JPH0446406B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0446406B2 JPH0446406B2 JP7431083A JP7431083A JPH0446406B2 JP H0446406 B2 JPH0446406 B2 JP H0446406B2 JP 7431083 A JP7431083 A JP 7431083A JP 7431083 A JP7431083 A JP 7431083A JP H0446406 B2 JPH0446406 B2 JP H0446406B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light beam
- ultrasonic
- light
- propagation medium
- linearly polarized
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- 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
- G02F1/11—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 based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、伝搬する超音波によつて屈折率が
変化し、光ビームを回折する超音波伝搬媒体を用
いて、光ビームを変調する超音波光変調器に関す
るものである。
変化し、光ビームを回折する超音波伝搬媒体を用
いて、光ビームを変調する超音波光変調器に関す
るものである。
第１図は従来の超音波光変調器の一例を示す説
明図であり、図において１は超音波伝搬媒体とな
る結晶、２は変調入力信号、３は変調入力信号２
により超音波を発生するトランスデユーサ、４は
結晶１中を伝搬する超音波の波面、５は入射光、
６は回折光、７は非回折光である。
明図であり、図において１は超音波伝搬媒体とな
る結晶、２は変調入力信号、３は変調入力信号２
により超音波を発生するトランスデユーサ、４は
結晶１中を伝搬する超音波の波面、５は入射光、
６は回折光、７は非回折光である。
次に動作について説明する。
変調入力信号２はトランスデユーサ３において
超音波に変換され、結晶１に供給される。結晶１
中を伝搬する超音波は、その波長により決まる周
期的な屈折率変化を結晶１中に発生させる。この
屈折率変化は、入射光５に対して位相格子として
働く。格子ピツチΛは、結晶１中の超音波速度を
ｖ、変調入力信号２の周波数をｆとすればΛ＝
ｖ／ｆで表わされる。
超音波に変換され、結晶１に供給される。結晶１
中を伝搬する超音波は、その波長により決まる周
期的な屈折率変化を結晶１中に発生させる。この
屈折率変化は、入射光５に対して位相格子として
働く。格子ピツチΛは、結晶１中の超音波速度を
ｖ、変調入力信号２の周波数をｆとすればΛ＝
ｖ／ｆで表わされる。
次に、結晶１に光ビームをブラツグ条件を満足
する角度で入射すると、入射光５の一部は上記の
ように位相格子の働きをする屈折率変化によつて
回折され、回折光６として送り出され、一部は回
折されないまま、非回折光７として送り出され
る。ブラツグ条件は、回折角をθとすると、sinθ
＝λ／2Λ＝λf／2v（λ：入射光の波長）で表わさ
れる。
する角度で入射すると、入射光５の一部は上記の
ように位相格子の働きをする屈折率変化によつて
回折され、回折光６として送り出され、一部は回
折されないまま、非回折光７として送り出され
る。ブラツグ条件は、回折角をθとすると、sinθ
＝λ／2Λ＝λf／2v（λ：入射光の波長）で表わさ
れる。
したがつて、変調入力信号２により回折光６を
ON，OFFでき、入射光５を変調できる。このと
き、変調効率ηは、変調入力信号２の電圧をＶと
すると次式で表わされる。
ON，OFFでき、入射光５を変調できる。このと
き、変調効率ηは、変調入力信号２の電圧をＶと
すると次式で表わされる。
η＝sin2（kV）（ｋ：定数） ……(1)
従来の超音波光変調器は以上のように構成され
ているので、入射光の波長、超音波伝搬媒体の物
質定数、トランスデユーサの形状、入力信号の周
波数等が与えられると定数ｋが決定され、変調効
率ηは上記(1)式で表わされる値以上に高くできな
いという欠点があつた。
ているので、入射光の波長、超音波伝搬媒体の物
