JPH06301072A

JPH06301072A - 画像伝送装置

Info

Publication number: JPH06301072A
Application number: JP8450293A
Authority: JP
Inventors: Seiji Fukushima; 誠治福島; Takashi Kurokawa; 隆志黒川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1993-04-12
Filing date: 1993-04-12
Publication date: 1994-10-28

Abstract

(57)【要約】【目的】画像パターンや２次元の光データを光のまま
直接、並列に効率良く伝送でき、アライメントも容易
で、また従来のように同一特性の光ファイバを用いる必
要もなく、かつ伝送光強度も十分な強さの画像パターン
を得ることができるようにすること。【構成】この直接画像伝送装置は、セルフポンピング
により位相共役波を発生せしめるフォトリフラクティブ
結晶（以下、ＰＲＣ）２ｂと、ＰＲＣ２ｂに画像信号を
書き込む空間光変調器１２および送信側光学系３ｇ，１
０と、ＰＲＣ２ｂを駆動するレーザ光源１ｂと、画像信
号を伝送する伝送媒体３ｆ，９ａと、位相共役波を結像
する受信側光学系７ｂ，３ｅ，６ｂとを有する。上記空
間光変調器１２の代りにＥＡＲＳ（エキシトン吸収反射
スイッチ）１３を用いることができ、送信側光学系に面
発光レーザアレイ１７を用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像パターンもしくは
光パターンで表現された２次元データを直接光学的に、
かつ並列に伝送する画像伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、画像信号は通常ＮＴＳＣ方式など
により２次元のデータを時間に置き換えて、フレーム信
号としての電気信号として伝送されている。したがっ
て、この場合、伝送可能な分解能とフレームレートが電
気信号の帯域で制限され、もっぱら分解能とフレームレ
ートはそれぞれ画素数１０万程度、フレームレート３０
ｍｓ程度であった。

【０００３】これを改善するため、画像信号を光ファイ
バや光導波路で直接光のまま、並列に伝送しようとする
技術がある。この技術についてはたとえば、文献（Ｂ．
ＦｉｓｃｈｅｒａｎｄＳ．Ｓｔｅｒｎｋｌａｒ，
‘Ｉｍａｇｅｔｒａｎｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｉｎ
ｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙｗｉｔｈｍｕｌｔｉｍｏ
ｄｅｆｉｂｅｒｓｕｓｉｎｇｓｅｌｆ−ｐｕｍｐ
ｅｄｐｈａｓｅｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ，’ Ａｐ
ｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，ｖｏ
ｌ．４６，ｎｏ．２，ｐｐ．１１３−１１４（１９８
５））が知られている。図１にこの文献等に開示されて
いる従来例の構成を示す。図中、１ｃはレーザ光源（例
えばクリプトンレーザ、波長６４７ｎｍ）、２ｃはフォ
トリフラクティブ結晶（以下、ＰＲＣと略す）（例え
ば、ＢａＴｉＯ₃ またはＢＴＯ）、３ｈ，３ｉおよび３
ｊはレンズ、５ｂは画像パターン、６ｃはスクリーン、
７ｃはハーフミラー、９ｂはマルチモード光ファイバ、
２３はコリメータ、および２４は凹面鏡である。

