JPS63202725A - Optical frequency shifter - Google Patents

Optical frequency shifter

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Publication number
JPS63202725A
JPS63202725A JP3656187A JP3656187A JPS63202725A JP S63202725 A JPS63202725 A JP S63202725A JP 3656187 A JP3656187 A JP 3656187A JP 3656187 A JP3656187 A JP 3656187A JP S63202725 A JPS63202725 A JP S63202725A
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JP
Japan
Prior art keywords
polarized light
frequency
light
optical
acousto
Prior art date
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Pending
Application number
JP3656187A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Motohito Hino
元人 日野
Yoshinori Bessho
別所 芳則
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Publication date
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Priority to US07/155,999 priority patent/US4852106A/en
Priority to FR8801918A priority patent/FR2611279A1/en
Priority to GB8803885A priority patent/GB2202959B/en
Publication of JPS63202725A publication Critical patent/JPS63202725A/en
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Abstract

PURPOSE:To generate a desired beat frequency by polarizing a 1st laser light of laser light which is emitted by a common laser light source and split into two by an acoustooptic modulating element and imposing frequency modulation, converting it to an optical path parallel to the optical axis through an optical path converting element, and mixing the light with the other laser light by an optical mixing means to cause interference. CONSTITUTION:The laser light from the laser light source 10 is split into two by a polarization beam splitter 12 to obtain a P polarized light Lp parallel to an incidence surface and an S polarized light Ls perpendicular to the incidence surface. Then the angle of polarization of, for example, a 2nd acoustooptic modulating element 24 is made constant, the set value in a setter 71 is varied, and the frequency of the P polarized light Lp of a 1st acoustooptic modulating element 24 and an angle of deflection are varied. Then, the P polarized light Lp is passed through a convex lens 30 as the optical path converting element and converted into a deviation parallel to the optical axis K to generate a deviation parallel to the optical path of the S polarized light Ls. Then this deviation is detected by a photosensor 46 and the optical axes of the P polarized light Lp and S polarized light Ls are aligned with each other to obtain the desired beat frequency.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、2種類の互いに異なる周波数の光を混合する
ことによりそれらの周波数よりも大幅に低いビート周波
数を発生させる光周波数シックの改良に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION TECHNICAL FIELD The present invention relates to an improvement in optical frequency chic, which generates a beat frequency significantly lower than two different frequencies of light by mixing them.

従来技術 光の周波数変化の検出は極めて応答性の高い光センサを
用いることが必要であるため、そのような光の周波数変
化を検出することは一般的には困難とされている。この
ため、通常の光センサにより周波数変化が検出可能な低
いビート周波数を有する光を発生させることが望まれる
BACKGROUND ART It is generally considered difficult to detect such changes in the frequency of light because it is necessary to use a highly responsive optical sensor to detect changes in the frequency of light. For this reason, it is desirable to generate light with a low beat frequency whose frequency change can be detected by an ordinary optical sensor.

これに対し、横ゼーマン型レーザ装置が考えられている
。これはレーザ管の軸方向に磁界を印加し、ゼーマン効
果に基づいて互いに1.8MHz離れた2種類の周波数
のレーザ光を同軸上に発生させることにより、それら2
種類のレーザ光の干渉によるビート周波数を有するレー
ザ光を出力させるものである。
In contrast, a transverse Zeeman type laser device has been considered. This applies a magnetic field in the axial direction of the laser tube, and generates laser beams with two frequencies 1.8 MHz apart from each other on the same axis based on the Zeeman effect.
This outputs a laser beam having a beat frequency due to the interference of different types of laser beams.

また、音響光学変調素子により偏向された光の周波数が
僅かにずれることを利用し、一対の音響光学変調素子を
それぞれ通過した光の干渉によるビート周波数を有する
レーザ光を発生させることが考えられている。たとえば
、第8図に示すように、レーザ光源100から出力され
たレーザ光は偏光ビームスプリッタ102によりP偏光
およびS偏光に2分され、それらP偏光およびS偏光は
音響光学変調素子104により、またS偏光はミラー1
03を経て音響光学変調素子105により、それぞれ偏
向されるとともに偏向角に応じた周波数シフトを受ける
。このようにして周波数シフトを受けたP偏光はミラー
106により反射されて偏光ビームスプリッタ108を
通過させられるとともに、S偏光は偏光ビームスプリッ
タ108により反射される。そして、偏光ビームスプリ
ッタ108では互いに異なる周波数シフトを受けた上記
P偏光およびS偏光が重ね合わされることにより合成さ
れ、P偏光およびS偏光の干渉によるビート周波数を有
するレーザ光が出力されるのである。
It has also been considered that by utilizing the slight deviation in the frequency of light deflected by an acousto-optic modulator, a laser beam having a beat frequency can be generated by interference of the lights that have passed through a pair of acousto-optic modulators. There is. For example, as shown in FIG. 8, the laser light output from the laser light source 100 is split into two by the polarizing beam splitter 102 into P-polarized light and S-polarized light, and the P-polarized light and S-polarized light are split by the acousto-optic modulator 104 and Mirror 1 for S polarized light
03, and are each deflected by the acousto-optic modulation element 105 and subjected to a frequency shift according to the deflection angle. The P-polarized light that has undergone the frequency shift in this manner is reflected by the mirror 106 and passes through the polarizing beam splitter 108, and the S-polarized light is reflected by the polarizing beam splitter 108. Then, in the polarizing beam splitter 108, the P-polarized light and the S-polarized light, which have undergone different frequency shifts, are superimposed and synthesized, and a laser beam having a beat frequency due to the interference of the P-polarized light and the S-polarized light is output.

