JPH02284131A - 光学ビーム間の相関用装置 - Google Patents

光学ビーム間の相関用装置

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JPH02284131A
JPH02284131A JP2067410A JP6741090A JPH02284131A JP H02284131 A JPH02284131 A JP H02284131A JP 2067410 A JP2067410 A JP 2067410A JP 6741090 A JP6741090 A JP 6741090A JP H02284131 A JPH02284131 A JP H02284131A
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JP
Japan
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correlation
pump beam
energy level
beams
wavelength
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JP2067410A
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English (en)
Inventor
Giorgio Grego
ジヨルジヨ・グレコ
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TIM SpA
Original Assignee
CSELT Centro Studi e Laboratori Telecomunicazioni SpA
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/0126Opto-optical modulation, i.e. control of one light beam by another light beam, not otherwise provided for in this subclass
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06EOPTICAL COMPUTING DEVICES
    • G06E3/00Devices not provided for in group G06E1/00, e.g. for processing analogue or hybrid data
    • G06E3/001Analogue devices in which mathematical operations are carried out with the aid of optical or electro-optical elements
    • G06E3/003Analogue devices in which mathematical operations are carried out with the aid of optical or electro-optical elements forming integrals of products, e.g. Fourier integrals, Laplace integrals, correlation integrals; for analysis or synthesis of functions using orthogonal functions

