JPS637372B2 - - Google Patents
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- JPS637372B2 JPS637372B2 JP11482782A JP11482782A JPS637372B2 JP S637372 B2 JPS637372 B2 JP S637372B2 JP 11482782 A JP11482782 A JP 11482782A JP 11482782 A JP11482782 A JP 11482782A JP S637372 B2 JPS637372 B2 JP S637372B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/001—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on interference in an adjustable optical cavity
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- 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
- G02F1/21—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 by interference
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、性能が高く、宇宙環境においても安
定な特性を有する高信頼性のフアブリペロ型赤外
線変調器を提供することを目的としている。
定な特性を有する高信頼性のフアブリペロ型赤外
線変調器を提供することを目的としている。
従来赤外線変調器は、モータなどの駆動によつ
て回転するセクタによつて、光線を断続する方式
が一般的であるが、この方式では機械的に回転す
る部分があり、高真空の宇宙空間では、安定な潤
滑材がなく、信頼性の高い変調器を得ることがで
きない。
て回転するセクタによつて、光線を断続する方式
が一般的であるが、この方式では機械的に回転す
る部分があり、高真空の宇宙空間では、安定な潤
滑材がなく、信頼性の高い変調器を得ることがで
きない。
そこで、機械的摩擦のない構造の赤外変調器が
多種にわたつて検討されてきており、その中でも
干渉現象を利用したフアブリペロ型赤外変調器は
比較的変調率が高く、注目されている。
多種にわたつて検討されてきており、その中でも
干渉現象を利用したフアブリペロ型赤外変調器は
比較的変調率が高く、注目されている。
フアブリペロ型赤外線変調器は、第1図に示す
ようにエタロン板等から成る2枚の平行平板1,
2の間に圧電素子より成るスペーサ3をはさみ、
圧電素子3の厚さを変動させて平行平板1,2間
の面間隔を変動させて透過波長特性を変調させ
る。
ようにエタロン板等から成る2枚の平行平板1,
2の間に圧電素子より成るスペーサ3をはさみ、
圧電素子3の厚さを変動させて平行平板1,2間
の面間隔を変動させて透過波長特性を変調させ
る。
第2図は第1図に示したフアブリペロ型変調器
の赤外透過率変調特性である。平行平板1,2の
面間隔に応じて赤外透過特性は第2図11,12
のように変化する。したがつて、いま使用波長領
域を第2図の23で示した波長領域とすると、曲
線11は使用波長領域23で透明なとき、即ち変
調器が開のときの透過特性を、曲線12は使用波
長領域23で反射率の大きいとき、即ち変調器が
閉のときの透過特性を表わす。斜線部21は変調
器が開時の透過率を、斜線部22は変調器が閉時
の透過率を示す。従つて、この変調器は、ある波
長帯のみに限定して、その波長の赤外線を変調す
る機能を有している。
の赤外透過率変調特性である。平行平板1,2の
面間隔に応じて赤外透過特性は第2図11,12
のように変化する。したがつて、いま使用波長領
域を第2図の23で示した波長領域とすると、曲
線11は使用波長領域23で透明なとき、即ち変
調器が開のときの透過特性を、曲線12は使用波
長領域23で反射率の大きいとき、即ち変調器が
閉のときの透過特性を表わす。斜線部21は変調
