JPH04505974A - 光遅延を生じさせる装置および走査アンテナ用の光制御装置への応用 - Google Patents

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】 光遅延を生じさせる装置および走査アンテナ用の光制御装置への応用 本発明は光遅延を生じさせる装置および走査アンテナ用の光制御装置への応用に 関するものである。更に詳しく言えば、本願は走査アンテナを光学的に制御する ために物理的遅延を生じさせる装置に関するものである。それは、光遅延を生じ させる装置の構造を簡単にすること、およびそれらの遅延を選択できるようにす る能動素子の数を制限することである。

アンテナの放射パターンを光学装置により制御できるようにする装置が知られて いる。それらの装置は、各アンテナ素子により放射されるマイクロ波周波数の位 相を制御可能にする。そのマイクロ波の周波数は１〜１２ＧＨｚ帯に含まれる。

そのような装置は、各アンテナ素子の位相の制御を基にして、ビームの角度走査 機能を果たす。

本発明は走査アンテナに適用される。本発明の走査技術は電子的技術であって、 各種の放射素子の制御のそれぞれの位相に作用する。移相素子はフェライト装置 またはＰＩＮダイオード装置で構成される。それらの構造は、重量および消費は 別にしても、アンテナが狭い帯域でのみ動作できることが欠点である。実際に、 移相器は０〜２πの間でのみ作用するから、送信される信号の周波数が変化して いる間は、アンテナの指向性のずれが生ずる。

本発明のアンテナ制御装置によりアンテナに遅延を生じさせ、広い帯域で動作で きるようにされる。したがって、アンテナの高帯域動作光学的制御による遅延に より提供され、マイクロ波周波数移相器は０〜２πの間で位相を精密に調節する 。

光学装置により、長さがプログラム可能で、小型のマイクロ波周波数遅延線を製 作することが、とくに、１９８７年４月１４日に出願されたフランス特許出願Ｎ ｏ。

８７　０５２６７から知られている。これは、２つの共線光波のうなり発生によ りマイクロ波周波数信号を発生すること、制御される電気光学的変調器により長 さを調節できる光路を２つの光波を進ませること、およびその光路の終りで２つ の共線光波のマイクロ波周波数うなりを光検出器により検出することにある。

したがって、従来技術によれば、この種のレーダに適切な電子的走査を行うため には、マイクロ波周波数の移相を行えるようにする遅延を物理的に生じさせるた めに、アンテナの能動素子の制御に必要なのは、光搬送波をマイクロ波周波数信 号で符号化することである。Ｐ個の移相を行うためには、種々の長さを有するＰ 個の光路を設け、前もって、または後でそれらの遅延を選択することが必要であ る。

従来提案されている解決法において遭遇する主な問題は、希望の遅延数に等しい 数の光スィッチ（または光変調器）を装置に配置させる必要があることである。

遅延を予め選択する場合には、これの結果として装置が非常に複雑、かつコスト 高になると共に、（種々の変調器のために）光波が大きく減衰される可能性が高 くなる。遅延の選択が後で行われる場合にも同じ問題が起こり、光波の減衰に関 してはそれらの問題は一層大きい。

本発明の目的は、（等しい数の利用可能な遅延を有する）装置を簡単にし、しか も光波の減衰を減少させる安価な符号化装置を得ることである。

したがって、本発明は、少なくとも第１及び第２の入力端子と、入力端子を一方 の出力端子または他方の出力端子へ結合できるようにする少なくとも第１及び第 ２の出力端子とを有し、定められた順序で配置されるいくつかのスイッチを備え 、 第１のスイッチの第１の入力端子が処理すべき光ビームの放射波へ接続され、 各スイッチの第１の出力端子は次のスイッチの第１の入力端子へ接続され、 各スイッチの第２の出力端子は光遅延回路を介して次のスイッチの第２の入力端 子へ接続され、最後のスイッチの第２の出力端子はユーザー回路へ接続されるこ とを特徴する、光学的に遅延させる装置に関するものである。

また、本発明は、 定められた順序で配置され、マイクロ波周波数増幅器により各々制御される、定 められた数のアンテナ素子のアレイと、 異なる周波数を有する少なくとも２本の共線ビームを同時に放射する光源と、を 備える走査アンテナを光学的に制御する装置において、 ２本の共線ビームを受け、各々を特徴づける光伝送時間を与える、いくつかの切 り替え可能な光路を有するＮ２遅延装置と、 アンテナ素子を制御するために各々がマイクロ波周波数発生器に結合されたＮ２ 光検出装置と、を更に備える、走査アンテナを光学的に制御する装置に関するも のである。