【０００４】図１の装置を光線の流れに沿って動作を説
明する。レーザ光源１ｃから出射したレーザ光はコリメ
ータ２３でビーム径を広げられ、画像パターン５ｂに入
射する。この画像パターン５ｂを透過した光線は、ハー
フミラー７ｃ，レンズ３ｈ，マルチモード光ファイバ９
ｂ、およびレンズ３ｉを経て、ＰＲＣ２ｃに入射する。
この入射光線をＥ１と呼ぶ。上記レンズ３ｈはレーザ光
を光ファイバ９ｂに入射するために、またレンズ３ｉは
光ファイバ９ｂから出射する光をほぼ平行光にするため
に、配置されている。さて、ＰＲＣ２ｃ内で入射光の一
部は散乱され、図１のＥ２に示すように、凹面鏡２４へ
向かう。この凹面鏡２４は散乱光が丁度ＰＲＣ２ｃに戻
るように配置されており、凹面鏡２４からの反射光Ｅ３
は入射光線Ｅ２と丁度逆向きに進む。このとき、ＰＲＣ
２ｃ内の２本の光線（Ｅ２，Ｅ３）は互いに干渉し、Ｐ
ＲＣ内部に干渉縞強度に比例した屈折率分布をつくる。
この屈折率分布に基づき反射光線Ｅ３は光線Ｅ４として
入射光線Ｅ１が来た方向へと戻っていく。このとき、光
線Ｅ１と光線Ｅ４は共役である。共役光Ｅ４はＥ１と全
く同一の経路を逆向きに伝搬していく。すなわち、光線
Ｅ４はレンズ３ｉ，光ファイバ９ｂ，レンズ３ｈ，ハー
フミラー７ｃへと戻る。ハーフミラー７ｃで反射された
光線Ｅ４はレンズ３ｊを経て、スクリーン６ｃへ入射す
る。光ファイバ９ｂから戻ってきた光Ｅ４は、元々入射
した光Ｅ１と共役なため、ハーフミラー７ｃを除いて考
えると、丁度画像パターン５ｂへと戻る。ここでは、そ
の画像パターン５ｂを観測するためにハーフミラー７ｃ
が使われている。なお、レンズ３ｊの働きは画像パター
ン５ｂの再生像をスクリーン６ｃに拡大投影することで
ある。この構成によれば画像パターン５ｂは光ファイバ
９ｂにより図面右側では再生することはできないが、ス
クリーン６ｃ上ではふたたび再生される。

【０００５】ところが、この従来方法は光ファイバの位
相ゆらぎで生じた画像歪を、まったく同一の経路で光を
往復させることで補償していたため、画像が正しく再生
されるのは送信画像のある場所に限定されていた。従っ
て、このようなものは実質的な伝送とは言えない。ま
た、全く同一の光ファイバを用いることで画像伝送しよ
うとする提案もあるが、システムとして現実的ではな
く、これまでには実現されていない。

【０００６】さて、位相共役鏡を用いて１ウェイの画像
伝送する方法としては、他にも本出願人提案の「画像伝
送装置」特願平４−３６６２６号がある。これはまだ未
公開技術であるが、画像信号を空間光変調器（以下、Ｓ
ＬＭと略す）の位相共役鏡に書き込むことで上記の欠点
を克服し、１ウェイの伝送を可能にしたものである。し
かしながら、この方法においては位相共役鏡として用い
られたＳＬＭに増幅作用がないため、伝送光が微弱で画
像の鮮明さを欠いていた。さらにこの方法には次のよう
なもうひとつ問題があった。すなわち、位相共役波を発
生させるために参照光と参照光の位相共役波が必要であ
るが、通常参照光の位相共役波は参照光を２分し、ミラ
ーなどによりそのうちの１本の光線を他方と丁度逆向き
に進行させることで位相共役波とみなしていた。ところ
が、２本の光線が丁度重なるような光学系をアライメン
トし、長時間にわたって安定に動作させ続けることは非
常に困難であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の光による直接画像伝送技術では、それぞれ、全く
同一の光ファイバを準備しなければならないこと、伝送
光強度が小さく画像が鮮明でないこと、光学系のアライ
メントが困難であるなどの欠点があった。

【０００８】本発明は、このような背景の下になされた
もので、画像パターンや２次元の光データを光のまま直
接、並列に効率よく伝送できる、アライメントの容易な
画像伝送装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、セルフポンピングにより位相共役波を発
生せしめるフォトリフラクティブ結晶と、前記フォトリ
フラクティブ結晶に画像信号を書き込む光変調器および
送信側光学系と、前記フォトリフラクティブ結晶を駆動
するレーザ光源と、前記フォトリフラクティブ結晶から
発生する前記画像信号の前記位相共役波を伝送する伝送
媒体と、前記伝送媒体により伝送される前記位相共役波
を結像する受信側光学系とを具備したことを特徴とす
る。