器が開時の透過率を、斜線部22は変調器が閉時
の透過率を示す。従つて、この変調器は、ある波
長帯のみに限定して、その波長の赤外線を変調す
る機能を有している。
これを式で表わすと、次のようになる。
I/I0=1/(1+Fsin2δ/2) ……(1)
ここで、
F=4R/(1−R)2 ……(2)
δ=(4πdcosθ)/λ ……(3)
であり、λは波長、θは入射角、dは平行平板の
面間隔、Rはdなる間隔で向い合う面の反射率で
ある。I/I0は各波長での透過率を現わしてい
る。
面間隔、Rはdなる間隔で向い合う面の反射率で
ある。I/I0は各波長での透過率を現わしてい
る。
この式から、Rは100%に近いほど赤外反射に
よる遮断率が良いが、透過領域の半値巾が狭くな
り透過ピークが鋭くなる。赤外変調器としては、
その用途により、赤外帯域巾が異るので、適当な
反射率を選ぶことになるが、ほとんど24%以上の
範囲でカバーできることになる。反射率が24%よ
り低い場合は、遮断率が62%以下で、38%以上の
透過光が残り実用的でない。
よる遮断率が良いが、透過領域の半値巾が狭くな
り透過ピークが鋭くなる。赤外変調器としては、
その用途により、赤外帯域巾が異るので、適当な
反射率を選ぶことになるが、ほとんど24%以上の
範囲でカバーできることになる。反射率が24%よ
り低い場合は、遮断率が62%以下で、38%以上の
透過光が残り実用的でない。
この変調器で大切なことは、この反射面の面間
隔dと平行度である。しかも、宇宙環境では60℃
から−30℃の温度範囲で安定な特性が要求される
ので、面間隔dと平行度は、その温度範囲で安定
でなければならない。
隔dと平行度である。しかも、宇宙環境では60℃
から−30℃の温度範囲で安定な特性が要求される
ので、面間隔dと平行度は、その温度範囲で安定
でなければならない。
従つて、熱膨脹や熱歪によるわずかな変動がエ
タロン板間隔及び平行度に影響を与えないような
構造が望まれ第3図に示すような構造にして、熱
膨脹を受けないような工夫がなされてきている。
タロン板間隔及び平行度に影響を与えないような
構造が望まれ第3図に示すような構造にして、熱
膨脹を受けないような工夫がなされてきている。
第3図において、31は第1エタロン平板で、
積層圧電素子33を介して基板35にとりつけら
れている。32は第2エタロン平板で、積層圧電
素子34を介して基板35にとりつけられてい
る。エタロン板31,32の面間隔は積層圧電素
子33,34により制御される。
積層圧電素子33を介して基板35にとりつけら
れている。32は第2エタロン平板で、積層圧電
素子34を介して基板35にとりつけられてい
る。エタロン板31,32の面間隔は積層圧電素
子33,34により制御される。
この構成のうち積層圧電素子33,34は、従
来は各素子間を樹脂製接着剤で接着していたが、
接着の厚さを均一に塗布することが困難で、エタ
ロン板31,32間の平行度に悪影響を与えた
り、熱歪現象が大きく、温度特性の低下の原因に
なつていた。又宇宙環境においては、脱ガスの問
題があり、更に寿命に関して云えば、経時変化に
よる変調器の特性劣化が生じ、信頼性に難点があ
つた。
来は各素子間を樹脂製接着剤で接着していたが、
接着の厚さを均一に塗布することが困難で、エタ
ロン板31,32間の平行度に悪影響を与えた
り、熱歪現象が大きく、温度特性の低下の原因に
なつていた。又宇宙環境においては、脱ガスの問
題があり、更に寿命に関して云えば、経時変化に
よる変調器の特性劣化が生じ、信頼性に難点があ
つた。
本発明はこのような欠点を解消したもので、本
発明は、信頼性の高い安定な特性を有し、面の平
行度、平面度の高い圧電素子を実現し、より安定
で信頼性が高く、変調率の良いフアブリペロ型赤
外変調器を提供することにある。
発明は、信頼性の高い安定な特性を有し、面の平
行度、平面度の高い圧電素子を実現し、より安定
で信頼性が高く、変調率の良いフアブリペロ型赤
外変調器を提供することにある。
以下図面とともに詳細に説明する。第4図は本
発明によるフアブリペロ型赤外線検出器に使用さ
れる積層圧電素子の1単位を示す圧電素子40
で、aは正面図、bは断面側面図である。図にお
いて、41は圧電ウエハ、42,43は電極であ
る。圧電ウエハ41の両面の電極42,43は融