本発明の種々の目的および特徴は以下の説明および添付図面において明らかであ ろう。

図１は、本発明の光学的制御装置の基本的なものを示す。

図２は、図１の装置に用いられるようなスイッチの機能の例を示す。

図３ａ〜３ｈは、図１の装置の機能の例を示す。

図４は、図１の装置の機能を示す表である。

図５は、反射で動作する本発明の装置の異なる実施例を示す。

図６は、本発明の装置の実施例の詳しい例を示す。

図７は、走査アンテナの制御への本発明の装置の応用の例を示す。

図８は、偏光分離立方体による本発明のスイッチの実施例を示す。

図９ａと９ｂは、図８に示された実施例によるスイッチの実施例の特定の態様を 示す。

図１０は、本発明の異なる実施例を示す。

図１１は、集積化された光スィッチを有する本発明の装置の実施例を示す。

図１２乃至図１４は、本発明の装置の異なる実施例を示す。

図１５は、プルイラン（Ｂｒｏｕｉｒｒｉｎ）効果を用いるレーザビームの重畳 装置を示す。

図１６および１７は、図１２乃至図１４の装置の種々の実施例を示す。

図１８は、本発明の詳細な説明する図である。

図１９および２０は、本発明の装置の他の異なる実施例を示す。

一般に、本発明の装置の目的は、走査アンテナを光学的に制御できるようにする ために、一連のＰ個の基本的な遅延の態様で光信号の遅延を符号化し、その遅延 により、マイクロ波周波数信号の希望の位相に対応する２Ｐ個の遅延を生じさせ ることである、と図面を参照することなしに述べると適切である。実際に、遅延 させるためのこの符号化法の光学的実施例は、４つのボートを有する光スィッチ の全般的な特性を用いた時に、有利なやり方で実施される。

本発明の遅延の符号化の基本原理が図１に示されている。この符号化装置は、２ 種類の遅延とＰ個の能動スイッチの助けにより、２Ｐの遅延を行うことが可能で ある。

図１は、光源Ｓを少なくとも１つのユーザー回路ＣＴへ結ぶ主光路ＸＹを示す。

光スィッチＣ１、Ｃ２，Ｃ３、Ｃ４・・・がこの光路の種々の上に配置されてい る。図２に示すように、各スイッチは２つの入力端子Ｃ１、Ｃ２と２つの出力端 子Ｓ１、Ｓ２を有する。透過状態（オフ状態）においては、１つの入力端子から スイッチに入った光は偏光されず、反対側の出力端子から出る。

入力ｅ１は出力端子Ｓ１へ結合され、 入力ｅ２は出力端子Ｓ２へ結合される。

スイッチングされた状態（オン状態）においては、１つの入力端子からスイッチ に入った光はそれに最も近い出力端子へ向かって偏光される（反射される）。し たがって、 入力ｅ１は出力端子Ｓ２へ結合され、 入力ｅ２は出力端子Ｓ１へ結合される。

図１に示す装置においては、全てのスイッチが透過状態にあると、光は主光路Ｘ Ｙを通る。

スイッチの機能は、受けた光を基本遅延路へ向けることである。その基本遅延路 は光を隣のスイッチへ送る。

連続する２つのスイッチの間には、主光路の一部に加えて、基本遅延路が設けら れる。種々の基本遅延路ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４が種々の長さで製造される。

図１に示す実施例によれば、各基本遅延路は隣接する２つのスイッチをＭｌ、１ 、Ｍｌ、２のような鏡により結合する。しかし、光ファイバのような他の手段も 考えられる。

図３ａ乃至図３ｈは、図１に示す装置のスイッチの種々の状態を示す。

それらの図においては、透過状態（オフ状態）にあるスイッチ０１〜Ｃ３が点で 表されている。スイッチングされた状！！（オン状！！３）にあるスイッチが、 スイッチによる光の反射の向きを示すようにして傾けられている太い線により表 されている。

図３８では、全てのスイッチは透過状態にある。点Ｘから来る光ビームは主光路 を進んで、遅延させられない。

図３ｂでは、スイッチＣ１と０２が切換えられている。

スイッチＣ１は光を基本遅延路ｔ１へ向は反射し、スイッチＣ２は光を主光路へ 向けて反射する。

図３０では、スイッチＣ２は光を基本遅延路ｔ２へ向けて反射し、スイッチＣ３ は光を主光路へ向けて反射する。

図３ｄにおいて、スイッチＣ３は光を基本遅延路ｔ３へ向けて反射する。鏡Ｍ３ ．２とＭｎが光を主光路へ向けて反射する。

図３ｅ乃至図３ｇはスイッチング状態の他の可能な組み合わせを示す。

それらの図かられかるように、鏡Ｍｎは半透明鏡である。スイッチがスイッチン グされた状態にあるときに、光を基本遅延路へ向かって反射でき、または基本遅 延路から来た光を主光路ｘＹへ向けて反射できるようにするために、スイッチン グ装置は主光路の向きに対して傾けられる。