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学演算およびイメージ認識の分野にて光学
信号を処理するため用いられる装置、特に光学ビーム間
の相関用装置に関するものである。
〔従来の技術〕
光線間の相関関数を与える完全光学的な装置が、光学的
技術による情報処理の分野で必要とされる。
上記操作は、たとえばずっと大きい画像(イメジ)との
或いは一連の画像との比較による自動イメージ認識が要
求される場合、特に有用である。
この方法により、広大な天地空間内で特定の地理的領域
を確信したり、テキスト内の言語の存在を検出したりな
どすることができる。これらの場合、−aに比較は各イ
メージによりまたはフォリエール変換により強度が空間
変調される2種の光学ビームの間で行なわれ、適する分
析器により検出された相関関数の最大値に一致して認識
が行なわれる。
さらに光学コンピュータによる情報処理の分野において
も、光学ビームで転送される二成分デジタルマトリック
スの間にて論理操作を行なわねばならず、この場合は異
なる点における光の存在または不存在が異なる論理レベ
ルに関連する。この種の2つのビーム間における空間的
および/または時間的な相関により、公知の論理関数A
ND、ORなどを得ることができ、これは極めて多数の
平行二成分デジットにつき同時に操作し、したがって大
きい演算能力を得ることによって達成され光線間の相関
を行ないうる装置は、IEEE第72巻、第7号(19
84年7月)のプロシーディングにて発行されたアレキ
サンダーA、ソーチャック等による論文「デジタル・オ
プチカル・コンビューチング」に記載されている、いわ
ゆるLCLV (液晶光バルブ)として現在周知されて
いる。これらの装置は、光伝導表面を形成する半導体材
料CdSの層と液晶表面とで構成され、不透明層と反射
層と絶縁層とで分離される。外側の透明かつ電気伝導性
の2つの表面は、交流バイアス電圧の印加を可能にする
。光伝導表面に対する入射光線は、空間光強度分布に比
例して容具なる点におけるこの層の人力インピダンスを
変化させ、したがって隣接液晶層にわたり電圧低下に変
化を生ぜしめ、かくして結晶配向における対応の変動が
得られる。液晶表面の方向へ偏光光線を送ることにより
、液晶回転角度Φ関数として容具なる点で変化する偏光
と共に反射ビームが得られる。この反射ビームを適当な
偏光分析器により検査すれば、光伝導表面に対する入射
光線に応じて強度変調ビームが得られる。しかしながら
、この装置は異なる層の間で操作する電気−光学変換と
液晶の使用との両者に基づき多くの制限を有する。事実
、最大空間解像は約40ライン/■であり、かつ応答時
間は30ミリ秒である。
上記欠点は本発明により提供される光学ビーム間の相関
用装置によって解消され、この装置は何ら電気的バイア
スを必要とセす、入射光線の最大波長に近い解像を可能
にすると共に、異なる原子エネルギーレベルの間で電子
移動に近い応答時間を有する。
(発明の要点) 本発明は一方の側が読取ビームおよびポンプビームによ
り1個もしくはそれ以上の半透明鏡を介して照明される
活性ガラス窓を備え、読取ビームは中間エネルギーレベ
ルと基本エネルギーレベルとの間の遷移の波長に等しい
波長を有する照射線よりなり、かつポンプビームは活性
ガラスを構成する材料の最高エネルギーレベルに一致し
た波長を有する照射線よりなり、かくして窓の他方の側
にて上記2種のビームの間の相関関係を有する光線を得
ることを特徴とする空間変調強度を有する光学ビームの
間の相関用装置を提供する。
〔実施例〕
以下、限定はしないが添付図面を参照して本発明の上記
およびその他の特徴を好適実施例につきさらに説明する
第1図に示した装置は、活性ガラスで作成された窓Fを
使用する。公知のように、活性ガラスは希土類ドープさ
れたシリカ、フルオロジルコネートガラスなどであって
、たとえば1988年12月発行のポール・ウルカール
ト、IEEプロシーディング、第135巻、Pt、J、
Nα6の「希土類ドープ繊維レーザーおよび増巾器の検
討」と題する論文に記載されたレーザーおよび光フアイ
バー増巾器を実施するために用いられる。この種のガラ
スは、所定の波長で光照射線(すなわちポンプ照射線)
により照明されると、比較的大きい波長における蛍光を
示す、事実、ポンプ照射線は基本エネルギーレベルから
高エネルギーレベルに到る活性ガラス分子に存在する電
子の移動をもたらす、したがって、前記電子は所定の緩
和時間の後に中間レベルまで非放射的に減衰すると共に
、フォトンを発生する。この中間エネルギーレベルから
、電子は基本エネルギーレベルまで放射的に減衰して、
より低エネルギーのフォトンを放出する。
基本状態における電子の個数が励起状態におけるよりも
多ければ、励起解除のエネルギー・ギャップに対応する
エネルギーを有する入射フォトンが吸収される結果、移
行光線の減衰が生じうるが、励起状態における電子の個
数が基本状態における電子の個数よりも多ければ、すな
わち母変換が起これば、遷移光線が増巾されうる。勿論
、母数バランスが存在すれば、活性ガラスは完全に透明
となる。さらに、1つでなく2つの中間レベルが存在し
て、より低いポンプエネルギーしか必要としない材料に
より活性ガラスを得ることもできる。
活性ガラスで作成された窓Fをポンプ(すなわち書込)
ビームPと読取ビームLとにより同時に半透明ガラスを
通して照射する。勿論、ビームPはポンピング波長に対
応する波長を持った照射線よりなり、ビームLは中間エ
ネルギーレベルと基本エネルギーレベルとの間の移行波
長に対応する波長を持った照射線よりなっている。書込
ビームPの空間出力分布の関数として、活性ガラス窓の
空間透過率は最小値から相応の減衰を以てより高い数値
まで、すなわち完全透明とできれば増巾とが得られるま
で変化する。増巾を可能にする出力レベルは必要とされ
ないが、書込ビームPにより読取ビームLを変調させ、
したがって他の2種のビームLとPとの間の相関を有す
る光線Rを窓Fの出力にて得るには所定の透過率変化度
にて充分である。次いで、得られたビームを装置の使用
分野に応じて適当な光学系、フォリエールフィルタまた
は分析器まで移送することができる。
この装置は、2種の干渉光線の1つの可変要素の移相を
得るべくマツハ・ゼングー干渉計に使用することができ
る。
第2図に示した干渉計の方式においては、読取ビームL
を半透明鏡v1の方向へ送り、鏡は一部LRを第2の半
透明鏡■2の方向へ反射させ、次いで活性ガラス窓Fの
方向へ反射させる。さらに、ポンプビームPは半透明ガ
ラスV2を通過して、活性ガラス窓Fの表面に衝突する
。ポンプビームの光学出力の関数として、窓■の透明特
性は図示されたように減衰から増巾まで変化する。これ
らの変化は屈折率変化に完全に均等であると共に、活性
ガラス窓Fの厚さと屈折率との積により与えられること
が知られた光学通路の変化に相当する。
光学通路の変化は窓Fから出る読取ビームの波面におけ
る位相の変化をもたらし、この位相はポンプビームの出
力に依存する。
窓Fからの出力にて、二色性鏡SDはポンプビームPを
阻害されずに通過させる。何故なら、これはもはや必要
とせず、かつ読取ビームを第3の半透明鏡の方向へ反射
させて、これに初期ビームLの一部LTが移相を受ける
ことなく達するからである。鏡v3は、移相されてない
読取ビームと活性ガラス窓Fにより移相されたビームと
の間で干渉を生ぜしめるよう配向される。したがって、
得られる読取ビームRは、干渉ビーム間の移相が180
°の偶数倍であれば最大強度を示す一方、移相が180
°の奇数倍に等しければ最小強度となる。ポンプビーム
が空間強度変化を示す場合は得られるビームが同様な変
化を示すのに対し、両ビームPおよびLが空間強度変化
を示す場合は得られるビームがビームPおよびLの強度
に相関する空間強度の変調を示す。
上記説明が限定を意味するものでないことは明らかであ
り、本発明の範囲から逸脱することなく種々の改変も可
能である。たとえば、相関は2つ以上のビーム間でも得
られ、これらを直列配置された複数の半透明鏡により正
当に反射された後に活性ガラス窓に衡突さすることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による装置の略図であり、第2図は第1
図による装置を用いたマツハ・ゼングー干渉計の略図で
ある。 P・・・書込ビーム    V・・・半透明鏡L・・・
読取ビーム R・・・光線 F・・・窓