発明が解決すべ゛き問題点 しかしながら、斯る従来の光周波数シックでは、ビート
周波数を所望の値に変化させることが困難であった。す
なわち、前記横ゼーマン型レーザ装置では、ゼーマン効
果により発生させられる2種類の周波数のレーザ光の周
波数差力用、8MHzの固定値であるため、得られるビ
ート周波数が一定の1.8Mtlzでしかなかった。ま
た、前記音響光学変調素子を利用した光周波数シフタで
は、音響光学変調素子において偏向角を変化させると、
P偏光およびS偏光相互の同軸関係が崩れて互いの光軸
に角度が形成される関係となるので、音響光学変調素子
から離隔する程P偏光およびS偏光相互を互いに重ね合
わすことが困難となる。このため、音響光学変調素子に
おける偏向角が固定されるの、・で、一定のビート周波
数の光しか得られないのである。
Problems to be Solved by the Invention However, with such conventional optical frequency switching, it is difficult to change the beat frequency to a desired value. That is, in the transverse Zeeman type laser device, the frequency difference force between the laser beams of two types of frequencies generated by the Zeeman effect is a fixed value of 8 MHz, so the beat frequency obtained is only a constant 1.8 Mtlz. Ta. Furthermore, in the optical frequency shifter using the acousto-optic modulator, when the deflection angle is changed in the acousto-optic modulator,
Since the coaxial relationship between the P-polarized light and the S-polarized light breaks down and an angle is formed between their optical axes, it becomes more difficult to superimpose the P-polarized light and the S-polarized light on each other as the distance from the acousto-optic modulator increases. . For this reason, the deflection angle in the acousto-optic modulator is fixed, and only light with a constant beat frequency can be obtained.

問題点を解決するための手段 本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その要旨とするところは、2種類のレーザ光を混合する
ことにより得られるそれらレーザ光の周波数差に対応し
た低いビート周波数を変化させるための光周波数シック
であって、+8)レーザ光源から出力されたレーザ光を
第1レーザ光および第2レーザ光に2分するビームスプ
リッタと、(b)光軸上に焦点を有し、その焦点を通る
光の光路をその光軸に平行な光路に変換する光路変換素
子と、fc)前記第1レーザ光を前記焦点を中心として
偏向させるとともに、偏向させられた光の周波数を連続
的に変化させる音響光学変調素子と、(d)その音響光
学変調素子により偏向された第1レーザ光と前記第2レ
ーザ光とを相互干渉させることにより、その相互干渉に
よるビート周波数を備えた合成光を発生させる光混合手
段とを、含むことにある。
Means for Solving the Problems The present invention has been made against the background of the above circumstances.
Its gist is that it is an optical frequency thickening method for changing the low beat frequency corresponding to the frequency difference between two types of laser beams obtained by mixing two types of laser beams. (b) has a focal point on the optical axis and converts the optical path of the light passing through the focal point into an optical path parallel to the optical axis; fc) an acousto-optic modulation element that deflects the first laser beam around the focal point and continuously changes the frequency of the deflected light; and (d) the acousto-optic modulation element. and a light mixing means for generating a composite light having a beat frequency due to the mutual interference by mutually interfering the first laser light and the second laser light deflected by the laser beam.

作用および発明の効果 このようにすれば、共通のレーザ光源から2分された一
方の第1レーザ光が音響光学変調素子により偏向され且
つ周波数変調されるとともに、偏向された第1レーザ光
の光路が光路変換素子の光軸と平行な光路に変換される
。これにより、上記第1レーザ光と上記共通のレーザ光
源から2分された他方の第2レーザ光との光路が互いに
角度を成すことなく平行な関係が保持されるので、光混
合手段において第1レーザ光と第2レーザ光とが好適に
混合され得て相互の干渉によるビート周波数が発生させ
られる。したがって、上記音響光学変調素子により第1
レーザ光の周波数を変化させることにより、所望のビー
ト周波数が得られるのである。
Operation and Effect of the Invention In this way, one of the first laser beams split into two from a common laser light source is deflected and frequency-modulated by the acousto-optic modulator, and the optical path of the deflected first laser beam is is converted into an optical path parallel to the optical axis of the optical path conversion element. As a result, the optical paths of the first laser beam and the other second laser beam divided into two from the common laser light source are maintained in a parallel relationship without forming an angle with each other. The laser beam and the second laser beam can be suitably mixed, and a beat frequency is generated due to mutual interference. Therefore, the acousto-optic modulator allows the first
By changing the frequency of the laser beam, a desired beat frequency can be obtained.

ここで、前記ビームスプリッタには、好適には、レーザ
光をP偏光およびS偏光に2分する偏光ビームスプリッ
タが用いられる。
Here, the beam splitter is preferably a polarizing beam splitter that splits the laser beam into P-polarized light and S-polarized light.

また、前記光路変換素子には、好適には、凸レンズ、放
物面鏡2球面鏡などが用いられる。
Moreover, a convex lens, a parabolic mirror, two spherical mirrors, etc. are preferably used for the optical path conversion element.

また、前記音響光学変調素子は、たとえば、音響光学効
果を有する透明基板と、その透明基板に表面弾性波を付
与し、その表面弾性波に対応して透明基板内に形成され
る屈折率の周期的な粗密部分により形成される回折格子
に基づいて光を回折させる超音波振動子とを備え、その
超音波振動子から付与される表面弾性波の周波数変化に
伴って回折される光の周波数をシフトさせるとともに、
格子定数の変化によって回折(偏向)角度も変化させる
。通常、上記音響光学変調素子による偏向光は、ブラッ
グ回折の一次回折光が利用される。
In addition, the acousto-optic modulator includes, for example, a transparent substrate having an acousto-optic effect, a surface acoustic wave applied to the transparent substrate, and a period of refractive index formed in the transparent substrate corresponding to the surface acoustic wave. It is equipped with an ultrasonic transducer that diffracts light based on a diffraction grating formed by dense and dense parts, and the frequency of the diffracted light is adjusted as the frequency of the surface acoustic wave applied from the ultrasonic transducer changes. Along with shifting,
The diffraction (deflection) angle is also changed by changing the lattice constant. Usually, the first-order diffracted light of Bragg diffraction is used as the polarized light by the acousto-optic modulation element.