したがって、スイッチＣ１〜Ｃ３と鏡Ｍｎは、図３ｈかられかるように、ＸＹ方 向に対して＋４５’および−４５″だけ交互に傾けられる。

と（に有利な実施例は希望の遅延が等距離であるようなものである。この目的の ためには、基本遅延が等比が２である等比数列にしたがって増大するだけで十分 である。

したがって、図１において、基本遅延は下記の値を有２−２ｔ ｔ　３−４　を 本発明の符号化装置の原理を下記のように説明する。

（説明を簡単にするために）全てのスイッチが透過である場合（図３ａ）に対応 する最短光路に関して全ての遅延が表されるものと考える。

・スイッチＣ１とＣ２がスイッチングされ、Ｃ３が透過であるとすると、「−ｔ ｌの遅延が生ずる（図３ｂ）。

・スイッチＣ２と０３がスイッチングされ、Ｃ１が透過であるとすると、「−ｔ ２の遅延が生じさせられる（図３Ｃ）。

・スイッチＣ１とＣ３がスイッチングされ、Ｃ２が透過であるとすると、ｒ−ｔ ｌ＋ｔ２の遅延が生じさせられる（図３ｄ）。

・・・・等である。

図４に示す動作長は図３ａ乃至図３ｈの全ての動作ケースを含む。この表から、 等比が２である基本遅延路の等比数列で、等間隔遅延が得られる。

０、ｔ、２ｔｘ　３ｔ、・・・７を 図１の装置は透過により動作する。図５の装置は反射により動作する類似の装置 を示す。光源Ｓにより放射されたビームは半透明鏡ＭＯにより装置へ送られる。

スイッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３を透過した後でそれは末端鎖ＭＥ１、ＭＥ２により反 射され、半透明鏡ＭＯによりユーザー回路ＣＴへ向かって反射されるようにする ために同じ光路を通って戻る。

この種の実施例ではスイッチ内を光が逆に戻るから可能であり、一層小型の装置 にできる。

各スイッチング点において図６に示すようなスイッチマトリックスが設けられて いると考えられるならば、前述した原則が簡単に適用される。

図６に示す実施例によれば、スイッチ０１〜Ｃ３各々は同じ平面上に配置される スイッチ群により構成される。

たとえば、好適な実施例によれば、スイッチの平面を製作するために液晶セルが 用いられる。液晶セルの各イメージエレメント（ｉｍａｇｅ　ｅｌｅｓｅｎｔｓ ）がスイッチを構成する。

第１のセルＣ１は処理すべきビームにより一様に照明される。各種のセル０１〜 Ｃ３は同一であり、処理すべきビームの方向にそって整列させらる。第１のセル Ｃ１の各イメージエレメントは処理すべき光ビームの一部を決定する。

図６の装置により処理した後で、出力ビームはセルＣ１〜Ｃ３の中のイメージエ レメントと同数の基本ビームにより構成される。各基本ビームはそれが通る経路 に対応する遅延、すなわち、前記例によれば（３基本遅延）、図４に与えられて いる表から選択される遅延が与えられる。

図７は走査アンテナを制御する装置への前記装置の応用を示す。

光源Ｓはマイクロ波周波数信号を得る目的で、種々の波長を有する重畳された２ 本の光ビームを放射する。光搬送波の振幅を変調することにより（レーザ源の直 接変調または外部変：Ａ）、または周波数が異なる２本のレーザビームの重畳に よりマイクロ波周波数信号を得ることができる。

周波数が異なる２本のレーザビームの重畳は種々のやり方で行うことができる。

ａ）知られている得られた２つのビームの再結合をもたらすブラッグ光音響セル による周波数変換。

ｂ）この重畳を行うために、数ＫＨｚのスペクトル線幅を宵する２本のビームを 独立した２つのレーザ源から供給し、それらを重畳することも可能である。光ダ イオードによるこの２周波ビームの干渉検出は、２本のビームの周波数相互の差 の周波数のビート信号を与える。このようにして生成されたマイクロ波信号の周 波数は、一方のレーザの温度を制御することにより（可変温度は可変周波数を意 味する）簡単に調節される。数ＧＨｚから数十ＧＨｚの周波数をこのようにして 得ることができるが、この調節すなわち周波数の変化は遅い（数百ｍｓから１／ ｓ）　。３．ＩＧＨｚ／’Ｃの周波数変化をＩＧＨｚ／Ｓの変化で観察すること が可能であるから、２つのレーザ温度を安定させることが必要である。

