JPS63503173A - 光学的無線周波数位相等化方法及び装置 - Google Patents

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】 光学的無線周波数位相等化方法及び装置４豆立豆■ 本発明は位相等化回路に関し、詳しくいうと無線周波数信号に適した光学的回路 に関する。

Ｊ１立ＩＪ 媒体中を伝播する無線周波数信号は一般に非直線位相特性となる、即ち位相が周 波数によって非直線的に変化する。そのように伝播された信号は、特別の処理を しないと、劣化した信号として検出される。

従来技術においては無線周波数信号の異なる周波数成分に異なる遅延を導入する タップ付遅延線（ディジタル及びアナログの両方）を広く利用しており、これら 周波数成分は、伝播された信号の位相ずれを補償するために遅延線の出力におい て加えられ、この補償された信号を伝播する前の信号に類似させるようにしてい る。その結果、元の入力信号の情報内容が保持できる。

このような従来技術の装置は長年にわたり満足に使用されているけれど、これら 装置はディジタル電子回路によって処理できる周波数の数及び等化が達成される 速度において厳しい制限がある。

の　な； 本発明は並列動作で多数の個々の周波数に対する等化経路を提供することによっ てコヒーレントな光学的処理を利用して無線周波数信号の位相等化補正を行なう ものである０本発明によれば、何千（無数）の別個の周波数が処理できる。後述 するように、本発明は従来技術の回路では不可能であった各周波数に対する固定 の又は可変の位相制御を可能にする。

伝播された歪みのある信号の音響光学的処理の後、位相制御アレイが光学信号の フーリエ面に導入される。このアレイは電気的に変更される複屈折を有する個々 の構成素子から構成されており、各素子と関連した特定の周波数の位相を対応的 に変更する。補正された光学信号は光ミキサで光電変換を受け、その結果伝播に より位相歪みが導入される前の入力信号に対応する位相等化された補正信号が得 られる。

の　な： 本発明の上述の目的及び利点は添付図面を参照しての以下の説明から明瞭に理解 されよう。

第１図は本発明の概念を達成するための電気光学装置の概略構成を示す平面図で ある。

第２図は本発明において使用される位相制御アレイの一部分の概略図である。

の　なル −ザビームＩＯは伝播の結果として既に歪んでいる変調無線周波数（ＲＦ）信号 １４に対する光学的キャリヤ信号として働く、ビーム１０及び無線周波数信号１ ４は、例えばＩ　ＳＯＭＥＴコーポレイションによって製造された形式のもので よい通常の音響光学変調器１２に導入され、変調された音響場（物体）１６が変 調器１２によって形成される。

フーリエ面２２がフーリエレンズ１８と逆フーリエレンズ２０との間に生じる。

このフーリエ面２２に位相制御アレイ２３を配することによって本発明の位相等 化能力が実現できる。詳しくいうと、フーリエ面２２に物体１６の空間周波数分 布が存在し、マルチ光学素子の位相制御アレイ２３をこの空間周波数分布と共面 関係に配置することによって空間的に分布している物体１６の各周波数成分が位 相の変更を受け、その結果位相の等化された光学信号が得られる。かくして、今 説明するように、アレイの素子は物体１６の各周波数成分において所望の位相制 御を行なう。

位相制御アレイ２３を十分に理解するために、マルチ素子の電気光学装置が例示 されている第２図を参照する０個々の素子は対応する空間的に分布する周波数成 分Ｆ、−Ｆ、、によって概略的に指示されている。簡単にするために、少数の周 波数成分のみが示されている。しかしながら２本発明は代表的には千又はそれ以 上の多数の周波数成分を意図するものであるということを理解すべきである。適 当な電気光学装置としてＰＬＺＴ、液晶、カーセル、ボッケルセル５フアラデー セル、等がある。

アレイ中の各素子の目的は空間的に分布された周波数成分の光学的経路長をフー リエ面２２において変えることであり、各素子の複屈折が、各周波数成分がフー リエ面２２を通過するときに各周波数・成分の位相を等化する態様で各素子の光 学的経路長を変更するために、必要に応じて変えられる。その結果、逆フーリエ レンズ２０の右側に位置する像２４の位相は歪んだ物体１６に関して位相が等化 される。

等化された像２４は通常の半銅鏡（ハーフミラ−）でよい結合器２６によって処 理される。レーザ局部発振器ビーム２８が結合器２６に対する第２の光学入力で あり、光学的ヘテロダイン又はダウン変換を行ない、かくして位相等化された像 ２４を形成する。この像２４は輝度感知２乗則光検出器３０に当たり、補正され た位相等化像２４が光検出器３０の出力３２の補正された無線周波数信号に変換 される。その結果、出力３２の無線周波数信号は位相の補正された歪みのない信 号であり、これは第１図の等化回路に供給される前に伝播によって歪んだ元の電 気信号に類似する。

