電極と、上記導電性被膜と上記電極との間に封じ込まれ、印加電
圧により屈折率が変化する液晶とを備えたことを特徴とする波長分光器。
（２）回折格子は反射形である特許請求の範囲第（１）
項に記載の波長分光器。
（３）回折格子は光学的に透明である特許請求の範囲第
（１）項に記載の波長分光器。