Ｃ）最後に、２本のレーザビームを重畳させることは、先ファイバで誘発される ブリユアン（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ）拡散型の非線形現象を使用できる。

ファイバで誘発されるブリユアン拡散はしきい値効果である。（使用する波長と ファイバに応じて数百μＷ〜数十ｍＷ、） 同調可能なレーザが図１５に示すようにファイバへ結合される。このしきい値を 越えると、周期的屈折率を有し、周期がλ／２である変調がそのファイバ中に生 ずる。

この変調は電気歪現象によるものであって、物質の性質により決定される速度Ｖ で、ポンプ波の伝わりのと同じ向きに伝わる。ポンプ波はこの屈折率変調で反射 され、周波数がｗ　−２πｆへ周波数が変換された逆向きに進む波を供給する。

この周波数ｆは、ｆｍ２．ｎＶ／λによって決定される。

ここに、λはポンプ波長、 ｎｌはファイバの屈折率 ■はファイバ中を逆向きに伝わる波の速度である。

ファイバの低損失（０，２ｄＢ／ｋｍ　〜数ｄ　Ｂ　／　ｋ　ｍ　）るから、典 型的な反射率４０％（変換されている間にファイバ中で反射されるポンプの割合 ）を得ることが可能である。この変換の精度は約１ｋｍの長さに対して約数ＫＨ ｚ〜数十ＫＨｚである。

λを変えることにより更に同調可能である。たとえば、ｖ　＝　６０００　ｍ　 ／　ｓであるシリカにおいては、λ−ｍＯ，Ｂｕｒｎ；　ｆ＝２２ＧＨｚλ−１ ，０６μｍ；　ｆ−１６，５ＧＨｚλ−１，５μｍ；ｆ−１１，５ＧＨｚ したがって、ＴＬサファイア型の同調可能なレーザ（波長が０．６と１μｍの間 を放射する）により約３０ＧＨｚと１６ＧＨｚの間で同調できる。１〜４μｍの 波長を連続的に検査できるようにする、光パラメトリツク発信器（ＯＰ　Ｏ）に 関連する固定レーザにより、１６〜４ＧＨｚの周波数ｆを走査できる。

他のファイバ（フッ素を含むファイバ、Ｇ　ｅをドープされたファイバ、単結晶 ファイバ）を用いることにより種々の周波数帯をカバーできる（シリカに関して Ｖの変化）。

反射されたビーム（ｗ−２πｆは最後に入射ビームＷに重畳される。この２周波 数ビームの干渉検出により、前記特許におけるように、ビート信号したがってｆ のマイクロ波周波数信号が供給される。

図７の左側の部分には先行する装置の第１の素子が再び見られる。この図の左側 には、スイッチ０１〜Ｃ３のビームｆ１．１〜ｆＮ、Ｎから構成された光ビーム がＮｘＮ個の検出ダイオードＤ１．１〜ＤＮ、Ｎの群へ送られる。それらのダイ オードは、割り当てられた遅延に従って互いに移相されている種々のビームｆ１ ．１〜ｆＮ。

Ｎを検出する。それから、アンテナ素子Ｅ１．１〜Ｎ。

Ｎによりマイクロ波周波数信号を送信するために、それらは増幅器を制御する。

本発明の装置はスイッチを用いて製造することもできる。スイッチにおいては各 基本ビームの偏光の向きに従ってそのビームをスイッチングする。

この目的のために各スイッチは図８に示すように構成される。

そのスイッチは人力偏光スイッチＰ１を有する。この偏光器は１組のスイッチ可 能な偏光器Ｐ１．１〜ＰＬ。

ｎを有する。好適な実施例に従って、このスイッチは液晶セルを用いて製作され る。そのセルの各イメージエレメントにより入力ビームの一部の偏光の向きを回 転させたり、回転させなかったりできる。このようにしてビームｆ２とｆ３の２ つの部分は直交する偏光方向を持つことができる。効率を高くするために、その 装置は直線偏光されたビームＦを受けることができる。液晶セルの状態に応じて 、あるイメージエレメントは光ビームの一部を偏光の向きを回転させることなし に得ることができるようにする。一方、他のイメージエレメントは光の偏光の向 きを回転させる。

偏光スイッチＰ１から来る光は偏光分離立方体Ｃｓへ送られる。したがって、こ の偏光器Ｃｓは光ビームのうち、指定された偏光の向き（図に矢印で示されてい る偏光）を有する部分を透過させ、それに直交する偏光部分（図に点で示されて いる偏光）を反射する。