質定数、トランスデユーサの形状、入力信号の周
波数等が与えられると定数ｋが決定され、変調効
率ηは上記(1)式で表わされる値以上に高くできな
いという欠点があつた。
この発明は、上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、超音波伝搬媒体
１において回折されないまま送り出された非回折
光７を再利用することにより、一定の電圧の変調
入力信号で変調効率を実効的に高くできる超音波
光変調器を提供することを目的としている。
除去するためになされたもので、超音波伝搬媒体
１において回折されないまま送り出された非回折
光７を再利用することにより、一定の電圧の変調
入力信号で変調効率を実効的に高くできる超音波
光変調器を提供することを目的としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第２図はこの発明の一実施例を示す説明図で
あり、図において１，２，３，４，５，６，７は
第１図の同一符号と同一または相当する部分を示
し、８は入射光５の偏光方向が紙面に平行な光は
透過し、紙面に垂直な光は反射するように設置さ
れた偏光ビームスプリツター、９は1/2波長板
（以下λ／２板という）、１０，１１は平面ミラー
である。
る。第２図はこの発明の一実施例を示す説明図で
あり、図において１，２，３，４，５，６，７は
第１図の同一符号と同一または相当する部分を示
し、８は入射光５の偏光方向が紙面に平行な光は
透過し、紙面に垂直な光は反射するように設置さ
れた偏光ビームスプリツター、９は1/2波長板
（以下λ／２板という）、１０，１１は平面ミラー
である。
次に動作について説明する。
偏光方向が紙面に平行な直線偏光の光ビームを
偏光ビームスプリツター８を透過させて、ブラツ
グ条件を満足する角度で超音波伝搬媒体となる結
晶１に入射する。入射した光ビームの一部は回折
されて回折光６として送り出され、一部は回折さ
れないまま、非回折光７として送り出される。
偏光ビームスプリツター８を透過させて、ブラツ
グ条件を満足する角度で超音波伝搬媒体となる結
晶１に入射する。入射した光ビームの一部は回折
されて回折光６として送り出され、一部は回折さ
れないまま、非回折光７として送り出される。
次に、非回折光ビーム７を、λ／２板９を透過
し、偏光方向を90度回転させ、紙面に垂直な直線
偏光にして、平面ミラー１０，１１で反射させ、
偏光ビームスプリツター８に再び入射する。直線
偏光は平面ミラー１０，１１で偏光方向の方向を
保持したまま反射されるので、偏光ビームスプリ
ツター８に入射する光ビームは、偏光方向が紙面
に垂直で、偏光ビームスプリツター８で反射され
る。次に、反射された光ビームを光軸を入射光５
の光軸と一致させて、再び結晶１に入射させる。
結晶１に入射した光ビームは、上記と同様に回折
され、回折光６の量が増加する。このとき、１回
目と２回目に回折された光は、その偏光方向が直
交しているので、干渉することなく、強度的に加
算される。また、２回目の回折効率は、偏光方向
によるブラツグ条件の変化の少なく結晶を選択す
ることにより、１回目と同程度の効率が得られ
る。
し、偏光方向を90度回転させ、紙面に垂直な直線
偏光にして、平面ミラー１０，１１で反射させ、
偏光ビームスプリツター８に再び入射する。直線
偏光は平面ミラー１０，１１で偏光方向の方向を
保持したまま反射されるので、偏光ビームスプリ
ツター８に入射する光ビームは、偏光方向が紙面
に垂直で、偏光ビームスプリツター８で反射され
る。次に、反射された光ビームを光軸を入射光５
の光軸と一致させて、再び結晶１に入射させる。
結晶１に入射した光ビームは、上記と同様に回折
され、回折光６の量が増加する。このとき、１回
目と２回目に回折された光は、その偏光方向が直
交しているので、干渉することなく、強度的に加
算される。また、２回目の回折効率は、偏光方向
によるブラツグ条件の変化の少なく結晶を選択す
ることにより、１回目と同程度の効率が得られ
る。
なお、２回目の非回折光７は、λ／２板９によ
り偏光方向が90度回転されて紙面と平行となり、
平面ミラー１０，１１での反射においても偏光方
向が保持されるので、３回目に偏光ビームスプリ
ツター８に入射したときは、ほとんど透過し、結
晶１に入射されない。
り偏光方向が90度回転されて紙面と平行となり、
平面ミラー１０，１１での反射においても偏光方
向が保持されるので、３回目に偏光ビームスプリ
ツター８に入射したときは、ほとんど透過し、結