【００１０】また、本発明は好ましくはその一態様とし
て、前記光変調器は、空間光変調器、エキシトン吸収反
射スイッチ、および自己電気光学効果デバイスのいずれ
か１つであることを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】本発明では、位相共役鏡としてセルフポンピン
グ可能なＰＲＣ（フォトリフラクティブ結晶）を用い、
画像入力の手段としてＳＬＭ（空間光変調器）の如き光
変調器を用いて、画像パターンや２次元の光データの並
列の直接画像伝送を効率よく実現することができる。特
に、本発明では従来のように同一特性の光ファイバを用
いる必要性もなく、かつ伝送光強度も十分な強さの画像
パターンを得ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１３】（第１の実施例）本発明の第１の実施例は
画像パターンをすりガラス越しに見えるようにする構成
例である。図２を参照して、本発明の第１の実施例を説
明する。図中、１ａはレーザ光源、２ａはＢＴＯ結晶の
ＰＲＣ（フォトリフラクティブ結晶）、３ａ，３ｂおよ
び３ｃはレンズ、４はひずみ物体としてのすりガラス、
５ａは画像パターン、６ａはスクリーン、および７ａは
ハーフミラーである。さらに詳しくは、レーザ光源１ａ
は発振波長６４７ｎｍ、出力３００ｍＷ、コヒーレント
長１０ｍ以上のクリプトン（Ｋｒ）イオンレーザであ
る。レーザ光源１ａからＰＲＣ２ａまでの光線の軌跡は
次の通りである。レーザ光線はレーザ光源１ａから出射
し、順にレンズ３ａ，ハーフミラー７ａ，すりガラス
４，レンズ３ｂを通過し、ＰＲＣ２ａに入射する。レン
ズ３ａは光線のビーム径を広げるコリメータとして作用
する。光線はすりガラス４で散乱されるが、レンズ３ｂ
により再度径が縮小されてＰＲＣ２ａに入射する。

【００１４】画像再生の説明に先立ち、この構成でのセ
ルフポンピングに基づく位相共役波発生の原理を述べ
る。レンズ３ｂから入射してくる光線Ｅ１はＰＲＣ２ａ
に入射してその結晶内を伝搬する。ここでｘで示された
点に散乱中心があれば、光線は直進する成分（破線）と
散乱された成分（Ｅ２）とに分離する。画像パターン５
ａがまだ取り付けられていないとき、全反射条件が満た
されていれば光線Ｅ２はＰＲＣ２ａ内で２度反射し、光
線Ｅ３′としてｙの点に向かって進行する。すなわち、
ｙの点において光線Ｅ１と光線Ｅ３′とが干渉し、この
干渉縞に対応してＰＲＣ２ａ内に屈折率分布が生じる。
これにより、光線Ｅ１は光線Ｅ２以外に新たな進路もと
るようになる。この新たな進路はＥ２′，Ｅ３，Ｅ４の
進路である。このときに生ずる、以下の光線の組み合わ
せ（Ｅ１，Ｅ４）、（Ｅ２，Ｅ３）、（Ｅ２′，Ｅ
３′）はすべて共役な波である。つまり、入射した光線
Ｅ１と共役な出射した光線Ｅ４が再びレンズ３ｂ，すり
ガラス４へと戻っていく。この光線のプロファイルはハ
ーフミラー７ａ，レンズ３ｃを通って、スクリーン６ａ
上で観測される。

【００１５】さて、この位相共役波の発生条件下で画像
パターン５ａをＰＲＣ２ａに取り付けたときの光線の振
る舞いは以下の通りである。画像パターン５ａはガラス
基板上に適当なアルミニウム・パターンを蒸着したもの
である。マッチングオイルを用いてこの画像パターン５
ａとＰＲＣ２ａとを貼り付けることにより、画像パター
ン５ａのアルミニウム部分は光線を全反射し、それ以外
の部分はＰＲＣ２ａから外部へ出ていくようにする。こ
のとき、ＰＲＣ２ａから戻ってくる光線Ｅ４には画像パ
ターンが重畳されるので、スクリーン６ａでその画像が
再生される。