技術的に簡単であるという理由から、２つの偏光スイッチＰ１とＰ２を各分離立 方体に組み合わせると有利である。１つのスイッチが立方体の１つの入力面に組 み合わされる。したがってスイッチング可能性の数が２倍にされる。これはより 一層有利である。というのは、スイッチの数に応じて可能な遅延の指数の数列が 得られるからである。

図９ａは分離立方体および関連する鏡の実際的な例を示す。この実施例では生立 方体Ｃ１は、平行六面体の横断面を有し、かつ偏光分離器として作用する面とは 反対側に、金属被覆により反射性にされる面を有するプリズムの形で製作される 。図１に適用されると、図９ａの構造はスイッチＣ１に対応する。したがって、 図１のスイッチＣ２は、反射面Ｍ１．２とＭ２．１を有する平行六面体の形の２ つの同一のプリズムの態様で、図９ｂに示すように製作される。反射面Ｍ１．２ とＭ２．１は互いに平行であり、かつ偏光分離面Ｃ２と平行である。

そのような実施例により装置を小型にできる。

本発明はフランス特許出願ＮＯ，８９１５１０２に記載されているｖｔｒＩ７ｔ に応用することもできる。この特許出願は、ある数の光学的遅延が生じさせられ 、それから種々の遅延から得られた全てのビームがＮ２の方向に複製されるよう な装置が記載されている。次に、空間フィルタ装置Ｍ１が、特定の遅延を表すビ ームを各方向に選択する。

図１０はそのような装置への本発明の応用を示す。

光源Ｓが光ビームを装置Ｒへ向かって放射する。この装置は前記したようにして 設計され、ビームのｐ部分の上に決定された数ｑの可能な遅延を引き起こすこと ができる。更に詳しく言えば、ｑ個の可能な遅延から選択された遅延がビームの 一部に割り当てられる。

次にホログラフィック装置Ｈ１によりｐビーム部分の複製を可能にする。この複 製は、制御すべきアンテナ素子の数に対応するＮ２の可能な方向で行うことがで きる。

アンテナ素子（Ｅｌ、１）をダイオード（Ｄｌ、１）とマイクロ波周波数増幅器 （Ｇ１．１）を介して制御するために、空間フィルタＭ１が各方向のビーム部分 を選択する。これは、装置Ｒの出力端子において与えられるｐの遅延のうちから 選択された特定の遅延を有する１つのビーム部分を用いて行われる。

遅延が幾何学的な態様で符号化されるものとすると、２ｑ個の遅延を持つことが 可能である。それらの遅延のうちでｐの遅延を後での選択に同時に利用できる。

すなわち、それを各走査アンテナ素子へ分配できる。この装置は特許出願ＦＲ８ ９１５１０２における装置の改良であることに注目されたい。というのは、光波 の最初のパワーの同じ減衰に対して、潜在的な遅延の数を指数的に増大すること が可能だからである。さらに、ｐ個の遅延を同時に利用できるとしても、同じ装 置による２９個の遅延の可能性により、アンテナの放射パターンをかなり増大で きることに注目することは興味がある。

最後に、光の誘導伝播（単一モードファイバにおいて）により基本的な遅延が得 られる場合における、光スィッチを製作するとくに有利な方法は、集積化された 光スィッチ、と（に減衰波による結合（ＣＯＢＲＡ）を用いることにある。

本発明は、達成すべき光学的遅延の符号化を許容する。

本発明の装置は、低い複雑さ、従って低価格であり、光パワーの低い減衰で数多 （の遅延を得ることを許容する。

たとえば、集積化された光学装置を用いる本発明の実施例は図１１に示す構成を 生じさせることができる。集積化された光学装置で製作された各光スィッチ（Ｃ １）は２つの入力端子（ｅｌ、１．ｅｌ、２）と２つの出力端子（ｓｌ、１とｓ ｌ、２）を有し、スイッチング状態に従って１つの入力端子を出力端子の一方ま たは他方へ結合できるようにする。

結合器Ｃ１の入力端子ｅ１．１は先人力信号を光源Ｓから受ける。この結合器は この信号をスイッチＣ２の入力端子ｅ２．１へほぼ直接に、または遅延回路ｔ１ を介してスイッチｃ２の入力端子８２．２へ送る。したがって、図１１の装置の 機能は図１の装置の機能に類似することがわかる。

図１２〜１４は本発明にしたがって遅延を生じさせる装置の別の実施例を示す。

この実施例は偏光分離器を用いて実現される。

第１の遅延ｔ１は、光源Ｓから光ビームを受ける空間偏光器Ｐ１と、指定された 偏光の光を別の偏光分離器５Ｐ１２へ送り、別の偏光の光を反射手段Ｒ１１へ反 射する偏光分離器５ＰＩＩとを用いて第１の遅延ｔ１が達成される。別の反射手 段Ｒ１２がＲ１１から来た光を分離器５Ｐ１２へ再び送る。