アレイ２３の各素子で生じる移相はカーセル、ボッケルセル及び液晶装置の場合 のように連続的に変化させることも、或はファラデーセルの場合のように個々に 変化させることもできるということを指摘しておく、各セル中で生じる移相の量 は基本的形式において基準電圧が供給される分圧器２１に類似する装置によって 制御される。参照番号１９（第２図）によって総括的に指示する分圧器からの個 々の出力はアレイ２３の各素子によって達成されるべき所望の移相に対応する程 度にアレイの各素子を駆動する。

結合器２６に対する第２の光学入力となるレーザ局部発振器ビーム２８はレーザ ビーム１０から発生される。

この局部発振器ビームは位相制御アレイ２３を通る信号経路に関連して開示した のと同様の態様で位相制御できる。これはマルチ光学素子位相制御アレイ２３と 構成が類似する第２の位相制御アレイ３３を含むことによって行なわれる。第１ のアレイ２３の場合のように、第２の位相制御アレイ３３はレーザビーム１０の 位相をアレイの各素子に当たるときに変更する。レンズ３６はミラー３５によっ て反射させるために位相の変更されたビームを収束し、局部発振器ビーム２８を 形成する。実際には、このビームは位相制御アレイ２３の結果として物体１６に 対する位相の変更に対応する位相変更された部分より構成される。

位相変更された局部発振器ビームを含むことは必須ではない、しかし、両アレイ ２３及び３３を利用することにより広範囲の適用例で歪んだ伝播された無線周波 数信号の位相の補正を行なうために並列で及び、或はタンデム（縦続）で有効に 動作させることができる。

本発明によれば、位相の補正は次の３つのモードで達成できる。即ち、■３位相 制御アレイ２３の利用とアレイ３３を通じての位相制御を受けない局部発振器ビ ーム２８の利用、２．アレイ３３の利用によるかつフーリエ面２２の位相制御ア レイ２３を利用しない局部発振器ビーム２８の位相制御、３３位相制御アレイ２ ３及び３３の利用、である。

基本的な局部発振器の位相制御の度合は、位相制御アレイ２３を駆動する分圧器 出力１９に関連して前に記載したのと同じ態様で、分圧器出力１９°によって決 定される。

本発明は単一経路の装置を例示するけれど、追加の位相補正が必要な場合には、 位相制御アレイ２３及び３３を通る複数の経路が、代表的には複数の経路を達成 するためにミラー（図示せず）を利用する再帰技術によって、達成できる。

各アレイ素子による移相に対応する各アレイ素子による光学経路長の変更は次の 式によって表わすことができる。

２　（ｔｎ、ｃ）／ ここで、ｔは微分遅延であり、ｎ６は素子セルの屈折率に等しく、Ｃは光の速度 に等しく、　はレーザビーム１０の波長である。

本発明を無線周波数について記載したけれど、他の多周波信号の周波数成分を位 相等化する際にも、それらが伝播し、歪みを受ける媒体に関係なく、本発明は等 しく適用できるものである。

信号周波数成分の振幅の等化がまた必要である場合には、信号の周波数成分をフ ーリエ面で変更することによって達成できる６局部発振器ビームを変更すること によって追加の振幅の等化が可能になる０個々の周波数成分の振幅をそのように 変更するための手段は、本出願人の米国特許出願第８５７２８８号「光学的無線 周波数振幅等化方法及び装置」に開示されているように、光フイルタ素子のアレ イを利用することによるものである。