また、前記光混合手段には、好適には、2本のレーザ光
を共通の光軸に略一致させることにより1本のレーザ光
とする偏光ビームスプリッタ、ハーフミラ−などが用い
られる。
The light mixing means preferably includes a polarizing beam splitter, a half mirror, etc., which converts two laser beams into one laser beam by substantially aligning them with a common optical axis.

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
EXAMPLE Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail based on the drawings.

第1図において、レーザ光源10から放射されたレーザ
光は偏光ビームスプリンタ12において入射面に平行な
P偏光Lpと入射面に垂直なS偏光Lsとに2分される
。この入射面とは、入射光線、入射点の面法線、反射光
線若しくは屈折光線を含む平面である。偏光ビームスプ
リッタ12を透過したP偏光しいは第1音響光学変調素
子14に入射させられる。第1音響光学変調素子14は
、音響光学効果を有する透明基板16と、この透明基板
16に表面弾性波を付与し、その表面弾性波に対応して
透明基板16内に形成される屈折率の周期的な粗密部分
により構成される回折格子に基づいて光を回折させる超
音波振動子18とを備えている。周波数コントローラ7
0は、設定器71の設定値に応答して、上記超音波振動
子18へ高周波駆動信号を供給するための発振器72の
発振周波数を変更し、超音波振動子18から付与される
表面弾性波の周波数を変化させてP偏光L9の周波数を
シフトさせるとともに、回折格子定数の変化によってP
偏光り、の回折(偏向)角度も変化させる。
In FIG. 1, a laser beam emitted from a laser light source 10 is split into two by a polarization beam splitter 12 into P-polarized light Lp parallel to the plane of incidence and S-polarized light Ls perpendicular to the plane of incidence. This plane of incidence is a plane that includes the incident ray, the surface normal of the point of incidence, the reflected ray, or the refracted ray. The P-polarized light transmitted through the polarization beam splitter 12 or is made incident on the first acousto-optic modulation element 14 . The first acousto-optic modulator 14 includes a transparent substrate 16 having an acousto-optic effect, a surface acoustic wave applied to the transparent substrate 16, and a refractive index formed in the transparent substrate 16 in response to the surface acoustic wave. It includes an ultrasonic transducer 18 that diffracts light based on a diffraction grating made up of periodic dense and dense parts. Frequency controller 7
0 changes the oscillation frequency of the oscillator 72 for supplying a high-frequency drive signal to the ultrasonic transducer 18 in response to the setting value of the setting device 71, and generates a surface acoustic wave applied from the ultrasonic transducer 18. The frequency of P-polarized light L9 is shifted by changing the frequency of P-polarized light L9, and the P-polarized light L9 is shifted by changing the
It also changes the diffraction (deflection) angle of the polarized light.

前記偏光ビームスプリッタ12により反射されたS偏光
り、は、ミラー20.21、および22によって反射さ
れることにより第2音響光学変調素子24に入射させら
れる。第2音響光学変調素子24は、第1音響光学変調
素子14と同様に、音響光学効果を有する透明基板26
と、この透明基板26に表面弾性波を付与し、その表面
弾性波に対応して透明基板26内に形成される屈折率の
周期的な粗密部分により構成される回折格子に基づいて
光を回折させる超音波振動子28とを備えている。周波
数コントローラ74は、設定器75の設定値に応答して
、上記超音波振動子28へ高周波駆動信号を供給するた
めの発振器76の発振周波数を変更し、超音波振動子2
8から付与される表面弾性波の周波数を変化させてS偏
光り、の周波数をシフトさせるとともに、回折格子定数
の変化によってS偏光り、の回折(偏向)角度も変゛化
させる。
The S-polarized light reflected by the polarization beam splitter 12 is reflected by mirrors 20, 21 and 22, and is made incident on the second acousto-optic modulator 24. Like the first acousto-optic modulator 14, the second acousto-optic modulator 24 includes a transparent substrate 26 having an acousto-optic effect.
Then, a surface acoustic wave is applied to this transparent substrate 26, and light is diffracted based on a diffraction grating formed in the transparent substrate 26 corresponding to the surface acoustic wave, which is made up of periodic dense and dense parts of the refractive index. The ultrasonic transducer 28 is equipped with an ultrasonic transducer 28 for causing The frequency controller 74 changes the oscillation frequency of an oscillator 76 for supplying a high-frequency drive signal to the ultrasonic transducer 28 in response to the setting value of the setting device 75, and
By changing the frequency of the surface acoustic wave applied from 8, the frequency of the S-polarized light is shifted, and the diffraction (deflection) angle of the S-polarized light is also changed by changing the diffraction grating constant.