反射手段を通る光路の長さは遅延ｔ１を決定する。第２の遅延ｔ２は偏光分離器 の距離を定めることにより決定される、等々である。

Ｐｌ、Ｐ２のような偏光器は空間偏光器、またはビーム自体の偏光が空間的に変 調されるような偏光の空間的な変調器である。それらの偏光器を製造する１つの 方法は、各イメージエレメントがビームの一部の偏光の回転を行えるようにする ような液晶セルを用いることである。

偏光分離器ＳＰＩ／１．５Ｐ１２．５Ｐ２１．５Ｐ２２は偏光分離器立方体とす ることができる。それらは同一に構成される。すなわち、それらは同じ種類の偏 光を反射し、別の種類の偏光を透過させる。

反射手段Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ２１、Ｒ２２は全反射立方体とすることができる。

そのような構成は、生じさせる基本遅延（ｔｌ、Ｃ２、・・・）あたり必要な空 間変調器がただ１つだけであることが有利である。

図１３は図１２の装置のコンパクトな実施例を示す。

５ＰＩＩ、５Ｐ１２のような偏光分離器が１つのブロックで具体化され、共通の 中央プリズムを共用する。偏光器ＰＩは入カプリズムの入力面のそばに置かれる 。最後に、Ｒ１１、Ｒ１２のような反射手段が、分離器ＳＰ１の共通プリズムに 類似する１つのプリズムＲ１の態様で具体化される。

各遅延の値は分離器ＳＰＩからのプリズムＲ１の距離により決定される。

したがって、図１３において、分離器ＳＰＩからのプリズムＲ１の距離がある遅 延を決定すること、および分離器ＳＰ２からのプリズムＲ２の距離がより長い距 ａｔ２を決定することがわかる。

この種の構成を用いることにより、図１４に示すように、たとえば等比数列にで きる一連の基本遅延ｔ１、Ｃ２、Ｃ４・・・を決定することが可能である。

そのような装置は、動作するために、偏光器（Ｐｌ。

Ｐ２・・・）の中央制御を必要とすることに気が付くであろう。実際に、各偏光 器（たとえばｐ２）の制御は各ビームの偏光に依存するから、その偏光器に先行 する偏光器（この例ではＰＩ）により各ビームに与えられる偏光に依存する。

透過モードで動作するこの装置の利点は、アンテナの点に対して選択された遅延 の値がどの様な値であっても、光キャリヤが同じ数のジオプトリを透過したと言 う事実にある。それにより、選択した遅延値がどの様であっても、同じ信号レベ ルを光ダイオードで得ることができるようにされる。

図１６に示す本発明の別の実施例によれば、分離器またはプリズムの性質と同じ 性質のガラスブロック（ＢＶｌ、ＢＶ２）ｔ、：より、分離器（ＳＰＩ、５Ｐ２ ）がプリズム（Ｒ１、Ｒ２）へ結び付けられる。

したがって、ビームの伝播が屈折率媒体で常に起こる。

このようにして装置は小型にされる。同様に、空間変調器の画素による回折角度 の利得が得られる。

更に、全てのブロックを互いに、および空間変調器へ図１７に示すように接合す ることが可能である。

最小の遅延値はτ−２ｄ　ｎ　／　ｃであることが図１８かられかる。ここに、 ｎはプリズムの反射光の屈折率である。したがって、この値は空間光変調器の寸 法と分離器立方体の寸法とにより制限される。純粋に遅延で機能しているアンテ ナの場合には、０と１６λ／Ｃ（λはマイクロ波周波数の波長）間の遅延の１０ ビツトを有する必要がある。実際に、第２のローブの振幅を最小にするためには ０とλ／Ｃの間で６ビツトを必要とする。広い瞬時周波数帯で±４５″の範囲内 でマイクロ波周波数ビームを偏向させるためには、λ／Ｃと１６λ／Ｃの間で４ ビツトを更に必要とする。３ＧＨｚで動作するアンテナでは、λはほぼ９ｃｍに 等しく、最小の遅延増分は１７６４ｃｍ２ｄｎ／ｃである。これから、ｄ−λ／ 　１２８　ｎ５００μｍである。約３２Ｘ３２の画素を持たねばならない空間変 調器に対してはその値は現実的ではない。

