JPH0264522A - 光変調器 - Google Patents

光変調器

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Publication number
JPH0264522A
JPH0264522A JP63214995A JP21499588A JPH0264522A JP H0264522 A JPH0264522 A JP H0264522A JP 63214995 A JP63214995 A JP 63214995A JP 21499588 A JP21499588 A JP 21499588A JP H0264522 A JPH0264522 A JP H0264522A
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JP
Japan
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crystal
optical modulator
electro
light
optic
Prior art date
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Pending
Application number
JP63214995A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Sugawara
弘之 菅原
Toshio Akatsu
赤津 利雄
Chuichi Miyazaki
忠一 宮崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0264522A publication Critical patent/JPH0264522A/ja
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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〕 本発明は光変調器に係り、特にレーザ測長器等において
、レーザ光の位相を正確に制御するのに好適な光変調器
に関する。
〔従来の技術〕
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、「光学結晶の使い方(大野豊・
中山厚)JOplug E  1987年2月号(Na
87)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@回転させるように形
成していた。このような従来例の1例を第8図に示す構
造において簡単に説明する。第8図において6は電気光
学結晶で、7は結晶軸を90度回転させて電気光学結晶
で、21は互いに直交しているレーザ光である。電気光
学結晶は電圧を印加することによって2つの結晶軸方向
−つまり紙面に垂直な方向と、水平な方向の屈折率を異
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0とすると次のようになる。
Qp=npQ                  □
=(1)Qs=nsQ               
  −(2)上記式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、8
両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)の第一項は自然複屈折で
消光比の劣下をきたし、温度による出力の変動をもたら
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7にレーザを通すこ
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。
つまり第8図に示す構成により結晶の温度特性に影響を
及ぼす自然複屈折を除去していた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は結晶を直列に2本使用することにより結
晶の温度特性を補償していたが、広い温度範囲にわたっ
て安定した特性を得ることについて配慮されていなかっ
たことに問題があった。
本発明の目的は小型で且つ広い温度範囲にねって安定な
変調を行うことのできる光変調器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本発明は、光軸に対して結晶
を並列に2本使用し、1/4波長板を往復させることに
よりレーザ光の偏光面を90″′回転させるようにした
ものである。
〔作用〕
電気光学結晶を通ったレーザ光を、1/4波長板を往復
させることにより90度回転させてから電気光学結晶7
に入射させることにより第8図に示す構成と同等のこと
が行なわれる。
〔実施例〕
以下本発明の一実施例を第1図により説明する。
まず全体構成を説明する。13は直線偏光を発振する波
長安定化レーザ発振器であり、受光器19は1反射膜4
を添設した1/4波長板3と、1/4波長板2を接着し
た偏光ビームスプリッタ(以降P、B、Sと略す)1及
びレーザ光の位相を制御するのに用いる電気光学結晶6
、レーザ光の偏波面を90@回転させる1/4波長板1
1.自然複屈折を除去するため電気光学結晶7にレーザ
光を入射させ且つ屈折率の高い晶相で作ったプリズムの
反射面に低屈折率のコーティングを施すことにより安定
した全反射面を得ることが出来る三角プリズム122紙
面に対して45°方向に透過軸を持ってS波、P波を干
渉させる偏光板13.光コネクタに入射させる三角プリ
ズム14から構成さ九ている。また光路差測定装置17
はマルチモードファイバ15からの入力を処理するもの
であり、偏波面保存ファイバ15はレーザ発振器18か
らの直線偏光をその偏光状態を保ったまま受光器19ま
で導くものである。
次に第1図を参照して動作を順を追って説明する。まず
、レーザ発振器18で発振する直線偏光レーザ光(以降
P偏光と称す)は偏波面保存ファイバ16を経て偏光状
態を保ったまま受光器19に導かれる。偏波面保存ファ
イバ16の出射端面では直線偏光の振動面は紙面に対し
て45@方向にセットされている。この紙面に対して4
5°方向に振動面をもつ直線偏光はP、B、SLに入射
し紙面に平行な偏光成分と垂直な偏光成分(以降S偏波
と称す)に2分割される。P、B、Slで透過された紙
面に平行な振動面を持つP偏光は174波長板3を経て
反射鏡4で反射され再び174波長板3を経てP、B、
Slに戻るが、174波長板を1往復してきたこの光は