本実施例では、上記第1音響光学変調素子14の出射点
S、と第2音響光学変調素子24の出射点S2とが、本
実施例の光路変換素子として機能する凸レンズ30の光
軸に上に位置し且つ凸レンズ30の焦点とそれぞれ一敗
するように、第1音響光学変調素子14および第2音響
光学変調素子24の相対位置が凸レンズ30に対して決
定されている。上記凸レンズ30は、第1音響光学変調
素子14の出射点S、および第2音響光学変調素子24
の出射点S2からマスク32および34を通して入射す
るP偏光り、およびS偏光り、をそれらの偏向角度に拘
わらず光軸Kに平行な光路に変換する。上記マスク32
および34は、第1音響光学変調素子14および第2音
響光学変調素子24の一次回折光をそれぞれ選択的に通
過させるためのものである。
In this embodiment, the emission point S of the first acousto-optic modulation element 14 and the emission point S2 of the second acousto-optic modulation element 24 are located above the optical axis of the convex lens 30 functioning as the optical path conversion element of this embodiment. The relative positions of the first acousto-optic modulation element 14 and the second acousto-optic modulation element 24 are determined with respect to the convex lens 30 so that the first acousto-optic modulation element 14 and the second acousto-optic modulation element 24 are located at the focal point of the convex lens 30 . The convex lens 30 is located at the exit point S of the first acousto-optic modulator 14 and the second acousto-optic modulator 24.
P-polarized light and S-polarized light incident from the emission point S2 through the masks 32 and 34 are converted into optical paths parallel to the optical axis K, regardless of their polarization angles. The above mask 32
and 34 are for selectively passing the first-order diffracted light of the first acousto-optic modulator 14 and the second acousto-optic modulator 24, respectively.

凸レンズ30により光軸Kに平行な光路に変換されたP
偏光り、は、ミラー36により反射されてビームスプリ
ッタ38へX方向から入射され、そこで透過且つ直進し
て次のビームスプリンタ40へ入射するビームと直角方
向へ反射されてX方向に沿って外部へ出力されるビーム
とに分割される。また、凸しン、ズ30により光軸Kに
平行な光路に変換されたS偏光り、は、ミラー42およ
び43により反射されてビームスプリンタ38へX方向
から入射される。このS偏光り、も、ビームスプリンタ
38において直進してX方向に沿って外部へ出力される
ビームと直角方向へ反射されて次のビームスプリッタ4
0へX方向から入射するビームとに分割される。
P converted into an optical path parallel to the optical axis K by the convex lens 30
The polarized light is reflected by the mirror 36 and enters the beam splitter 38 from the X direction, where it is transmitted, goes straight, is reflected in a direction perpendicular to the beam that enters the next beam splitter 40, and goes outside along the X direction. The output beam is split into two. Further, the S-polarized light, which is converted into an optical path parallel to the optical axis K by the convex lens 30, is reflected by mirrors 42 and 43 and enters the beam splinter 38 from the X direction. This S-polarized light is also reflected in a direction perpendicular to the beam that travels straight through the beam splitter 38 and is output to the outside along the X direction, and is reflected to the next beam splitter 4.
0 and a beam incident from the X direction.

上記のようにビームスプリッタ40へ入射されたP偏光
り、およびS偏光L3は、それぞれX方向およびX方向
へ分割されるが、X方向へ出射されたP偏光Ll、およ
びS偏光L8の内、S偏光Lsのみが偏光子45を通過
して光センサ44へ到達し、そこで検出される。ビーム
スプリンタ40からX方向へ出射されたP偏光り、およ
びS偏光り。
As described above, the P-polarized light and the S-polarized light L3 incident on the beam splitter 40 are split into the X direction and the Only the S-polarized light Ls passes through the polarizer 45 and reaches the optical sensor 44, where it is detected. P-polarized light and S-polarized light emitted from the beam splinter 40 in the X direction.

は共に光センサ46により検出される。そして、上記ビ
ームスプリッタ38.40、偏光子45、光センサ44
.46は、それらの相対位置が変化しないように、X方
向駆動モータ48によりX方向へ移動させられ且つY方
向駆動モータ50によりX方向へ移動させられるX−Y
テーブル52上に固定されている。ここで、上記ビーム
スプリッタ38.40は所謂ハーフミラ−として知られ
るものであって、入射光の略半分の光量の光を反射する
とともに残りの光量の光を透過させる。
Both are detected by the optical sensor 46. Then, the beam splitter 38, 40, polarizer 45, optical sensor 44
.. 46 is an X-Y motor which is moved in the X direction by an X direction drive motor 48 and moved in the X direction by a Y direction drive motor 50 so that their relative positions do not change.
It is fixed on the table 52. Here, the beam splitters 38 and 40 are known as so-called half mirrors, and reflect approximately half the amount of light of the incident light while transmitting the remaining amount of light.

偏光子45を通過したS偏光り、を検出するための光セ
ンサ44の受光面には、第2図に示すように、入射する
S偏光り、のX方向のずれを検出するための一対の検出
部54および56が所定路1ifI離隔した状態で設け
られている。また、光センサ46の受光面にも、第3図
に示すように、入射するP偏光り、およびS偏光L8の
X方向のずれを検出するための一対の検出部58および
60が設けられている。
As shown in FIG. 2, the light-receiving surface of the optical sensor 44 for detecting the S-polarized light that has passed through the polarizer 45 has a pair of sensors for detecting the deviation of the incident S-polarized light in the X direction. Detectors 54 and 56 are provided separated by a predetermined distance 1ifI. Further, as shown in FIG. 3, the light receiving surface of the optical sensor 46 is also provided with a pair of detection sections 58 and 60 for detecting the deviation of the incident P-polarized light and the S-polarized light L8 in the X direction. There is.