小さい値の遅延に対しては、本発明は図１９に示すような装置を提供する。

この装置は、 たとえば液晶型の偏光変調器ＰＩＯと、１つの偏光を反射し、他の偏光を透過す る偏光分離器５ＰＩＩＯと、 ２つの偏光のための２つの光路を決定する２つの反射装置ＭＩＯ１Ｍ２０と、 ２つの偏光を同じ光路に集める偏光結合器ＣＰＩＩＯと、 を有し、前記２つの光路はほぼ同じ幾何学的長さを有すむ。

この装置においては、厚さがｅで、屈折率がｎであり、平行な面Ｌ１を有する板 のために光路は異なる。したがって、　−ｅ、ｎ／ｃ、である。第１の遅延に対 して厚さが５００μｍ、１ｍｍ、２ｍｍ・・・の板が選択される。

図２０は短い遅延を得られるようにする別の変形を示す。　声 ２つの複屈折率結晶ＣＢＩＯ１ＣＢＩＩが互いに横に並べられる。それらの結晶 の主軸の方向は、図におけるように、１つの偏光により行われる屈折を最大にす るために選択される。２つの結晶を縦続に配置することにより、直交する２つの 偏光の方向と出口点が確実に一致させられる。この場合には光路差が遅延、τ− ２／ｃ［ｒ−２ｎ／ｃ、ｅ、［（１＋ｔ　ｇ　ａ）　１１２−１］　を与える。

たとえば、方解石においては、ｅ−３６ｍｍに対してｄ曝４ｍｍである、すなわ ち、ｔａｎａ−１／９である。

、′、ｌ ｆ　＝３ＧＨｚであると、ｅ′はしたがって最小の増分に対して８０ｍｍにほぼ 等しい。より高い周波数、ｆ−１０〜１００ＧＨｚの場合には、非常に妥当な厚 さく２５ｍｍから３ｍｍ）の方解石を必要とする。

ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、６ ＦＩＧ−８ 要　約　書 光学的遅延を生じさせる装置および走査アンテナ用の光学的制御装置への応用 いくつかの第２の光路（ｔｌ、ｔｌ、ｔ３）が設けられ、主光路（ＸＹ）と直列 および並列に置かれる。主光路に置かれているスイッチ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）に よりそれら第２の光路（ｔｌ、ｔｌ、ｔ３）へのアクセスが行われる。

遅延回路（ｔｌ、ｔｌ、ｔ３）の長さは、等比が値２である等比数列である。ス イッチ（ＣＩ、Ｃ２、Ｃ３）のスイッチング状態に応じて、したがって一連の等 間隔遅延を得ることが可能である。

