JPH02238433A - 光変調器 - Google Patents
光変調器Info
- Publication number
- JPH02238433A JPH02238433A JP5773189A JP5773189A JPH02238433A JP H02238433 A JPH02238433 A JP H02238433A JP 5773189 A JP5773189 A JP 5773189A JP 5773189 A JP5773189 A JP 5773189A JP H02238433 A JPH02238433 A JP H02238433A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- voltage
- electro
- optic
- axis
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- Pending
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は電気光学結晶を使って光の位相を制御する光変
調装置に関する。
調装置に関する。
従来の電気光学結晶を用いた光変調装置では、結晶の温
度特性を補償するためにＯ ｐｌｕｓ Ｅ １９８７年
２月号（Ｎａ８７）ｒ光学結晶の使い方（大野豊・中山
厚）」等に記載のように、形状の等しい同一結晶２本を
用い光軸に対して結晶の軸を９０”回転させるように構
成していた．このような従来例の一例を第３図に示す構
成において簡単に説明する。
度特性を補償するためにＯ ｐｌｕｓ Ｅ １９８７年
２月号（Ｎａ８７）ｒ光学結晶の使い方（大野豊・中山
厚）」等に記載のように、形状の等しい同一結晶２本を
用い光軸に対して結晶の軸を９０”回転させるように構
成していた．このような従来例の一例を第３図に示す構
成において簡単に説明する。
第３図において６は電気光学結晶、１２は６に対して結
晶軸を９０゜回転させた電気光学結晶で１１は直線偏光
レーザ光である．電気光学結晶は、電圧を印加すること
により２つの結晶軸方向，つまり光軸（Ｙ軸）に垂直な
２方向のうち印加電圧に平行な方向（Ｚ軸）と、印加電
圧に垂直な方向（Ｘ軸）の屈折率を異なる割合で変える
ことが可能な結晶である。垂直方向と水平方向の屈折率
が異なり垂直方向の屈折率をｎｐ，水平方向の屈折率を
ｎｓとするとＰ偏光の結晶中の光路長Ｑｐ及びＳ偏光の
結晶中の光路長Ｑｓは結晶の物理的長さをａとすると次
のようになる． Ｑ ｐ ” ｎ ｐ Ｑ ・
・・（１）Ｑｓ＝ｎｓＱ −
（２）これより明らかなようにレーザ光の光路長が異な
るとＳ偏光とＰ偏光との間に位相差が生じる。
晶軸を９０゜回転させた電気光学結晶で１１は直線偏光
レーザ光である．電気光学結晶は、電圧を印加すること
により２つの結晶軸方向，つまり光軸（Ｙ軸）に垂直な
２方向のうち印加電圧に平行な方向（Ｚ軸）と、印加電
圧に垂直な方向（Ｘ軸）の屈折率を異なる割合で変える
ことが可能な結晶である。垂直方向と水平方向の屈折率
が異なり垂直方向の屈折率をｎｐ，水平方向の屈折率を
ｎｓとするとＰ偏光の結晶中の光路長Ｑｐ及びＳ偏光の
結晶中の光路長Ｑｓは結晶の物理的長さをａとすると次
のようになる． Ｑ ｐ ” ｎ ｐ Ｑ ・
・・（１）Ｑｓ＝ｎｓＱ −
（２）これより明らかなようにレーザ光の光路長が異な
るとＳ偏光とＰ偏光との間に位相差が生じる。
つまり電気光学結晶６は印加する電圧によってＰ，Ｓ間
偏光の間の位相差を制御することができる光学素子であ
る．このとき印加電圧Ｖにより発生する位相差φは ・・・（３） と表わされる。ここで式（３）の第一項は自然屈折で消
光比の劣化をきたし、温度による出方の変動をもたらす
ので除去する必要がある．これを補償するために結晶軸
を９０゜回転させた電気光学結晶１２にレーザ光を通す
ことにより位相差φは自然複屈折による位相を打ち消し
て次のようになる．λ λ ｄ ２π ａ ｓ Ｑλ
ｄ このように、電気光学結晶に電圧を印加するとその大き
さに比例して、偏光面が互いに直交する２つのレーザ光
の間の位相差を変化させることができ、例えば正弦波状