上記光センサ44内の検出部54および56から出力さ
れた信号は差動増幅器62により差動増幅され、モータ
駆動回路64は差動増幅器62からの信号が小さくなる
方向へX−Yテーブル52を移動させるための駆動信号
をY方向駆動モータ50へ供給する。このため、何等か
の原因で第4図に示すようにS偏光L3の中心がずれた
場合には、X−Yテーブル52が自動的にX方向へ移動
させられて、第2図に示すようにS偏光L1の中心が光
センサ44の中心、すなわちその検出部54および56
間に常時位置させられる。これにより、S偏光り、の中
心がビームスプリッタ38および40の中央を通過させ
られるとともに、第3図および第5図に示すように光セ
ンサ46の中心に受けられる。
The signals output from the detection units 54 and 56 in the optical sensor 44 are differentially amplified by the differential amplifier 62, and the motor drive circuit 64 moves the X-Y table 52 in the direction where the signal from the differential amplifier 62 becomes smaller. A drive signal for movement is supplied to the Y-direction drive motor 50. Therefore, if the center of the S-polarized light L3 shifts for some reason as shown in FIG. 4, the X-Y table 52 is automatically moved in the , the center of the S-polarized light L1 is the center of the optical sensor 44, that is, its detection parts 54 and 56.
It is always located in between. This causes the center of the S-polarized light to pass through the center of beam splitters 38 and 40 and to be received at the center of optical sensor 46, as shown in FIGS. 3 and 5.

また、光センサ46内の検出部58および60から出力
された信号は差動増幅器66により差動増幅され、モー
タ駆動回路64は差動増幅器66からの信号が小さくな
る方向へX−Yテーブル52を移動させるための駆動信
号をX方向駆動モータ48へ供給する。これにより、前
記第1音響光学変調素子14においてP偏光り、の周波
数が変化させられるに伴って光センサ46における受光
位置が第5図に示すように変化すると、X−Yテーブル
52が自動的にX方向へ移動させられて、第3図に示す
ようにP偏光り、の中心が光センサ46の中心、すなわ
ちその検出部58および60間に位置させられる。これ
により、ビームスプリンタ3日からマスク68を通して
外部へ出力されるS偏光L3およびP偏光Lpの光軸が
一致させられて混合されるので、それらS偏光り、およ
びP偏光L9の周波数差に対応したビート周波数を有す
る光が出力される。本実施例では、ビームスプリッタ3
8が2種類のレーザ光であるS偏光り。
Further, the signals output from the detection units 58 and 60 in the optical sensor 46 are differentially amplified by the differential amplifier 66, and the motor drive circuit 64 moves the X-Y table 52 in the direction in which the signal from the differential amplifier 66 becomes smaller. A drive signal for moving the is supplied to the X-direction drive motor 48. As a result, when the frequency of the P-polarized light is changed in the first acousto-optic modulator 14 and the light receiving position in the optical sensor 46 changes as shown in FIG. 5, the X-Y table 52 is automatically moved. is moved in the X direction so that the center of the P-polarized light is located at the center of the optical sensor 46, that is, between its detection portions 58 and 60, as shown in FIG. As a result, the optical axes of the S-polarized light L3 and the P-polarized light Lp output from the beam splinter 3 to the outside through the mask 68 are matched and mixed, so the frequency difference between the S-polarized light and the P-polarized light L9 is accommodated. Light having a beat frequency is output. In this embodiment, the beam splitter 3
8 is S-polarized light, which is two types of laser light.

およびP偏光り、を混合する光混合手段として機能する
。なお、第2図、第3図、第4図、および第5図におい
て、実線にて描かれた円はS偏光り。
and P-polarized light. In addition, in FIGS. 2, 3, 4, and 5, the circles drawn with solid lines represent S-polarized light.

のビームスポットを、破線にて描かれた円はP偏光り、
のビームスポットをそれぞれ示している。
The circle drawn with a broken line indicates the beam spot of P-polarized light,
The beam spots are shown respectively.

以下、本実施例の作動を説明する。The operation of this embodiment will be explained below.

所望のビート周波数を得るために、たとえば第2音響光
学変調素子24におけるS偏光り、の偏向角度を一定と
する一方、設定器71における設定値を手動操作若しく
は自動操作に従って変化させることにより発振器72の
発振周波数を変化させると、第1音響光学変調素子14
におけるP偏光り、の周波数が変化させられるとともに
その偏向角度も変化させられて、第1図の破線に示す光
路となる。P偏光り、の光路は、凸レンズ30を通過す
ることにより、偏向角度のずれから光軸にと平行なずれ
に変換されるので、S偏光り、の光路に対して平行なず
れが形成される。このようにしてP偏光L2のS偏光り
、に対するずれが形成されると、たとえば第5図に示す
ようにP偏光り。
In order to obtain a desired beat frequency, for example, the deflection angle of the S-polarized light in the second acousto-optic modulation element 24 is kept constant, while the setting value in the setting device 71 is changed according to manual or automatic operation, so that the oscillator 72 When the oscillation frequency of the first acousto-optic modulator 14 is changed,
The frequency of the P-polarized light is changed, and the deflection angle thereof is also changed, resulting in an optical path shown by the broken line in FIG. The optical path of the P-polarized light is converted from a deflection angle deviation to a deviation parallel to the optical axis by passing through the convex lens 30, so that a deviation parallel to the optical path of the S-polarized light is formed. . When the P-polarized light L2 is shifted from the S-polarized light in this way, the P-polarized light becomes P-polarized as shown in FIG. 5, for example.