図１ 国際調査報告 １′１ｋｍｌＡＨ＆１””’ＰＣＴノＦ’Ｒ９１１００１９９国際調査報告

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも第１の入力端子及び第２の入力端子と、少なくとも第１の出力端 子及び入力端子を一方の出力端子または他方の出力端子へ結合できるようにする 第２の出力端子とを有し、定められた順序で配置されるいくつかのスイッチ（Ｃ １〜Ｃ３）を備え、第１のスイッチ（Ｃ１）の第１の入力端子が処理すべき光ビ ームを放射する光源へ接続され、各スイッチの第１の出力端子は次のスイッチの 第１の入力端子へ接続され、 各スイッチの第２の出力端子は光遅延回路（ｔ１、ｔ２、ｔ３）を介して次のス イッチの第２の入力端子へ接続され、 最後のスイッチ（Ｃ３）の第１の出力端子はユーザー回路（ＣＴ）へ接続される ことを特徴する光学的遅延を生じさせる装置。
2. ２．光遅延回路（ｔ１、ｔ２、ｔ３）は等比数列を構成する遅延値を有する種々 の遅延を生じさせることを特徴とする請求項１記載の光学的遅延を生じさせる装 置。
3. ３．直列に置かれて、基本遅延を生ずるいくつかの回路を備え、各回路は、 光源Ｓから光ビームを受け、偏光が変調されたビームを再び送る偏光変調器（Ｐ １）と、 偏光が変調されているビームを受け、第１の偏光の光を送り、第２の偏光の光を 反射する第１の偏光分離器（ＳＰ１１）と、 第１の偏光分離器により反射された光を受け、それを反射する反射手段（Ｒ１１ 、Ｒ１２）と、一方では第１の偏光から光を受けて、その光を次の遅延形成回路 へ再び送り、他方では反射手段により送られた第２の偏光からの光を受け、この 光を次の遅延形成回路へ反射する第２の偏光分離器（ＳＰ１２）と、を備えるこ とを特徴とする光学的遅延を生じさせる装置。
4. ４．偏光分離器は偏光分離立方体を用いて製作されることを特徴とする請求項３ 記載の光学的遅延を生じさせる装置。
5. ５．同じ遅延形成回路の偏光分離器（ＳＰ１１、ＳＰ１２）が１つのブロックで 製作されて、共通プリズムを共用し、反射手段（Ｒ１１、Ｒ１２）が偏光分離器 の共通プリズムに類似する全反射プリズムにより製作される請求項４記載の光学 的遅延を生じさせる装置。
6. ６．定められた順序で配置され、マイクロ波周波数増幅器（Ｇ１、…ＧＮ２）に より各々制御される、定められた数Ｎ２のアンテナ素子（Ｅ１、…ＥＮ２）のア レイと、異なる周波数を有する少なくとも２本の共線ビームを同時に放射する光 源（Ｓ）と、 を備える請求項１または３記載の装置を用いた走査アンテナを光学的に制御する 装置において、２本の共線ビームを受け、それを特徴づける光伝播時間を各々与 えるある数（Ｐ）のスイッチ可能な光路を有するＮ２の遅延装置と、 アンテナ素子（Ｅ１…ＥＮ）を制御するためにマイクロ波周波数増幅器（Ｇ１… ＧＮ２）へ各々結合されるＮ２の光検出器装置と、 を更に備えることを特徴とする走査アンテナを光学的に制御する装置。
7. ７．各遅延装置は、基本光路と、この光路の種々の部分に並列に接続されて、異 なる長さを有する、スイッチ可能な第２の光路とを有することを特徴とする請求 項６記載の装置。
8. ８．第２の光路は光学的スイッチ手段により基本光路へ接続される請求項７記載 の装置。
9. ９．種々の第２の光路が基本光路の引き続く区域へ並列に接続されることを特徴 とする請求項７記載の装置。
10. １０．種々の光路により生じさせられる種々の遅延が等比数列に従って変化する ことを特徴とする請求項７記載の装置。
11. １１．等比数列の比は値２を有することを特徴とする請求項１０記載の装置。
12. １２．光スイッチはスイッチング組立体にまとめられ、各組立体に方向が割当て られることを特徴とする９記載の装置。
13. １３．各スイッチング組立体はスイッチング素子のセルを有し、各スイッチング 素子は「透過」状態または「反射」状態のいずれかを取ることができ、「透過」 スイッチング素子に達した光はほとんど反射されことなしに再び送られ、「反射 」スイッチング素子に足した光は反射されることを特徴とする請求項１２記載の 装置。
14. １４．スイッチング素子は液晶セルであることを特徴とする請求項１３記載の装 置。
15. １５．スイッチング素子は入力端子に設けられる信光器を有することを特徴とす る請求項１４記載の装置。
16. １６．各スイッチングセルは２つのプリズムの間に含まれることを特徴とする請 求項１３記載の装置。
17. １７．ビーム分割器は、光源（Ｓ）により供給される光ビームの横断面をスイッ チングセルのスイッチング領域に適合させる手段を有することを特徴とする請求 項１３記載の装置。
18. １８．遅延装置と光検出器の間に、 各遅延装置からくるビームを指定された数の複製された方向に従って、複製する ことを許す複製装置（Ｈ１）と、 複製された方向の数および遅延装置の数と同数のフィルタを含む空間フィルタ装 置（Ｍ１）と、をも有することを特徴とする請求項６記載の装置。
19. １９．直列に置かれて、基本遅延を生じさせるいくつかの回路を備え、各回路は 、 光源Ｓから光ビームを受け、偏光が変調されたビームを再び送る偏光変調器（Ｐ １）と、 偏光が変調されているビームを受け、第１の偏光の光を送り、第２の偏光の光を 反射する第１の偏光分離器（ＳＰ１１０）と、 第１の偏光と第２の偏光をそれぞれ送り、一方が平行な面を有する板を含む第１ の光路および第２の光路と、２つの偏光を再び組み合わせる回路と、を備えるこ とを特徴とする光学的遅延を生じさせる装置。
20. ２０．直列に置かれて、基本遅延を生じさせるいくつかの回路を備え、各回路は 、 光源Ｓから光ビームを受け、偏光が変調されたビームを再び送る偏光変調器（Ｐ １）と、 第１の偏光を偏向せず、かつ第２の偏光を偏向させるために、変調器と直列に置 かれる第１の複屈折結晶と、第１の偏光を偏向せず、かつ第２の偏光を偏向させ るために、第１の複屈折結晶に後続して配置されて第１の複屈折結晶の構成に類 似する構成を有する第２の複屈折結晶と、 を備えることを特徴とする光学的遅延を起こす装置。
21. ２１．遅延回路は平行な面を有する板を有することを特徴とする請求項１記載の 装置。
22. ２２．遅延回路は接続的に配置される２つの類似する複屈折結晶を有することを 特徴とする請求項１記載の装置。