【００１６】以上の構成により、画像パターンがすりガ
ラス越しにでも十分に観測されることを確認した。

【００１７】（第２の実施例）本発明の第２の実施例は
実際の物体像を光ファイバで実時間で伝送する構成例で
ある。図３にその構成を示す。図中、１ｂはレーザ光
源、２ｂはＰＲＣ、３ｄ〜３ｇはレンズ、６ｂはスクリ
ーン、７ｂはハーフミラー、９ａはマルチモード光ファ
イバ、１０はハロゲンランプ、１１はパルス電源、１２
は空間光変調器（以下、ＳＬＭと略す）、および２５は
物体である。本例と上述した本発明の第１の実施例との
相違点は、ひずみ物体がすりガラス４から光ファイバ９
ａに変わったことと、画像パターンを光アドレス型ＳＬ
Ｍ１２による画像入力に置き換えたことである。使用さ
れる部品，装置類を以下に示す。レーザ光源１ｂはＫｒ
イオンレーザで、第１の実施例のものと同様である。Ｐ
ＲＣ２ｂも同様にＢＴＯ結晶である。光ファイバ９ａは
ステップインデックス・マルチモード光ファイバで、長
さ２ｍ、コア径６００ミクロンのものである。

【００１８】ＳＬＭ１２は強誘電性液晶と光伝導膜とを
組み合わせた光アドレス型ＳＬＭである。図４，図５は
そのＳＬＭ１２の構造を示す図で、図４は上面図、図５
は図４に示す切断線Ｃ−Ｃ′における断面図である。図
中、１０１ａおよび１０１ｂは石英のガラス基板、１０
２は強誘電性液晶層（メルク社製ＺＬＩ−４００３使
用）、１０３ａ〜１０３ｃはインジウム錫の酸化物（Ｉ
ＴＯ）からなる透明電極、１０４ａおよび１０４ｂはポ
リビニルアルコールのラビング処理による配向膜、１０
５はＴｉＯ₂ とＳｉＯ₂ の７ペアの交互膜で構成された
誘電体ミラー（波長６４７ｎｍにて反射率９９％）、１
０６はプラズマＣＶＤ法で成膜した水素化アモルファス
・シリコン光伝導膜、１０７は銀ペースト、１０８はエ
ポキシの封止材、１０９ａおよび１０９ｂはリード電
極、および１１０はセラミック・スペーサである。パル
ス電源１１とＳＬＭ１２とはリード電極１０９ａ，１０
９ｂを介して接続されている。また、強誘電性液晶層１
０２は厚さ１．１ミクロンで、表面安定化状態である。
また、強誘電性液晶層１０２の厚さは、次式

【００１９】

【数１】Δｎ・ｄ＝λ／４（Δｎは液晶の複屈折、ｄは液晶の厚さ、λは読み出し
光の波長）を満たしており、さらにその液晶のチルト角
は２２．５°である。各定数は室温で、Δｎ＝０．１
５、ｄ＝１．１ミクロン、λ＝６４７ｎｍである。この
とき、液晶は印加電圧の正負によって入射光の偏光をそ
のまま、あるいは丁度９０°回転させる。

【００２０】ＳＬＭ１２は電気的には光伝導膜、誘電体
ミラー、強誘電性液晶の直列回路である。図５を基準に
すれば電流は縦に流れ、横への電流の漏れは非常に少な
い。光伝導膜１０６は書き込み光が照射されるとその導
電率が非常に大きくなるため、書き込み光の強度によっ
て強誘電性液晶層１０２への印加電圧を制御することが
できる。したがって、画像書き込みの前に正電圧（＋１
５Ｖ、２ｍｓ）で初期化し、書き込み時には負電圧パル
ス（−１５Ｖ、５００μｓ）を印加すれば、書き込み光
が照射されなかった部分は偏光が９０°回転し、書き込
み光が照射された部分は偏光が変わらない。