がS偏光り、に対してずれた状態で光センサ46に受け
られる。このため、P偏光LI、のスポットが光センサ
46の中心に位置するように、換言すればP偏光L2の
スポットが光センサ46の中心に位置させられているS
偏光L8のスポットと一致するように、X−Yテーブル
52がX方向へ自動的に移動させられる。これにより、
ビームスプリッタ38から外部へ出力されるP偏光L9
およびS偏光り、の光路が一致させられて、それらが好
適に混合され、P偏光り、およびS偏光り、の周波数差
に対応したビート周波数を有する光が出力される。
The light is S-polarized and is received by the optical sensor 46 in a state shifted from the S-polarized light. Therefore, the spot of the P-polarized light LI is located at the center of the optical sensor 46, in other words, the spot of the P-polarized light L2 is located at the center of the optical sensor 46.
The X-Y table 52 is automatically moved in the X direction so as to match the spot of the polarized light L8. This results in
P-polarized light L9 output from the beam splitter 38 to the outside
The optical paths of the P-polarized light and the S-polarized light are matched, and they are suitably mixed to output light having a beat frequency corresponding to the frequency difference between the P-polarized light and the S-polarized light.

上述のように、本実施例によれば、共通のレーザ光源1
0から2分されたP偏光り、、およびS偏光L8の内、
P偏光り、が第1音響光学変調素子14により偏向され
且つ周波数変調されるが、このP偏光り、は凸レンズ3
0により最終的にS偏光り、と平行な光路に変換される
。これにより、P偏光LPおよびS偏光L8の光路は互
いに角度を成すことなく平行な関係が保持されるので、
ビームスプリッタ38以後においてP偏光LPおよびS
偏光り、が好適に混合されて相互の干渉によるビート周
波数が発生させられる。すなわち、第1音響変調素子1
4における振動子18の振動周波数を変化させることに
よりP偏光り、の周波数が変化させられると、P偏光り
、およびS偏光り。
As described above, according to this embodiment, the common laser light source 1
Of the P polarized light divided into two from 0, and the S polarized light L8,
The P-polarized light is deflected and frequency-modulated by the first acousto-optic modulator 14, and this P-polarized light is
0, the light is finally S-polarized and converted into an optical path parallel to the S-polarized light. As a result, the optical paths of the P-polarized light LP and the S-polarized light L8 are maintained in a parallel relationship without forming an angle with each other.
After the beam splitter 38, P polarized light LP and S
The polarized lights are suitably mixed to generate a beat frequency due to mutual interference. That is, the first acoustic modulation element 1
When the frequency of P-polarized light is changed by changing the vibration frequency of the vibrator 18 in 4, P-polarized light and S-polarized light are generated.

間のビート周波数が所望の値に連続的に変化させられる
のである。また、設定器71の設定値を不連続な値に設
定すれば、上記ビート周波数が不連続に変化させられる
The beat frequency in between can be continuously changed to a desired value. Furthermore, by setting the set value of the setter 71 to a discontinuous value, the beat frequency can be changed discontinuously.

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実
施例において前述の実施例と共通する部分には同一の符
号を付して説明を省略する。
Next, another embodiment of the present invention will be described. Note that in the following embodiments, parts common to those in the above-described embodiments are designated by the same reference numerals, and explanations thereof will be omitted.

第6図において、偏光ビームスプリッタ12において反
射されたS偏光り、はミラー20.21、および43を
経て、音響光学変調素子を通ることなくビームスプリッ
タ38へX方向から入射させられる。X方向駆動モータ
48によりX方向のみへ駆動されるXテーブル80には
、上記ビームスプリッタ38および光センサ46が取り
付けられており、ビームスプリッタ38からy方向へ出
射されたP偏光LpおよびS偏光L3が光センサ46に
より受けられる。通常、光センサ46の中心部にはXテ
ーブル80の移動位置に拘わらすS偏光り、が受けられ
るようにビームスプリッタ38および光センサ46が配
置されており、モータ駆動回路64は、第3図に示すよ
うに、光センサ46に受けられたP偏光LPがS偏光L
3と一致するようにXテーブル80の移動位置を調節す
る。
In FIG. 6, the S-polarized light reflected by the polarizing beam splitter 12 passes through mirrors 20, 21 and 43, and is incident on the beam splitter 38 from the X direction without passing through the acousto-optic modulator. The beam splitter 38 and the optical sensor 46 are attached to the X table 80 which is driven only in the X direction by the X direction drive motor 48, and the P polarized light Lp and the S polarized light L3 emitted from the beam splitter 38 in the y direction. is received by the optical sensor 46. Normally, the beam splitter 38 and the optical sensor 46 are arranged in the center of the optical sensor 46 so as to receive S-polarized light regardless of the moving position of the X table 80, and the motor drive circuit 64 is connected to the As shown in , the P polarized light LP received by the optical sensor 46 becomes the S polarized light
Adjust the moving position of the X table 80 so that it matches 3.

これにより、ビームスプリッタ38からX方向に沿って
外部へ出射されたP偏光LPおよびS偏光り、が好適に
混合され、両者の周波数差に対応したビート周波数が得
られる。したがって、前述のように、設定器71により
第1音響光学変調素子14におけるP偏光り、の周波数
が変化させられることにより、上記ビート周波数が連続
的に変化させられるのである。
As a result, the P-polarized light LP and the S-polarized light emitted from the beam splitter 38 to the outside along the X direction are suitably mixed, and a beat frequency corresponding to the frequency difference between the two is obtained. Therefore, as described above, by changing the frequency of the P-polarized light in the first acousto-optic modulation element 14 by the setter 71, the beat frequency is continuously changed.