晶１に入射されない。
第１図の入射光５と第２図の入射光５の強さを
同一とし、これをI0で表せば、第２図の偏光ビー
ムスプリツター８を出力する光の強さI1は、I1＝
CI0（Ｃは定数でＣ＜１）である。
同一とし、これをI0で表せば、第２図の偏光ビー
ムスプリツター８を出力する光の強さI1は、I1＝
CI0（Ｃは定数でＣ＜１）である。
したがつて、第１図と第２図で変調入力信号２
を同一とし、第２図の光学系９，１０，１１が存
在しない場合を想定すれば、第１図の回折光６の
強さIrに対し、第２図の回折光６の強さはCIrと
なる。
を同一とし、第２図の光学系９，１０，１１が存
在しない場合を想定すれば、第１図の回折光６の
強さIrに対し、第２図の回折光６の強さはCIrと
なる。
ところで変調入力信号２に関係なく雑音として
出力する回折光の強さは、結晶１への入射光の強
さに比例するから、第１図の回折光６の雑音成分
をＮとすれば、第２図の回折光６の雑音成分は
CNである。
出力する回折光の強さは、結晶１への入射光の強
さに比例するから、第１図の回折光６の雑音成分
をＮとすれば、第２図の回折光６の雑音成分は
CNである。
したがつて、第２図で光学系９，１０，１１を
除去したときの変調効率は、第１図のものと同一
であり、光学系９，１０，１１により透過光を再
利用して変調効率を増大することが出来るのであ
る。
除去したときの変調効率は、第１図のものと同一
であり、光学系９，１０，１１により透過光を再
利用して変調効率を増大することが出来るのであ
る。
換言すれば、第１図の入射光５の強さI0のとき
は、第２図の入射光５の強さをI0／Ｃにしておけ
ば、雑音出力を同一に保ちながら第２図の回折光
６出力を第１図のものに対し増大することができ
るのである。
は、第２図の入射光５の強さをI0／Ｃにしておけ
ば、雑音出力を同一に保ちながら第２図の回折光
６出力を第１図のものに対し増大することができ
るのである。
以上のように、１回の回折による効率は従来と
同じであるが、１回目の非回折光７を再び回折に
寄与させることにより、回折光６の出力を増加で
き、等価的に効率を向上できる。
同じであるが、１回目の非回折光７を再び回折に
寄与させることにより、回折光６の出力を増加で
き、等価的に効率を向上できる。
次に、この場合の効率ηは、偏光ビームスプリ
ツター８の透過率をｔ、１回の回折による効率を
η0、λ／２板９の透過率、平面ミラー１０，１１
および偏光ビームスプリツター８の反射率を含め
た損失をδとすれば、近似的に次式で表わされ
る。ただし、結晶１の損失は無視する。
ツター８の透過率をｔ、１回の回折による効率を
η0、λ／２板９の透過率、平面ミラー１０，１１
および偏光ビームスプリツター８の反射率を含め
た損失をδとすれば、近似的に次式で表わされ
る。ただし、結晶１の損失は無視する。
η≒ｔ〔（１＋δ）η0−δη2 0〕 ……(2)
したがつて、１回の回折による効率、すなわ
ち、従来の効率η0との比によつて改善効果を表す
と次式になる。
ち、従来の効率η0との比によつて改善効果を表す
と次式になる。
ε＝η／η0＝ｔ（１＋δ−δη0） ……(3)
上式で、ｔ，δとしては、ｔ＝0.95、δ＝0.85
程度に選ぶことは容易である。したがつて、例え
ば、η0＝0.5のとき、η＝0.68、ε＝1.35となり、
効率を35％向上することができる。(3)式から明ら
かように、この効果は、η0が小さい領域でより大
きいくなる。
程度に選ぶことは容易である。したがつて、例え
ば、η0＝0.5のとき、η＝0.68、ε＝1.35となり、
効率を35％向上することができる。(3)式から明ら
かように、この効果は、η0が小さい領域でより大
きいくなる。
なお、上記実施例では、入射光５が紙面に平行
な偏光方向を持つ場合について説明したが、紙面
に垂直な偏光方向を持つ場合も、偏光ビームスプ
リツター８、λ／２板９、ミラー１０，１１を適
宜に配置することにより、上記実施例と同様に効
果をあげることができる。
な偏光方向を持つ場合について説明したが、紙面
に垂直な偏光方向を持つ場合も、偏光ビームスプ
リツター８、λ／２板９、ミラー１０，１１を適
宜に配置することにより、上記実施例と同様に効
果をあげることができる。
以上のように、この発明によれば、回折しない
まま送り出された非回折光が、再度結晶１に入射
されて回折させるように構成されているので、低
電圧で高い変調効率が得られる効果がある。特
に、超音波光変調器を多周波駆動するとき、すな