【００２１】図３の画像伝送装置に戻って説明する。レ
ーザ光源１ｂからの出射光はレンズ３ｄで光ファイバ９
ａのコア径６００μｍに絞られて、光ファイバ９ａへ入
射する。光ファイバ９ａを出射した光線はレンズ３ｆに
よりコリメートされ、ＰＲＣ２ｂへと入射する。これ以
後も動作原理は基本的には前述の第１の実施例と同じで
あるが、実時間で画像入力できるように配置されたＳＬ
Ｍ１２と位相共役波の発生原理についてさらに詳細に述
べる。図６はＰＲＣ２ｂとＳＬＭ１２の付近の詳細な図
である。本図において、書き込み光学系のレンズ３ｇや
ハロゲンランプ１０は省略し、物体２５は簡単に白黒の
パターン２５′で代用した。また、ＳＬＭ自身は相当複
雑な構造であり詳細はすでに説明したので、配向膜など
いくつかの構成物を省略して描いた。また、光ファイバ
９ａからの入射光は水平偏光であると仮定する。図中、
光線に重なったハッチングした波線は偏光方向を示す。
さて、ＰＲＣ２ｂ内の光線はｘの点において散乱され、
Ｅ２１の光線として進行し、ＰＲＣ２ｂ表面での全反射
によりＳＬＭ１２のｚの点へと入射する。さて、既に説
明したように、ＳＬＭ１２は書き込み光が照射された部
分では読み出し光の偏光を変化させないため、ｚの点に
おける反射光は水平偏光のままＰＲＣ２ｂ内のｙの点へ
と進む。このとき、ｙの点では入射光線Ｅ１と反射光線
Ｅ３′との干渉により、ＰＲＣ２ｂ内ではその強度に応
じた屈折率分布が生じる。このため、光線Ｅ１の一部は
光線Ｅ２′または光線Ｅ３として、光線Ｅ２１と光線Ｅ
３′とは全く逆向きに進み、最後に光線Ｅ４としてＰＲ
Ｃ２ｂから出ていく。一方、ＳＬＭ１２上で書き込み光
が照射されなかった部分は以下のようして、位相共役波
は発生しない。ｘの点で散乱された光線Ｅ２２はＰＲＣ
２ｂ表面での全反射によりＳＬＭ１２上のｚ′の点へ入
射する。強誘電性液晶層１０２の液晶分子はこの部分
（書き込み光が照射されなかった部分）では偏光面から
２２．５°傾いて配向しているため、反射光の偏光面は
丁度９０°回転し、垂直偏光となる。この垂直偏光の光
線はＰＲＣ２ｂ内のｙ′の点で光線Ｅ１と交わるが、偏
光方向が互いに合っていないので、干渉を引き起こさな
い。よって、位相共役波は発生せず、この部分の画像か
らはもはや光線は戻らない。

【００２２】第１の実施例と同様に、本例のＥ４の光線
は図３中でレンズ３ｆ，光ファイバ９ａ，ハーフミラー
７ｂ，レンズ３ｅを通過し、スクリーン６ｂに結像す
る。

【００２３】この構成により、ｍ長の直接画像伝送装置
を組み立てたところ、物体２５を動かしながら伝送した
が、十分高速に画像を伝送することができ、物体２５の
移動にも十分追随した。さらに、レーザ光源１ｂとして
波長６７０ｎｍ、出力３０ｍＷの可視光レーザダイオー
ドを用いた小型装置も試作したが、同様に明瞭な画像を
伝送することができた。なお、画像の入力手段として上
記のＳＬＭのほかに、後述の超格子量子井戸構造の光変
調器およびそのアレイ素子などの適用も可能である。