また、第7図に示すように、光路変換素子として放物面
鏡90が用いられてもよい。すなわち、偏光ビームスプ
リッタ12により2分されたP偏光LpおよびS偏光L
1は、第1音響光学変調素子14および第2音響光学変
調素子24へそれぞれ入射させられる。第1音響光学変
調素子14の出射点S1は上記放物面鏡90の焦点に位
置させられており、第1音響光学変調素子14において
偏向されたP偏光り、がその偏向角度に拘わらず放物面
鏡90の光軸にと平行な光路に変換されるとともに、ビ
ームスプリッタ38へX方向から入射させられる。この
ようにしてビームスプリッタ38へ入射させられたP偏
光Ll、は、それを透過することによりX方向に沿って
外部へ出射されるビームと、y方向へ反射されて光セン
サ44に受光されるビームとに2分される。一方、第2
音響光学変調素子24から出射されたS偏光り、は、y
方向からビームスプリンタ38へ入射させられ、それに
よりX方向へ反射されて外部へ出射されるビームと、そ
れをy方向へ透過して光センサ44に受光されるビーム
とに2分される。
Furthermore, as shown in FIG. 7, a parabolic mirror 90 may be used as the optical path conversion element. That is, the P polarized light Lp and the S polarized light L divided into two by the polarizing beam splitter 12
1 is made incident on the first acousto-optic modulation element 14 and the second acousto-optic modulation element 24, respectively. The emission point S1 of the first acousto-optic modulator 14 is located at the focal point of the parabolic mirror 90, and the P-polarized light deflected by the first acousto-optic modulator 14 is radiated regardless of its deflection angle. The light is converted into an optical path parallel to the optical axis of the object mirror 90, and is incident on the beam splitter 38 from the X direction. The P-polarized light Ll incident on the beam splitter 38 in this manner is transmitted through it and emitted to the outside along the X direction, and is reflected in the y direction and received by the optical sensor 44. It is divided into two beams. On the other hand, the second
The S-polarized light emitted from the acousto-optic modulator 24 is y
The beam enters the beam splinter 38 from this direction, and is divided into two beams: a beam that is reflected in the X direction and emitted to the outside, and a beam that is transmitted in the Y direction and received by the optical sensor 44.

Y方向駆動モータ50によりX方向のみへ駆動されるY
テーブル92には、上記ビームスプリッタ38および光
センサ44が取り付けられており、ビームスプリッタ3
8からX方向へ出射されたP偏光LPおよびS偏光L8
が光センサ44により受けられる。通常、光センサ44
の中心部にはYテーブル92の移動位置に拘わらすS偏
光り、が受けられるようにビームスプリッタ38および
光センサ44が配置されており、モータ駆動回路64は
、第3図に示すように、光センサ44に受けられたP偏
光り、がS偏光り、と一致するようにYテーブル92の
移動位置を調節する。これにより、ビームスプリンタ3
8からX方向に沿って外部へ出射されたP偏光り、およ
びS偏光り、が好適に混合され、両者の周波数差に対応
したビート周波数が得られ′る。したがって、本実施例
においても、前述のように、設定器71により第1音響
光学変調素子14におけるP偏光L9の周波数が変化さ
せられることにより、上記ビート周波数が連続的に変化
させられるのである。
Y driven only in the X direction by the Y direction drive motor 50
The beam splitter 38 and the optical sensor 44 are attached to the table 92, and the beam splitter 38 and the optical sensor 44 are attached to the table 92.
P polarized light LP and S polarized light L8 emitted from 8 in the X direction
is received by the optical sensor 44. Usually, the optical sensor 44
A beam splitter 38 and an optical sensor 44 are arranged at the center of the Y-table 92 so as to receive S-polarized light regardless of the moving position of the Y-table 92, and the motor drive circuit 64 operates as shown in FIG. The moving position of the Y table 92 is adjusted so that the P-polarized light received by the optical sensor 44 coincides with the S-polarized light. As a result, beam splinter 3
P-polarized light and S-polarized light emitted from 8 to the outside along the X direction are suitably mixed, and a beat frequency corresponding to the frequency difference between the two is obtained. Therefore, in this embodiment as well, the beat frequency is continuously changed by changing the frequency of the P-polarized light L9 in the first acousto-optic modulation element 14 by the setter 71, as described above.

以上、本発明の一実施例を示す図面に基づいて詳細に説
明したが、本発明はその他の態様においても適用される
Although one embodiment of the present invention has been described above in detail based on the drawings, the present invention can also be applied to other aspects.

たとえば、前述の第1図の実施例において、第1音響光
学変調素子14におけるP偏光Lpの偏向角度を一定と
し、第2音響光学変調素子24におけるS偏光L8の周
波数および偏向角度を設定器75により変化させても、
P偏光LpおよびS偏光L8間のビート周波数を連続的
に変化させることができる。この場合には、X−Yテー
ブル52がX方向へ自動的に移動させられることにより
、ビームスプリッタ38から外部へ出力されるP偏光り
、およびS偏光り、の光軸が一致させられる。
For example, in the embodiment shown in FIG. 1, the deflection angle of the P-polarized light Lp in the first acousto-optic modulator 14 is constant, and the frequency and deflection angle of the S-polarized light L8 in the second acousto-optic modulator 24 are set by the setter 75. Even if changed by
The beat frequency between the P polarized light Lp and the S polarized light L8 can be changed continuously. In this case, by automatically moving the X-Y table 52 in the X direction, the optical axes of the P-polarized light and the S-polarized light output from the beam splitter 38 to the outside are made to coincide.

また、ビート周波数を連続的に変化させるために、上記
第1音響光学変調素子14におけるP偏光L2の偏向角
度と第2音響光学変調素子24におけるS偏光L1の偏
向角度とを同時に変化させてもよいのである。
Furthermore, in order to continuously change the beat frequency, the deflection angle of the P-polarized light L2 in the first acousto-optic modulation element 14 and the deflection angle of the S-polarized light L1 in the second acousto-optic modulation element 24 may be changed simultaneously. It's good.