の電圧を印加するとその振幅及び周波数に応じて光の位
相差に変調をかけることができる６ 電気光学結晶の感度は、一般には位相差πを発生させる
のに必要な電圧Ｖπ（これを半波長電圧とよぶ）で表わ
し、第３図の構成においてはＶπは ２（ｎｅｒａａ−ｎｏｒｚｇ）Ｑ で表わされる．（５）式から明らかようにＶπは結晶の
形状、つまり光軸方向の長さＱと、印加電圧方向の厚さ
ｄに依存するほか，参考文献中の表３に示すように結晶
の使い方、つまり光軸及び電圧印加軸の選び方でも大き
く異なる。第３図の構成はいくつかある使い方のうちで
も最も感度の高い使用例である． 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術においては、印加電圧に比例して直交する
２つの直線偏光間の位相差を変化させられることを示し
たが、最も高感度の使い方である第３図の例でさえ、π
程度の位相差を発生させるのに一般には高い電圧が必要
であり、例えば結晶寸法として の場合でも■πは数百ボルトにも及び、高電圧の結晶駆
動増幅器で必要となっていた。
偏光の間の位相差を制御することができる光学素子であ
る．このとき印加電圧Ｖにより発生する位相差φは ・・・（３） と表わされる。ここで式（３）の第一項は自然屈折で消
光比の劣化をきたし、温度による出方の変動をもたらす
ので除去する必要がある．これを補償するために結晶軸
を９０゜回転させた電気光学結晶１２にレーザ光を通す
ことにより位相差φは自然複屈折による位相を打ち消し
て次のようになる．λ λ ｄ ２π ａ ｓ Ｑλ
ｄ このように、電気光学結晶に電圧を印加するとその大き
さに比例して、偏光面が互いに直交する２つのレーザ光
の間の位相差を変化させることができ、例えば正弦波状
の電圧を印加するとその振幅及び周波数に応じて光の位
相差に変調をかけることができる６ 電気光学結晶の感度は、一般には位相差πを発生させる
のに必要な電圧Ｖπ（これを半波長電圧とよぶ）で表わ
し、第３図の構成においてはＶπは ２（ｎｅｒａａ−ｎｏｒｚｇ）Ｑ で表わされる．（５）式から明らかようにＶπは結晶の
形状、つまり光軸方向の長さＱと、印加電圧方向の厚さ
ｄに依存するほか，参考文献中の表３に示すように結晶
の使い方、つまり光軸及び電圧印加軸の選び方でも大き
く異なる。第３図の構成はいくつかある使い方のうちで
も最も感度の高い使用例である． 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術においては、印加電圧に比例して直交する
２つの直線偏光間の位相差を変化させられることを示し
たが、最も高感度の使い方である第３図の例でさえ、π
程度の位相差を発生させるのに一般には高い電圧が必要
であり、例えば結晶寸法として の場合でも■πは数百ボルトにも及び、高電圧の結晶駆
動増幅器で必要となっていた。
本発明の目的は、増幅器等を使用せずに発振器や電源な
どの電圧レベルでπ〜２π程度の振幅の位相変調゛を可
能にする高感度の電気光学結晶を提供することにある． 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、電気光学結晶を電圧印加軸
方向に薄くカットし、交互に軸方向を逆にしてさらに電
極を正負交互に配置した積層型構造としたものである。
どの電圧レベルでπ〜２π程度の振幅の位相変調゛を可
能にする高感度の電気光学結晶を提供することにある． 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、電気光学結晶を電圧印加軸
方向に薄くカットし、交互に軸方向を逆にしてさらに電
極を正負交互に配置した積層型構造としたものである。
電気光学結晶の感度、つまり半波長電圧Ｖπは結晶内の
電界強度及び有効長さによって決まる。
電界強度及び有効長さによって決まる。
従って光軸方向の結晶長さＱが長いほど、また電圧印加
方向の厚さｄがうすいほど感度は高くなる。
方向の厚さｄがうすいほど感度は高くなる。
しかしこのために長さｄをかせぐと、変調器自体の大き
さが大きくなり過ぎて使い勝手が悪くなるので限度があ
り、また厚さｄをうずくするにはレーザのビームが通る