【００２４】（第３の実施例）本発明の画像伝送装置に
あっては単に画像を伝送するのみではなく、２次元の光
パターンでデータを並列に伝送することもできる。その
データ入出力の手段として、超格子量子井戸構造の光変
調器およびそのアレイ素子（たとえば、ＥＡＲＳ（Ｃ．
Ａｍａｎｏら、‘Ｎｏｖｅｌｐｈｏｔｏｎｉｃｓｗ
ｉｔｃｈａｒｒａｙｓｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆ
ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｍｕ
ｌｔｉｐｌｅ−ｑｕａｎｔｕｍｒｅｆｌｒｅｃｔｉｏ
ｎｍｏｄｕｌａｔｏｒｓａｎｄｐｈｏｔｏｔｒａ
ｎｓｉｓｔｏｒｓ：ｅｘｃｉｔｏｎａｂｓｏｒｐｔ
ｉｖｅｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｓｗｉｔｃｈ，’ Ｉ
ＥＥＥＰｈｏｔｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｌｅｔｔｅｒｓ．Ｖｏｌ．３，Ｎｏ．８，ｐｐ．７３６
−７３８（１９９１）やＳＥＥＤ（Ｄ．Ａ．Ｂ．Ｍｉｌ
ｌｅｒ，‘Ｑｕａｎｔｕｍ−ｗｅｌｌｓｅｌｆ−ｅｌ
ｅｃｔｏｒ−ｏｐｔｉｃｅｆｆｅｃｔｄｅｖｉｃｅ
ｓ，’ ＯｐｔｉｃａｌａｎｄＱｕａｎｔｕｍＥ
ｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＶｏｌ．２２，ｐｐ．Ｓ６１−
Ｓ９８（１９９０））などを用いることができる。上記
ＥＡＲＳを用いた本発明の第３の実施例を図７に示す。
なお、本実施例では伝送路としてプレーナ石英導波路を
用いている。図中、２ｄはＰＲＣ、３ｊおよび３ｋはレ
ンズ、７ｄはハーフミラー、１３はＥＡＲＳ（エキシト
ン吸収反射スイッチ）、１４はレーザダイオード、１５
はプレーナ石英導波路、１６は制御電源、１７は面発光
レーザアレイ、１８はフォトデテクタアレイである。こ
の例では、制御電源１６で制御される面発光レーザアレ
イ１７で表示される光パターンが、ＰＲＣ２ｄ，レンズ
３ｋ，プレーナ石英導波路１５，ハーフミラー７ｄ，レ
ンズ３ｌ，フォトディテクタアレイ１８へと光パターン
のまま直接伝送される。ＥＡＲＳ１３については後で詳
細に説明する。レーザダイオード１４は発振波長８５０
ｎｍ、出力５０ｍＷのレーザ光源として用いられる。ま
た、面発光レーザアレイ１７も発振波長８５０ｎｍのレ
ーザダイオードアレイである。

【００２５】本発明の第３の実施例はレーザ光源、光導
波路および光変調器の差異を除けば、基本的には本発明
の第２の実施例と同様である。その動作原理を図８を参
照して説明する。ＰＲＣ２ｄは前の第１，第２の実施例
と同様にＢＴＯ結晶がこの波長でも動作するのでＢＴＯ
結晶を用いた。先に、ＥＡＲＳ１３の詳細な構造（１ビ
ット分）を図９を用いて説明する。まず、その概要とし
ては２０１が素子の基板、２０２，２０３および２０４
がヘテロ接合フォトトランジスタ、２１０，２１１およ
び２１２がｐｉｎダイオードであり、このうち２１０が
ミラー、２１１および２１２が光変調器である。電気的
には抵抗２０７を介して、電圧ＶＢが並列構造のヘテロ
接合フォトトランジスタ２０２〜２０４とｐｉｎダイオ
ード２１０〜２１２に印加されている。その詳細は以下
の通りである。基板２０１はｎ型ＡｌＧａＡｓ（厚さ３
００μｍ）、２０２はｎ型Ａｌ_0.3 Ｇａ_0.7 Ａｓ（厚さ
０．５μｍ）エミッタ層、２０３はｐ型ＧａＡｓ（厚さ
０．７５μｍ）ベース層、２０４はｎ型ＧａＡｓ（厚さ
４μｍ）コレクタ層、２１０はｎ型Ａｌ_0.3 Ｇａ_0.7 Ａ
ｓ（１層あたり６２９オングストローム）とｎ型ＡｌＡ
ｓ（１層あたり７１５オングストローム）を交互に２５
周期積層した分布ブラッグ反射鏡、２１１はＧａＡｓ
（１層あたり１００オングストローム）とＡｌ_0.3 Ｇａ
_0.7 Ａｓ（１層あたり８０オングストローム）を交互に
２２０周期積層した半導体量子井戸構造、２１２はｐ型
ＡｌＧａＡｓ（厚さ０．５μｍ）であり、上記の層は２
０１以外すべて分子線エピタキシ法で成膜した。また、
２０６ａおよび２０６ｂはＡｕＧｅＮｉのオーミック電
極、２０７は負荷抵抗、２１３はＣｒ／Ａｕのオーミッ
ク電極である。オーミック電極のうち２０６ｂと２１３
は接地した。