この分野の技術者には明らかな種々の変形及び変更がなし得るから、図示し、上 述した構成そのものに本発明が限定されないということを理解すべきである。

国際調査報告 Ｉｎ１ｅｎ＋ａｌｉｏ＊ａｌ＾＃ｌ１ｌｌｃａｂａｎｓａ、ＰＣτ／ＵＳ８７１ ００９５２

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．コヒーレントな光ビームを多周波電気入力信号で変調して像を形成するため の変調装置と、フーリエ面を形成してこのフーリエ面に前記像の周波数成分を空 間的に分布させるためのフーリエ面形成装置と、 前記フーリエ面に配置され、このフーリエ面の各点における光学経路長を制御し 、各分布された周波数成分の位相をずらして変換された像を形成するための制御 装置と、 前記変換された像を検出してそれより位相の等化された電気出力を発生するため の検出装置 とを具備することを特徴とする電気信号の周波数成分の位相等化を行なうための 回路。
2. ２．前記変調装置がコヒーレントな光源と連通する光学入力と、前記入力信号が 供給される電気入力端子とを有する音響光学変調器を含む請求の範囲第１項記載 の回路。
3. ３．前記フーリエ面形成装置がフーリエ面の前方に配置されたフーリエレンズと 、前記フーリエ面の後方に配置された逆フーリエレンズとを含む請求の範囲第１ 項記載の回路。
4. ４．前記制御装置が空間に分布された各周波数成分の光学経路長を選択的に変化 させるための複屈折素子のアレイを含む請求の範囲第１項記載の回路。
5. ５．前記検出装置が前記変換された像及び局部発振器光ビームを結合して前記変 換された像をダウン変換するための光学手段と、該ダウン変換された像を位相の 等化された電気信号に変えるための光検出器とを含む請求の範囲第１項記載の回 路。
6. ６．前記制御装置が空間に分布された各周波数成分の光学経路長を選択的に変化 させるための複屈折素子のアレイを有し、前記検出装置が前記変換された像及び 局部発振器光ビームを結合して前記変換された像をダウン変換するための光学手 段と、該ダウン変換された像を位相の等化された電気信号に変えるための光検出 器とを含み、前記局部発振器光ビームが複屈折素子の第２のアレイによって発生 され、該第２のアレイは前記局部発振器光ビームがこのアレイの複屈折素子に当 たったときにこの光ビームのそれぞれの部分の光学経路を選択的に変化させるた めのものである請求の範囲第２項記載の回路。
7. ７．コヒーレントな光ビームを多周波毒気入力信号で変調して像を形成するため の変調装置と、フーリエ面を形成してこのフーリエ面に前記像の周波数成分を空 間的に分布させるためのフーリエ面形成装置と、 前記空間に分布された像と局部発振器光ビームとを結合して前記像をダウン変換 するための装置と、該ダウン変換された像を位相の等化された電気信号に変える ための光検出器 とを具備し、前記局部発振器光ビームがこの光ビームの異なる部分の光経路を選 択的に変化させるための手段によって発生され、これら局部発振器ビーム部分の 選択的な位相制御を行なうようにしたことを特徴とする電気信号の周波数成分の 位相等化を行なうための回路。
8. ８．像の個々の周波数成分が分布するフーリエ面の各点における光経路長を選択 的に変化させるための光学アレイにおいて、 各周波数成分点にそれぞれ位置付けされた隣接する複屈折素子と、 該各素子の複屈折を選択的に制御するための装置とを具備することを特徴とする 光学アレイ。
9. ９．コヒーレントな光ビームを多周波電気入力信号で変調して像を形成する段階 と、 フーリエ面を形成して前記像の周波数成分を空間的に分布させる段階と、 前記フーリエ面の各点における光学経路長を制御し、各周波数成分の位相をずら して変換された像を形成する段階と、 前記変換された像を検出してそれより位相の等化された電気出力を発生する段階 とからなることを特徴とする電気信号の周波数成分の位相等化を行なう方法。
10. １０．前記フーリエ面の各点における光学経路長を制御する段階がフーリエ面の 各点における複屈折を選択的に変化させる段階を含む請求の範囲第９項記載の方 法。
11. １１．前記変換された像を検出する段階が、前記変換された像及び局部発振器光 ビームを結合して前記変換された像をダウン変換する段階と、該ダウン変換され た像を位相の等化された電気信号に変える段階と、 前記ダウン変換された像を検出して位相の等化された対応する電気信号を発生す る段階 とを含み、 前記局部発振器光ビームがこの光ビームのそれぞれの部分の光学経路を選択的に 変化させることによって発生され、これら局部発振器ビーム部分の位相制御を行 なうようにした請求の範囲第９項記載の方法。
12. １２．コヒーレントな光ビームを多周波電気入力信号で変調して像を形成する段 階と、 フーリエ面を形成して前記像の周波数成分を空間的に分布させる段階と、 前記空間に分布された像と局部発振器光ビームとを結合して前記像をダウン変換 する段階と、該ダウン変換された像を位相の等化された電気信号に変える段階 とからなり、前記局部発振器光ビームがこの光ビームのそれぞれの部分の光学経 路を選択的に変化させることによって発生され、これら局部発振器ビーム部分の 位相制御を行なうことを特徴とする電気信号の周波数成分の位相等化を行なう方 法。