点100℃〜300℃の金属蒸着膜で形成し、両電極4
2,43は各々ウエハ41の縁及び側面の一部分
に延びるよう形成されており各々分離されるよう
配置されている。つぎに、第4図のような圧電素
子40を第5図に示すように複数枚各々並列に電
圧印加できるように重ね合せ、蒸着膜金属の融点
以上に温度を上げて熱圧電させると、重ね合わさ
れた各電極は接合し、圧電素子40の側面に延び
た部分も互いに接続される。したがつて、第5図
に見られるように、断面がくし歯状の一対の電極
44,45が形成されるようになる。これを室温
に戻したあと、側面に出ている蒸着金属44,4
5を正、負各々の電極にまとめて、電圧印加用の
リード線46,47に接続することができる。4
8は電源である。
発明によるフアブリペロ型赤外線検出器に使用さ
れる積層圧電素子の1単位を示す圧電素子40
で、aは正面図、bは断面側面図である。図にお
いて、41は圧電ウエハ、42,43は電極であ
る。圧電ウエハ41の両面の電極42,43は融
点100℃〜300℃の金属蒸着膜で形成し、両電極4
2,43は各々ウエハ41の縁及び側面の一部分
に延びるよう形成されており各々分離されるよう
配置されている。つぎに、第4図のような圧電素
子40を第5図に示すように複数枚各々並列に電
圧印加できるように重ね合せ、蒸着膜金属の融点
以上に温度を上げて熱圧電させると、重ね合わさ
れた各電極は接合し、圧電素子40の側面に延び
た部分も互いに接続される。したがつて、第5図
に見られるように、断面がくし歯状の一対の電極
44,45が形成されるようになる。これを室温
に戻したあと、側面に出ている蒸着金属44,4
5を正、負各々の電極にまとめて、電圧印加用の
リード線46,47に接続することができる。4
8は電源である。
第4図で形成する金属蒸着膜電極42,43の
膜厚は0.1〜1μmが適当である。膜厚が0.1μmより
小さいと第5図における熱圧着時に十分な熱圧着
強度が得られず、1μmより大きいと、第5図の熱
圧着時に、圧電素子40側面で相互に接続しなか
つたり、積層圧電素子としての温度特性が劣化し
たりするので好ましくない。
膜厚は0.1〜1μmが適当である。膜厚が0.1μmより
小さいと第5図における熱圧着時に十分な熱圧着
強度が得られず、1μmより大きいと、第5図の熱
圧着時に、圧電素子40側面で相互に接続しなか
つたり、積層圧電素子としての温度特性が劣化し
たりするので好ましくない。
なお、第5図で両端の圧電素子49,50は電
気的絶縁を考慮して片面のみ電極を蒸着したもの
を使用するとよい。
気的絶縁を考慮して片面のみ電極を蒸着したもの
を使用するとよい。
このような方法では蒸着膜の厚さは容易に均一
にできるので、出来上つた積層圧電素子の平面
度、平行度は高く、熱歪も少なく脱ガスもない、
長寿命で信頼度の高い積層圧電素子が得られる。
したがつて、この積層圧電素子を第3図のような
構成のフアブリペロ型赤外変調器に使用した場
合、前述したような欠点のない安定で信頼性の高
いフアブリペロ型赤外変調器が得られる。
にできるので、出来上つた積層圧電素子の平面
度、平行度は高く、熱歪も少なく脱ガスもない、
長寿命で信頼度の高い積層圧電素子が得られる。
したがつて、この積層圧電素子を第3図のような
構成のフアブリペロ型赤外変調器に使用した場
合、前述したような欠点のない安定で信頼性の高
いフアブリペロ型赤外変調器が得られる。
第6図は本発明に使用される積層圧電素子の1
単位の圧電素子の他の実施例を示すものである。
この実施例は、圧電ウエハ61の中央部にドーナ
ツ状に穴64を形成し、金属蒸着膜電極62,6
3をリング状に形成したもので、第4図の圧電素
子40の中央部に貫通孔を形成したものに相当す
る。この圧電素子60の積層圧電体は円筒状とな
り、従来の樹脂製接着剤を用いた素子より、面の
平行度が1桁以上よく、良好な変調率を達成する
ことができる。
単位の圧電素子の他の実施例を示すものである。
この実施例は、圧電ウエハ61の中央部にドーナ
ツ状に穴64を形成し、金属蒸着膜電極62,6
3をリング状に形成したもので、第4図の圧電素
子40の中央部に貫通孔を形成したものに相当す
る。この圧電素子60の積層圧電体は円筒状とな