程度という限界がある。そこで本発明による見かけ上う
ずくで電界強度の大きな結晶を複数重ね合わせて有効面
積も損うことなしに高感度の電気光学結晶を実現するこ
とができる。
さが大きくなり過ぎて使い勝手が悪くなるので限度があ
り、また厚さｄをうずくするにはレーザのビームが通る
程度という限界がある。そこで本発明による見かけ上う
ずくで電界強度の大きな結晶を複数重ね合わせて有効面
積も損うことなしに高感度の電気光学結晶を実現するこ
とができる。
以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図を用いて説
明する． 第１図は本発明の概要を示す構成図であり、第２図は第
１図の組み立て方を説明するための分解図である．両図
とも構成部品は全く同一で次に示すとおりである．１は
結晶に電界（電圧）を印加するための結晶駆動電源．２
，３，４．５は電気光学結晶、６，７，８，９．１０は
電圧印加用の電極、１１は変調をかけるためのレーザ光
である。
明する． 第１図は本発明の概要を示す構成図であり、第２図は第
１図の組み立て方を説明するための分解図である．両図
とも構成部品は全く同一で次に示すとおりである．１は
結晶に電界（電圧）を印加するための結晶駆動電源．２
，３，４．５は電気光学結晶、６，７，８，９．１０は
電圧印加用の電極、１１は変調をかけるためのレーザ光
である。
まず第２図により，本発明を実現するにあたっての組み
立て方を説明する．本実施例の場合には図に示すように
結晶のＹ軸方向に光を通し、Ｚ軸方向に電圧を印加する
高感度の使用例である。本実施例では電気光学結晶を電
圧印加方向に４分割にスライスした使用例であり、それ
ぞれの結晶を２〜５としている。それぞれの結晶はまた
元のように積層して組み立てて使用するが、このとき、
交互に電圧印加軸方向を逆にして重ね合わせる．つまり
結晶２，４はＺ軸の正方向が図中で上方を向いているの
に対し、結晶３，５ではＺ軸の正方向が下方を向くよう
に配置してある。さらに、各結晶の間及び両端には電極
をやはり正負交互に配置する。電極６，８．１０は正電
極，電極７，９は負電極である。本実施例の場合は電極
として薄板にリード線を付けて結晶の間にはさんで使用
しているが、例えばこのような構成でなく結晶の両側に
銅や金などの金属を蒸着してその端部にリード線を付け
るような構成でもよい．いずれにしても、この構成によ
り全ての（４本の）結晶には、Ｚ軸の正から負の向きに
等しい電圧を印加することができ，さらに全ての結晶の
厚さを等しく加工することにより全ての結晶のＺ軸の正
から負の向きに等しい電界を発生させることができる。
立て方を説明する．本実施例の場合には図に示すように
結晶のＹ軸方向に光を通し、Ｚ軸方向に電圧を印加する
高感度の使用例である。本実施例では電気光学結晶を電
圧印加方向に４分割にスライスした使用例であり、それ
ぞれの結晶を２〜５としている。それぞれの結晶はまた
元のように積層して組み立てて使用するが、このとき、
交互に電圧印加軸方向を逆にして重ね合わせる．つまり
結晶２，４はＺ軸の正方向が図中で上方を向いているの
に対し、結晶３，５ではＺ軸の正方向が下方を向くよう
に配置してある。さらに、各結晶の間及び両端には電極
をやはり正負交互に配置する。電極６，８．１０は正電
極，電極７，９は負電極である。本実施例の場合は電極
として薄板にリード線を付けて結晶の間にはさんで使用
しているが、例えばこのような構成でなく結晶の両側に
銅や金などの金属を蒸着してその端部にリード線を付け
るような構成でもよい．いずれにしても、この構成によ
り全ての（４本の）結晶には、Ｚ軸の正から負の向きに
等しい電圧を印加することができ，さらに全ての結晶の
厚さを等しく加工することにより全ての結晶のＺ軸の正
から負の向きに等しい電界を発生させることができる。
本実施例によれば、結晶内では均一な強い電界が発生し
、例えばレーザビーム１１を通してやれば、レーザ光は
その断面において４本の結晶中を分かれて進むが全ての
結晶においてレーザ光は全く同じ量の位相変調を受ける
ので、この結晶を通った光はあたかも均一の結晶を通っ
た１つの光とみなせる．但しこの場合にある印加電圧に