また、第7図の実施例において、第2音響光学変調素子
24から出射されたP偏光り、を放物面鏡30に対向し
て新たに設けた他の放物面鏡により光軸Kに平行な光路
に変換し、その後にビームスプリッタ38へ°入射させ
てもよいのである。また、第2音響光学変調素子24が
除去されても差支えない。さらに、放物面鏡30に替え
て球面鏡などが用いられても良い。
In the embodiment shown in FIG. 7, the P-polarized light emitted from the second acousto-optic modulator 24 is directed to the optical axis K by another parabolic mirror newly provided opposite the parabolic mirror 30. It is also possible to convert the light into a parallel optical path and then make it incident on the beam splitter 38. Further, the second acousto-optic modulator 24 may be removed. Furthermore, a spherical mirror or the like may be used instead of the parabolic mirror 30.

また、前述の実施例では、ビームスプリッタ38がX−
Yテーブル52、Xテーブル80.Yテーブル92に取
り付けられて、ビームスプリッタ38から外部へ出力さ
れるP偏光り、およびS偏光L8の光軸が完全に一致さ
せられるように構成されているが、たとえば、第1図の
第1音響光学変調素子14におけるP偏光り、の偏向角
変化が僅かである場合にはビームスプリッタ38が位置
固定に設けられていても連続的に変化するビート周波数
が得られるのである。
Furthermore, in the embodiment described above, the beam splitter 38 is
Y table 52, X table 80. It is attached to the Y table 92 and is configured so that the optical axes of the P-polarized light and the S-polarized light L8 outputted from the beam splitter 38 to the outside are completely aligned. If the change in the deflection angle of the P-polarized light in the acousto-optic modulator 14 is slight, a continuously changing beat frequency can be obtained even if the beam splitter 38 is provided in a fixed position.

また、前述の実施例において、レーザ光源10から出力
されたレーザ光を2分するために偏光ビームスプリッタ
12が用いられているが、所謂ハーフミラ−などにより
構成されるものであっても良いのである。
Further, in the above-mentioned embodiment, the polarizing beam splitter 12 is used to split the laser beam output from the laser light source 10 into two, but the polarizing beam splitter 12 may be configured by a so-called half mirror or the like. .

また、前述の実施例において、必要に応じて、光路が変
更されても良く、また他の光学素子が適宜設けられても
差支えない。
Furthermore, in the embodiments described above, the optical path may be changed as necessary, and other optical elements may be provided as appropriate.

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその精神を逸脱しない範囲で種々変更が加え
られ得るものである。
Note that the above-mentioned embodiment is merely one embodiment of the present invention, and various modifications may be made to the present invention without departing from the spirit thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の構成を説明する図である。 第2図、第3図、第4図、および第5図は第1図の光セ
ンサにおける検出部の構成および受光状態をそれぞれ説
明する図である。第6図および第7図は、本発明の他の
実施例における第1図にそれぞれ相当する図である。第
8図は従来の光周波数シフタを説明する図である。 10:レーザ光源 12:偏光ビームスプリッタ(ビームスプリッタ)14
:第1音響光学変調素子(音響光学変調素子)24:第
2音響光学変調素子(音響光学変調素子)30:凸レン
ズ(光路変換素子) 38:ビームスプリッタ(光混合手段)90:放物面鏡
(光路変換素子) 第1図 第2図      第38 第4図 S 第6図 フn
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4, and FIG. 5 are diagrams each illustrating the configuration and light receiving state of the detection section in the optical sensor of FIG. 1. 6 and 7 are diagrams corresponding to FIG. 1 in other embodiments of the present invention, respectively. FIG. 8 is a diagram illustrating a conventional optical frequency shifter. 10: Laser light source 12: Polarizing beam splitter (beam splitter) 14
: First acousto-optic modulator (acousto-optic modulator) 24: Second acousto-optic modulator (acousto-optic modulator) 30: Convex lens (optical path conversion element) 38: Beam splitter (light mixing means) 90: Parabolic mirror (Optical path conversion element) Fig. 1 Fig. 2 Fig. 38 Fig. 4 S Fig. 6 Fn

Claims (1)

【特許請求の範囲】 2種類のレーザ光を混合することにより得られる該レー
ザ光の周波数差に対応した低いビート周波数を変化させ
るための光周波数シフタであって、レーザ光源から出力
されたレーザ光を第1レーザ光および第2レーザ光に2
分するビームスプリッタと、 光軸上に焦点を有し、該焦点を通る光の光路を該光軸に
平行な光路に変換する光路変換素子と、前記第1レーザ
光を前記焦点を中心として偏向させるとともに、偏向さ
せられた光の周波数を連続的に変化させる音響光学変調
素子と、 該音響光学変調素子により偏向された第1レーザ光と前
記第2レーザ光とを相互干渉させることにより、その相
互干渉によるビート周波数を備えた合成光を発生させる
光混合手段と、 を含むことを特徴とする光周波数シフタ。
[Claims] An optical frequency shifter for changing a low beat frequency corresponding to a frequency difference between two types of laser beams obtained by mixing two types of laser beams, the laser beam output from a laser light source. 2 to the first laser beam and the second laser beam
a beam splitter that has a focal point on the optical axis and converts an optical path of light passing through the focal point into an optical path parallel to the optical axis; and a beam splitter that deflects the first laser beam around the focal point. an acousto-optic modulator that simultaneously changes the frequency of the deflected light; and a first laser beam deflected by the acousto-optic modulator and the second laser beam that mutually interfere with each other. An optical frequency shifter comprising: an optical mixing means for generating a composite light having a beat frequency due to mutual interference; and an optical frequency shifter.
JP3656187A 1987-02-19 1987-02-19 Optical frequency shifter Pending JPS63202725A (en)

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