り、従来の樹脂製接着剤を用いた素子より、面の
平行度が1桁以上よく、良好な変調率を達成する
ことができる。
次に具体的実施例について説明する。
(実施例 1)
圧電ウエハとして耐熱性の高いセラミツク焼結
体の0.1mm厚の円板を用い、第4図の構成で、圧
電ウエハ1枚1枚にインジウムを膜厚0.1μm程度
に真空蒸着して圧電素子を作成した。この圧電素
子を20枚重ねて190℃で10分間熱圧着して厚さ約
2mmの積層圧電素子を製作した。同様にして約4
mmの積層圧電素子を製作し、これらを厚さ約2
mm、反射率70%のゲルマニウムエタロン板と組み
合せて第3図に示した構成のフアブリペロ型赤外
線変調器を作製し、12〜14μmの赤外線を変調し
たところ、60%の変調率で温度安定性の高い赤外
線変調器が得られた。
体の0.1mm厚の円板を用い、第4図の構成で、圧
電ウエハ1枚1枚にインジウムを膜厚0.1μm程度
に真空蒸着して圧電素子を作成した。この圧電素
子を20枚重ねて190℃で10分間熱圧着して厚さ約
2mmの積層圧電素子を製作した。同様にして約4
mmの積層圧電素子を製作し、これらを厚さ約2
mm、反射率70%のゲルマニウムエタロン板と組み
合せて第3図に示した構成のフアブリペロ型赤外
線変調器を作製し、12〜14μmの赤外線を変調し
たところ、60%の変調率で温度安定性の高い赤外
線変調器が得られた。
(実施例 2)
実施例1のインジウム金属のかわりにInSn(50
%―50%)合金を使用し、125℃10分間熱圧着し
た。その他の条件は実施例1と同様とした。この
場合も実施例1と略同等の変調特性を有し、従来
の接着剤を用いたものより1桁良好な温度安定性
の赤外線変調器を得ることが出来た。
%―50%)合金を使用し、125℃10分間熱圧着し
た。その他の条件は実施例1と同様とした。この
場合も実施例1と略同等の変調特性を有し、従来
の接着剤を用いたものより1桁良好な温度安定性
の赤外線変調器を得ることが出来た。
(実施例 3)
実施例1と同材料、同一条件で第6図の圧電素
子を使用した積層圧電素子を製作し、以下実施例
1と同様にしてフアブリペロ型赤外変調器を作製
したところ、実施例1と略同等の特性の赤外線変
調器を得た。
子を使用した積層圧電素子を製作し、以下実施例
1と同様にしてフアブリペロ型赤外変調器を作製
したところ、実施例1と略同等の特性の赤外線変
調器を得た。
(実施例 4)
実施例2と同材料、同一条件で第6図の圧電素
子を使用し、同様にフアブリペロ型赤外変調器を
作製した。この場合も実施例2と略同等の特性の
赤外線変調器を得ることが出来た。
子を使用し、同様にフアブリペロ型赤外変調器を
作製した。この場合も実施例2と略同等の特性の
赤外線変調器を得ることが出来た。
以上のように、本発明は赤外線に対して透明な
2枚のエタロン板を微少間隔をもつて平行配置し
この2枚のエタロン板間の間隔を圧電素子に印加
する電圧に応じて微変動させるように構成し、圧
電素子を複数枚の圧電素子板の積層体で形成し、
各圧電素子板は融点が100℃以上300℃以下の金属
蒸着膜で接続され、この金属蒸着膜が積層体の側
面に一部延びるよう形成されてリード線に接続さ
れるよう構成されフアブリペロ型赤外線変調器
で、エタロン板間隔の平行度が精度良く、変調率
が高く、温度特性が安定で、かつ宇宙環境での脱
ガスもなく、信頼性が高いすぐれた赤外線変調器
を得ることができる。
2枚のエタロン板を微少間隔をもつて平行配置し
この2枚のエタロン板間の間隔を圧電素子に印加
する電圧に応じて微変動させるように構成し、圧
電素子を複数枚の圧電素子板の積層体で形成し、
各圧電素子板は融点が100℃以上300℃以下の金属
蒸着膜で接続され、この金属蒸着膜が積層体の側
面に一部延びるよう形成されてリード線に接続さ
れるよう構成されフアブリペロ型赤外線変調器
で、エタロン板間隔の平行度が精度良く、変調率
が高く、温度特性が安定で、かつ宇宙環境での脱
ガスもなく、信頼性が高いすぐれた赤外線変調器
を得ることができる。
第1図は従来のフアブリペロ型赤外線変調器の
原理構造を示す側面図、第2図は、同変調器の赤
外透過率変調特性図、第3図は、積層圧電素子を
組み込んだフアブリペロ型赤外線変調器の構造の
1例を示す側面図、第4図a,bは本発明に使用