振動面が90@回転しているので今度はP、B、S 1
で反射して電気光学結晶6に至る。一方、はじめにP、
B、Slを反射した紙面に垂直な振動面を持つS偏光は
1/4波長板2を経て測定対象に固定された棒ミラー5
に至り、ここで反射されて再び174波長板2を経てP
、B、Slに戻るが、やはり先と同様に振動面が90@
回転しているので今度はP、B、S Lを透過して電気
光学結晶6に至る。電気光学結晶6に入射した時には重
なり合っているこれらの両光は偏波面が互いに直交して
おりこの互いに直交しているレーザ光が電気光学結晶6
に入射する。電気光学結晶は先に述べたように電圧を印
加することにより2つの結晶軸方向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。この電気光学結晶
6,7を第2図に示すように並列にして一旦電気光学結
品6より出射したレーザ光を1/4波長板11を通過さ
せ円偏光にする。屈折率の高い結晶材で作ったプリズム
の反射面に低屈折率のコーティングを施すことにより安
定した全反射面を得るようにした三角プリズム11によ
って再び174波長板11を経て直線偏光となる。この
とき174波長板11を1往復したこの光は、はじめに
電気光学結晶6から出射して1/4波長板11に入射し
た時点と比べ偏波面が90°回転している。
この偏波面が90°回転したレーザ光を電気光学結晶7
に入射することにより、先の従来技術の項で記述したよ
うに温度特性の補償をしている。第2図に示す構造の電
気光学結晶で温度特性が補償されたレーザ光は偏波面が
互いに直交しているので電気光学結晶7を出射した時点
では干渉はしていないが、紙面に対して45″方向に透
過軸を持つ偏光板13において、それぞれの共通成分同
士が干渉し、両光の光路差に応じて干渉強度が正弦波的
に変化する。この干渉光は三角プリズム14によってマ
ルチモードファイバ15を経て光路差劇定装置17に導
かれる。上記のように捧ミラー5を取り付けた測定対象
の変位を測定することができる。
次に第3図について説明する。第3図は第2図の構成に
代わる他の実施例で、レーザ光の往路の部分と復路の部
分で電界方向が逆になるように電極を配した電気光学結
晶6、レーザ光の振波面を90@回転させる1/4波長
板11、レーザ光を1往復させるために全反射コーティ
ングを施した三角プリズム12からなる構造にすれば、
先の従来技術の項に記述したようにより高精度な温度補
償が可能になる。
第4図は第2図の実施例の変形的な別の実施例である。
電気光学結晶6,7をそれぞれ往路の部分と復路の部分
とし、結晶の電界印加方向の結晶軸を逆にして並列に連
結して1組の電極ではさむ構造とする。この構成でレー
ザ光は電気光学結晶6に入射して変調され、1/4波長
板を1往復することによって偏波面が90″回転されて
電気光学結晶7に入射して自然複屈折を除去することに
より、先の従来技術の項で述べたような温度補償ができ
る。
次に第5図のように、電気光学結晶6の対面する両端面
に頂点の位置をずらして2つの三角プリズム12.20
を対向させて配置し、結晶中に多重光路を実現すること
により先に第3図の説明のところで述べたような往路の
部分と復路の部分とで電界方向が逆になるように電極を
配した電気光学結晶6.レーザ光の多重光路を実現する
全反射コーティングを施した三角プリズム20.21を
示す、更に他の変形例としてレーザ光の偏波面を90°
回転させる1/4波長板11からなる構造を第6図に示
t、この構造によれば往復させた回数倍だけ高い感度を
得ることが可能である。
次に第5図に示すような多重光路が実現でることに注目
し、各種センサの高感度化が実現可能な実施例を第7図
を用いて説明する。まず全体構成を説明する。温度や印
加圧力、付加質量への加速度等の要因によって結晶内の
S軸方向、F軸方向それぞれの屈折率が異なる電気光学
結晶6.多重光路を実現するために電気光学結晶6の対
面する両端面に頂点の位置をずらして対向させる2つの
三角プリズム12.20からなる。この構成では結晶に
電圧を印加しないのでレーザ光は自然複屈折の影響のみ
を受ける。自然複屈折は結晶内の温度変化によって出力
に変動をもたらすので、この出力変動を読み取ることに
よって温度を測定する温度センサとなる。このとき電気
光学結晶にはレーザ光を1回通してやれば温度センサと
なるが、高い感度で測定するために、第5図に示すよう
な多重光路を実現することによって結晶を通過する回数
倍の感度が得られる0次に第7図に示すように電気光学
結晶6上に質量が均一な重りを置き、その重りに圧力が
加わると結晶内のS軸とF軸とで屈折率′が互なり結晶
を通るレーザ光のP偏波とS偏波に位相差が生じる。そ
の位相差の変化を読み取ることによって圧力が測定でき
る圧力センサとなるが、この場合もレーザ光が結晶を通
過する通過倍だけ高い感度が得られる0次に第7図に示
す構造を加速度運動する物体に取り付けて、物体が運動
すると結晶には力が加わり、先の圧力センサのように結
晶内の屈折率が変化するために位相差が生じる。その位
相差の変動を読み取ることによって物体の加速度を測定
できる加速度センサとなるが、この場合も結晶にレーザ
光が通過する通過倍だけ高い感度で測定できることが可
能である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、電気光学結晶を並列に並べて折り返し
型にすることによって温度補償ができる効果がある。ま
た、多重光路を実現することにより1高い感度で測定で
きるので各種センサへ応用できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のレーザ測長器の正面図、第
2図は第1図の電気光学結晶を用いた光変調器の立体図
、第3図は第2図に代わる電気光学結晶を用いた光変調
器の連体図、第4図は第5図の結晶を適用した多重光路
型の光変調器の立体図、第5図は多重光路を実現する電
気光学結晶の正面図、第6図及び第7図は夫々第5図の
多重光路を応用する各種センサの立体図、第8図は従来
例の光学結晶の立体図である。 1・・・偏光ビームスプリッタ、2,3.11・・・1
/4波長板、6,7・・・電気光学結晶、12.20・
・・三角プリズム、18・・・波長安定化レーザ発振器
。 第 1 図 J2./4−一一二角フOす又4 葛 図 鷲 図 // −−−)’i’、類隷 12−−− 三角フ1ス゛4 冨 図 烹 12.2θ−−−三角フ′リス゛ム 第 図 冨 図 12.2ρ−−一 二角ブリス′・乙−寥 図 J、7電先光学舶晶 21  L−ブ・・尤