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一方の側が読取ビーム(L)およびポンプビーム
    (P)により1個もしくはそれ以上の半透明鏡(V)を
    介して照明される活性ガラス窓を備え、読取ビーム(L
    )は中間エネルギーレベルと基本エネルギーレベルとの
    間の遷移の波長に等しい波長を有する照射線よりなり、
    かつポンプビーム(P)は活性ガラスを構成する材料の
    最高エネルギーレベルに一致した波長を有する照射線よ
    りなり、かくして窓(F)の他方の側にて上記2種のビ
    ーム(L、P)の間の相関関係を有する光線(R)を得
    ることを特徴とする空間変調強度を有する光学ビームの
    間の相関用装置。
  2. (2)ポンプビーム(P)の出力は、活性ガラス窓(F
    )の空間透過率が相応に減衰を生ずる最小値から、完全
    透明が得られる高い数値まで変化することを特徴とする
    請求項1記載の装置。
  3. (3)ポンプビーム(P)の出力は、活性ガラス窓(F
    )の空間透過率が相応に減衰を生ずる最小値から、光学
    増巾が達成される高い数値まで変化することを特徴とす
    る請求項1記載の装置。
  4. (4)ポンプビーム(P)の出力の関数として読取ビー
    ムの1部(LR)における波面の位相を変化し、次いで
    読取ビームの他の部分(LT)を未変化位相により干渉
    して、空間強度がポンプビーム(P)の強度に依存する
    ビーム(R)を得るための干渉計にて使用されることを
    特徴とする請求項1記載の装置。
JP2067410A 1989-03-24 1990-03-19 光学ビーム間の相関用装置 Pending JPH02284131A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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IT8967208A IT1232051B (it) 1989-03-24 1989-03-24 Dispositivo per la correlazione fra fasci ottici
IT67208A/89 1989-03-24

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EP (1) EP0388945B1 (ja)
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DE (2) DE388945T1 (ja)
IT (1) IT1232051B (ja)

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