対して従来例の４倍（結晶の分割数倍）の電界強度が得
られるので、本発明の構成の電気光学結晶では従来のも
のに比較して４倍（結晶の分割数倍）の感度が得られる
効果がある。
、例えばレーザビーム１１を通してやれば、レーザ光は
その断面において４本の結晶中を分かれて進むが全ての
結晶においてレーザ光は全く同じ量の位相変調を受ける
ので、この結晶を通った光はあたかも均一の結晶を通っ
た１つの光とみなせる．但しこの場合にある印加電圧に
対して従来例の４倍（結晶の分割数倍）の電界強度が得
られるので、本発明の構成の電気光学結晶では従来のも
のに比較して４倍（結晶の分割数倍）の感度が得られる
効果がある。
本発明によれば、従来の電気光学結晶の電圧印加方向の
寸法をｎ分割（ｎ：整数）することにより結晶内部の電
界強度をｎ倍にすることができるので、この結晶を使っ
た光変調器の感度をｎ倍に大きくする効果がある。つま
りある位相景を発生させるのに１ ／ ｎの電圧で済む
ことになる。
寸法をｎ分割（ｎ：整数）することにより結晶内部の電
界強度をｎ倍にすることができるので、この結晶を使っ
た光変調器の感度をｎ倍に大きくする効果がある。つま
りある位相景を発生させるのに１ ／ ｎの電圧で済む
ことになる。
第１図及び第２図は本発明の実施例の概要を示す構成図
，第３図は従来例を示す構成図である６１・・・結晶駆
動電源、２，３，４，５．１２・・・電気光学結晶、６
，７，８，９．１０・・・電極、１１・・・レーザビー
ム。
，第３図は従来例を示す構成図である６１・・・結晶駆
動電源、２，３，４，５．１２・・・電気光学結晶、６
，７，８，９．１０・・・電極、１１・・・レーザビー
ム。
Claims (1)
- １、電気光学効果を有する電気光学結晶と、この結晶に
電圧を印加するための電極と電源とからなる光変調器に
おいて、電気光学結晶の電圧印加、方向の寸法を等分割
に切り分け、電圧印加方向の結晶が持つ固有軸の向き（
正、負）が全て互いに対向するように並べ、また各結晶
をはさむようにかつ極性を交互に電極を配置してこれら
を密着させることにより、結晶の感度をその分割数倍化
したことを特徴とする光変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5773189A JPH02238433A (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5773189A JPH02238433A (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 光変調器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02238433A true JPH02238433A (ja) | 1990-09-20 |
Family
ID=13064069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5773189A Pending JPH02238433A (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 光変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02238433A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011197554A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 光変調デバイスおよび露光装置 |
-
1989
- 1989-03-13 JP JP5773189A patent/JPH02238433A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011197554A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 光変調デバイスおよび露光装置 |
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