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電気光学結晶と印加電圧源とからなる光変調器にお
    いて、光の偏光面を回転させる部材と反射鏡を備えたこ
    とにより光の偏波面を90°回転させて2本の結晶を折
    り返す一往復型とし、光変調を可能としたことを特徴と
    する光変調器。 2、請求項1記載の光変調器において、2本の電気光学
    結晶の電圧印加軸の正方向又は負方向が対向する配置と
    し、両者の間に一方の電極を設け、また結晶を介して両
    側に他方の電極を設けてこれらを連結し、光の往路と復
    路とで結晶の印加電圧軸方向を逆にすることを特徴とす
    る光変調器。 3、請求項1記載の光変調器において、2本の電気光学
    結晶の電圧印加軸が平行でかつ逆方向になるように並列
    に配し、1組の電極ではさんで一定方向に電圧を印加す
    る構造とし、光の往路と復路とで結晶の印加電圧軸方向
    を逆にすることを特徴とする光変調器。 4、請求項1記載の光変調器において、1本の結晶中を
    光を1往復させ、往路の部分と復路の部分とで電極を逆
    転して配置し、光の往路と復路とで結晶の印加電圧方向
    を逆にすることを特徴とする光変調器。 5、電気光学結晶と反射部材とを組み合わせて結晶中の
    光路を増倍することにより位相変調の感度を増倍するこ
    とを特徴とする光変調器。 6、請求項5記載の光変調器において、結晶に加わる外
    的要因により変化する変調光を検出することによりその
    外的要因の程度を検出するセンサとして使用することを
    特徴とする光変調器。
JP63214995A 1988-08-31 1988-08-31 光変調器 Pending JPH0264522A (ja)

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JP63214995A JPH0264522A (ja) 1988-08-31 1988-08-31 光変調器

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JP (1) JPH0264522A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5657160A (en) * 1992-12-03 1997-08-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Polarization plane rotator applicable to polarization converter and projection display system
JP2007333985A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 電気光学素子
JP2011013246A (ja) * 2009-06-30 2011-01-20 Opnext Japan Inc 干渉計、復調器及び光通信モジュール

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JP2007333985A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 電気光学素子
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