わち高次の回折光間に干渉がおこり、混変調が問
題となり、低効率で使用しなければならない場
合、大きな効果がある。
まま送り出された非回折光が、再度結晶１に入射
されて回折させるように構成されているので、低
電圧で高い変調効率が得られる効果がある。特
に、超音波光変調器を多周波駆動するとき、すな
わち高次の回折光間に干渉がおこり、混変調が問
題となり、低効率で使用しなければならない場
合、大きな効果がある。
第１図は従来の超音波光変調器の一例を示す説
明図、第２図はこの発明の一実施例を示す説明図
である。 図において１は超音波伝搬媒体、２は変調入力
信号、３はトランスデユーサ、４は超音波の波
面、５は入射光、６は回折光、７は非回折光、８
は偏光ビームスプリツター、９は1/2波長板、１
０，１１は平面ミラーである。なお、各図中同一
符号は同一または相当する部分を示すものとす
る。
明図、第２図はこの発明の一実施例を示す説明図
である。 図において１は超音波伝搬媒体、２は変調入力
信号、３はトランスデユーサ、４は超音波の波
面、５は入射光、６は回折光、７は非回折光、８
は偏光ビームスプリツター、９は1/2波長板、１
０，１１は平面ミラーである。なお、各図中同一
符号は同一または相当する部分を示すものとす
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 伝搬する超音波によつて屈折率が変化し、光
ビームを回折する超音波伝搬媒体を用いて、光ビ
ームを変調する超音波変調器において、 変調入力信号を超音波に変換するトランスデユ
ーサ、 上記トランスデユーサからの超音波によつて屈
折率が変化し光ビームを回折する超音波伝搬媒
体、 この超音波伝搬媒体に入射する光のうち所定の
偏光面を有する直線偏光の光ビームを透過し上記
直線偏光の光ビームと偏光方向が90度異なる直線
偏光の光ビームを反射する偏光ビームスプリツタ
ー、 上記超音波伝搬媒体で回折されなかつた光ビー
ムの偏光方向を90度回転する1/2波長板、 この1/2波長板によつて偏光方向が90度回転し
た光ビームを誘導して上記偏光ビームスプリツタ
ーに入射しその偏光ビームスプリツターで反射さ
せ、上記超音波伝搬媒体に入射する上記直線偏光
の光ビームと同じ光軸をもつて上記超音波伝搬媒
体に入射させる光学系、 を備えたことを特徴とする超音波光変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7431083A JPS59198425A (ja) | 1983-04-26 | 1983-04-26 | 超音波光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7431083A JPS59198425A (ja) | 1983-04-26 | 1983-04-26 | 超音波光変調器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59198425A JPS59198425A (ja) | 1984-11-10 |
| JPH0446406B2 true JPH0446406B2 (ja) | 1992-07-29 |
Family
ID=13543422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7431083A Granted JPS59198425A (ja) | 1983-04-26 | 1983-04-26 | 超音波光変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59198425A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0224102Y2 (ja) * | 1985-12-19 | 1990-07-02 | ||
| JP2546264B2 (ja) * | 1987-03-31 | 1996-10-23 | 日本電気株式会社 | 自動利得制御回路 |
-
1983
- 1983-04-26 JP JP7431083A patent/JPS59198425A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59198425A (ja) | 1984-11-10 |
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