【００２６】ＥＡＲＳ１３にはヘテロ接合フォトトラン
ジスタ２０２〜２０４に書き込み光Ｐ_inが入射し、光変
調器２１１，２１２に読み出し光Ｐ_biasが入射する。こ
のとき、書き込み光Ｐ_inに応じて光変調器２１１，２１
２の吸収が変化するため、読み出し光Ｐ_biasの反射光Ｐ
_out が変調されて出射する。２１１と２１２から構成さ
れる光変調器は波長８５０ｎｍにおいて電圧が印加され
ないときは光透過状態であり、１０Ｖ以上の逆バイアス
電圧が印加されれば透過率が減少する。ＥＡＲＳ１３で
は負荷抵抗２０７と直列にヘテロ接合フォトトランジス
タ２０２〜２０４と光変調器２１１，２１２の並列構造
が接続されているので、その光変調器の吸収を書き込み
光Ｐ_inで制御可能である。書き込み光Ｐ_inがヘテロ接合
フォトトランジスタ２０２〜２０４に照射されていると
きは、このトランジスタに増幅された光電流が流れて等
価的に低抵抗状態となるので、光変調器２１１，２１２
にはほとんど電圧が印加されず透過状態である。すなわ
ち反射光Ｐ_out はＥＡＲＳ１３から出力される。一方、
書き込み光Ｐ_inが照射されないとき、ヘテロ接合フォト
トランジスタ２０２〜２０４には電流が流れず、すなわ
ち高抵抗状態で光変調器２１１，２１２に大きな逆バイ
アス電圧が印加されるので、光吸収状態で反射光Ｐ_out
はほとんどＥＡＲＳ１３から出力されない。要約すれ
ば、ＥＡＲＳ１３では書き込み光Ｐ_inが照射されれば、
読み出し光Ｐ_biasの反射光Ｐ_out が出力され、書き込み
光Ｐ_inが照射されなければ反射光Ｐ_out は出力されな
い。

【００２７】図８に戻って本実施例の画像伝送装置の動
作を説明する。前述の第２の実施例ではＰＲＣ内の干渉
性を偏光方向で制御したが、第３の実施例では光の有無
（強弱）で制御する。この制御を行うのがＥＡＲＳ１３
であり、ＰＲＣ２ｄにヘテロ接合フォトトランジスタ２
０２〜２０４が図面の手前向きに、光変調器２１１，２
１２がＰＲＣ２ｄ向きに配置されている。ＥＡＲＳ１３
は３０μｍ径の素子が縦横３２ずつマトリックスに配置
されており、合計１０２４ビット分が集積されている
が、図８では４個の素子のみを描いた。このうち右の２
個の素子には書き込み光Ｐ_inが照射されており、左の２
個の素子には書き込み光は照射されていない。書き込み
光Ｐ_inの波長も８５０ｎｍである。散乱光Ｅ２１，Ｅ２
２はＰＲＣ２ｄの右側面で全反射し、Ｅ２１の光線は右
上の光変調器に入射し、Ｅ２２の光線は左上の光変調器
に入射する。４個の光変調器にはその状態を示すため、
書き込み光パターンに対応して左側を黒く、右側を白く
表示した。データ伝送のための波長８５０ｎｍのレーザ
光はＥ１の入射光線としてＰＲＣ２ｄに入射する。この
光線はｘの点においてＥ２１，Ｅ２２の光線として散乱
されていく。このうちＥ２２の光線は左側の吸収状態の
光変調器に入射するため、これ以後何ら作用をしない。
ところがＥ２１の光線は反射状態の光変調器で反射した
後、光線Ｅ３１′としてＰＲＣ２ｄ内を進行し、もとの
光線Ｅ１とｙの点で干渉する。Ｅ１とＥ３１′の光線の
干渉により生じた屈折率分布により、ｙの点では新たな
回折光Ｅ２１′を生む。回折光Ｅ２１′はＥ２１とＥ３
１′の光線と丁度反対向きに進み、ＥＡＲＳ１３におけ
る反射の後はＥ３１の光線としてｘ，ｙの点を通り光線
Ｅ４としてＰＲＣ２ｄから出射していく。このとき、Ｅ
４の光線は前述の第１の実施例および第２の実施例と同
様に、ＥＡＲＳ１３上の光パターンを搬送する。すなわ
ち、本実施例の画像伝送装置は画像信号以外にも光パタ
ーンで表現される２次元データも全く同様に並列に伝送
することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画像パターンや２次元の光データを光のまま直接、並列
に効率良く伝送でき、アライメントも容易で、また従来
のように同一特性の光ファイバを用いる必要もなく、か
つ伝送光強度も十分な強さの画像パターンを得ることが
できる。すなわち、本発明の直接画像伝送装置によれ
ば、画像信号の時系列処理を伴わないので、高速に高分
解能に画像パターンを伝送することができる。また、本
発明によれば、画像伝送のほか、コンピュータや交換機
内の２次元データ転送も高速に実行することができる。
このように、本発明の直接画像伝送装置は画像伝送、光
インターコネクション、高速データ転送などの幅広い分
野に応用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の直接画像伝送装置の構成例を示す光路図
である。