される圧電素子の実施例を示す正面図および断面
側面図、第5図は、本発明に使用される積層圧電
素子の実施例を示す断面側面図、第6図a,bは
本発明に使用される圧電素子の他の実施例を示す
正面図および断面側面図である。 31…第1エタロン板、32…第2エタロン
板、33,34…積層圧電素子、35…基板、4
0,49,50,60…圧電素子、41,61…
圧電ウエハ、42,43,44,45,62,6
3…電極、64…穴。
原理構造を示す側面図、第2図は、同変調器の赤
外透過率変調特性図、第3図は、積層圧電素子を
組み込んだフアブリペロ型赤外線変調器の構造の
1例を示す側面図、第4図a,bは本発明に使用
される圧電素子の実施例を示す正面図および断面
側面図、第5図は、本発明に使用される積層圧電
素子の実施例を示す断面側面図、第6図a,bは
本発明に使用される圧電素子の他の実施例を示す
正面図および断面側面図である。 31…第1エタロン板、32…第2エタロン
板、33,34…積層圧電素子、35…基板、4
0,49,50,60…圧電素子、41,61…
圧電ウエハ、42,43,44,45,62,6
3…電極、64…穴。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 赤外線に対して透明な2枚のエタロン板を微
小間隔をもつて平行配置し、前記2枚のエタロン
板の間隔を微変動させる積層圧電素子を有し、前
記積層圧電素子は圧電ウエハの両面に融点が100
℃以上300℃以下の金属膜を形成して構成された
複数枚の圧電素子を熱圧着して形成され、前記金
属膜が各圧電素子の電極として使用されることを
特徴とするフアブリペロ型赤外線変調器。 2 金属膜がインジウム又はインジウム合金の蒸
着膜である特許請求の範囲第1項記載のフアブリ
ペロ型赤外線変調器。 3 圧電素子の接着と電極の機能を有する金属蒸
着膜が、スズ、鉛を主体とする合金であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載のフアブリ
ペロ型赤外線変調器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57114827A JPS595202A (ja) | 1982-07-01 | 1982-07-01 | フアブリペロ型赤外線変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57114827A JPS595202A (ja) | 1982-07-01 | 1982-07-01 | フアブリペロ型赤外線変調器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS595202A JPS595202A (ja) | 1984-01-12 |
JPS637372B2 true JPS637372B2 (ja) | 1988-02-16 |
Family
ID=14647675
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57114827A Granted JPS595202A (ja) | 1982-07-01 | 1982-07-01 | フアブリペロ型赤外線変調器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS595202A (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5003624A (en) * | 1990-03-29 | 1991-03-26 | Hughes Aircraft Company | Automatic bias controller for electro-optic modulator |
-
1982
- 1982-07-01 JP JP57114827A patent/JPS595202A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS595202A (ja) | 1984-01-12 |
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