【図２】本発明の第１の実施例の直接画像伝送装置の構
成を示す光路図である。

【図３】本発明の第２の実施例の直接画像伝送装置の構
成を示す光路図である。

【図４】図３のＳＬＭ（空間光変調器）１２の構造を示
す上面図である。

【図５】図４の切断線Ｃ−Ｃ′に沿う縦断面図である。

【図６】図３のＰＲＣ２ｂとＳＬＭ１２の付近の詳細な
光路と動作原理を示す斜視図である。

【図７】本発明の第３の実施例の直接画像伝送装置の構
成を示す光路図である。

【図８】図７のＰＲＣ２ｄとＥＡＲＳ１３の付近の詳細
な光路と動作原理を示す斜視図である。

【図９】図７のＥＡＲＳ１３の詳細な構造（１ビット
分）を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃレーザ光源２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄフォトリフラクティブ結晶
（ＰＲＣ）３ａ〜３ｋレンズ４すりガラス５ａ，５ｂ画像パターン６ａ，６ｂ，６ｃスクリーン７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄハーフミラー９ａ，９ｂマルチモード光ファイバ１０ハロゲンランプ１１パルス電源１２空間光変調器（ＳＬＭ）１３ＥＡＲＳ（エキシトン吸収反射スイッチ）１４レーザダイオード１５プレーナ石英導波管１６制御電極１７面発光レーザアレイ１８フォトデテクタアレイ２３コリメータ２４凹面鏡２５物体１０１ａ，１０１ｂ石英ガラス基板１０２強誘電性液晶層１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ透明電極１０４ａ，１０４ｂ配向膜１０５誘電体ミラー１０６伝導膜１０７銀ペースト１０８封止材１０９ａ，１０９ｂリード電極１１０セラミックスペーサ２０１素子の基板２０２フォトトランジスタのエミッタ層２０３フォトトランジスタのベース層２０４フォトトランジスタのコレクタ層２０６ａ，２０６ｂオーミック電極２０７負荷抵抗２１０分布ブラッグ反射鏡２１１，２１２光変調器２１３オーミック電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セルフポンピングにより位相共役波を発
生せしめるフォトリフラクティブ結晶と、前記フォトリフラクティブ結晶に画像信号を書き込む光
変調器および送信側光学系と、前記フォトリフラクティブ結晶を駆動するレーザ光源
と、前記フォトリフラクティブ結晶から発生する前記画像信
号の前記位相共役波を伝送する伝送媒体と、前記伝送媒体により伝送される前記位相共役波を結像す
る受信側光学系とを具備したことを特徴とする画像伝送
装置。
【請求項２】前記光変調器は、空間光変調器、エキシ
トン吸収反射スイッチ、および自己電気光学効果デバイ
スのいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記
載の画像伝送装置。