JPS58153902A - フアブリペロ型光学変調器 - Google Patents
フアブリペロ型光学変調器Info
- Publication number
- JPS58153902A JPS58153902A JP57037691A JP3769182A JPS58153902A JP S58153902 A JPS58153902 A JP S58153902A JP 57037691 A JP57037691 A JP 57037691A JP 3769182 A JP3769182 A JP 3769182A JP S58153902 A JPS58153902 A JP S58153902A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fabry
- plates
- perot
- modulation
- optical modulator
- Prior art date
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- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/02—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the intensity of light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
- G01J3/26—Generating the spectrum; Monochromators using multiple reflection, e.g. Fabry-Perot interferometer, variable interference filters
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はファブリペロ型光学変調器に関するものである
。
。
第１図に示すように２枚の透明な平板１，２を微少な間
隔ｄをもたせて、ヌペーサ３を介して平行に配置すると
、いわゆるファブリペロ干渉器になり、第２甲に示すよ
うな光学透過特性を持つようになる。ここで平板１，２
の内側の向い合う面の反射率をＲとし外側の面は反射率
ゼロとすると、垂直入射光の場合 λ＝２ｎｄ／ｍなる
波長の光の透過率は１００％である。こζで、ｎは空気
または真空の屈折率であり、ｎ ＝ １であり、ｍは正
の整数である。一方、 λ＝ ４ｎｄ／（２ｍ−１）な
る時、透過率が最低になり。
隔ｄをもたせて、ヌペーサ３を介して平行に配置すると
、いわゆるファブリペロ干渉器になり、第２甲に示すよ
うな光学透過特性を持つようになる。ここで平板１，２
の内側の向い合う面の反射率をＲとし外側の面は反射率
ゼロとすると、垂直入射光の場合 λ＝２ｎｄ／ｍなる
波長の光の透過率は１００％である。こζで、ｎは空気
または真空の屈折率であり、ｎ ＝ １であり、ｍは正
の整数である。一方、 λ＝ ４ｎｄ／（２ｍ−１）な
る時、透過率が最低になり。
でｍ１ｎ＝（１−Ｒ）／（１千Ｒ） −−−−（１
）であられされる。
）であられされる。
ここで、τｍｉｎは最低透過率、ｍは正の整数であり、
ｎ ＝ １である。
ｎ ＝ １である。
ｍ ＝ １の透過ピ〜りの半値巾ＷはＨの値で決まり第
３図に示すようになシ、式（２）で表わすことができる
。
３図に示すようになシ、式（２）で表わすことができる
。
但し、λ０＝＝２ｎｄ である。
さて、ここで微少間隔ｄを変化させることによリ、透過
帯域を変化させることができる。従って、赤外フィルタ
などと組み合せて、特定波長帯域の光を変調することが
できる。
帯域を変化させることができる。従って、赤外フィルタ
などと組み合せて、特定波長帯域の光を変調することが
できる。
ところが、この場合の変調度は大きくとれない。
たとえばＲｍ６６％とすると、（２）式又は第３図より
！＝０，１３３Ｘ２ｄとなシ、このとき波長のスケール
で半値幅に相当する分だけ振らしたときの透過特性は第
４図のようになゐ。図において、曲線６は微少間隔ｄを
変化させないときの特性、曲線６は微少間隔ｄをｄ−Ｗ
に変化させたときの特性である。このとき、特定波長帯
域（λ＝２ｄ−〜２ｄ＋！−）における光の透過率は、
曲２ ２ 線６については図中７で示した領域となり、ｒＯＮ中８
０ｑ６となる。一方向線６については８で示した領域と
なり゛ｒｏｔｙ−キ２５％となり、結局変調度としては
でＯＮ −ｒｏｔｙキ８Ｏ−２５＝５５％程度であり大
きく変調できない。。
！＝０，１３３Ｘ２ｄとなシ、このとき波長のスケール
で半値幅に相当する分だけ振らしたときの透過特性は第
４図のようになゐ。図において、曲線６は微少間隔ｄを
変化させないときの特性、曲線６は微少間隔ｄをｄ−Ｗ
に変化させたときの特性である。このとき、特定波長帯
域（λ＝２ｄ−〜２ｄ＋！−）における光の透過率は、
曲２ ２ 線６については図中７で示した領域となり、ｒＯＮ中８
０ｑ６となる。一方向線６については８で示した領域と
なり゛ｒｏｔｙ−キ２５％となり、結局変調度としては
でＯＮ −ｒｏｔｙキ８Ｏ−２５＝５５％程度であり大
きく変調できない。。
本発明はこの変調度を大きく改善することのできるファ
ブリペロ型光学変調器を提供するものである。以下図面
を用いてその一実施例を詳細に説萌する。
ブリペロ型光学変調器を提供するものである。以下図面
を用いてその一実施例を詳細に説萌する。
第６図は本発明によるファブリペロ型光変調器の原理を
示すダブルファブリペロ干渉器の構成である。図におい
て、１１．１２．１３は透明な平板で、平板１１．１３
の外側の面は反射率ゼロとし、内側の面は反射率Ｒとす
る。平板１２は両面ともに反射率Ｒとする。各平板１１
．１２．１３はスペーサ１４により一定間隔ｄを保って
配される。この構成で平板１２の位置のみが微変動（Δ
ｄ）すれば、各面間隔は一方はｄ＋Δｄ、他方はｄ−Δ
ｄとなり、この２重ファブリペロ干渉器は第６図に示す
ような光変調機能を発揮することになる。ここで、２１
はΔｄ ＝Ｏ，すなわちダブルファブリペロ型変調器が
０１ｇのときの光透過特性、２３．２４はΔｄも０のと
き、すなわち各ダブルファブリペロ干渉器がＯＦＦのと
きの各光透過特性、２２は曲線２３，２４を合成して得
られるダブルファブリペロ型変調器がＯＦＦのときの光
透過特性である。
示すダブルファブリペロ干渉器の構成である。図におい
て、１１．１２．１３は透明な平板で、平板１１．１３
の外側の面は反射率ゼロとし、内側の面は反射率Ｒとす
る。平板１２は両面ともに反射率Ｒとする。各平板１１
．１２．１３はスペーサ１４により一定間隔ｄを保って
配される。この構成で平板１２の位置のみが微変動（Δ
ｄ）すれば、各面間隔は一方はｄ＋Δｄ、他方はｄ−Δ
ｄとなり、この２重ファブリペロ干渉器は第６図に示す
ような光変調機能を発揮することになる。ここで、２１
はΔｄ ＝Ｏ，すなわちダブルファブリペロ型変調器が
０１ｇのときの光透過特性、２３．２４はΔｄも０のと
き、すなわち各ダブルファブリペロ干渉器がＯＦＦのと
きの各光透過特性、２２は曲線２３，２４を合成して得
られるダブルファブリペロ型変調器がＯＦＦのときの光
透過特性である。
ここで、前記と同様Ｒｍ６６俤、 Ｗ ＝Ｑ、１３３Ｘ
２ｄ 。
２ｄ 。
Δｃｉ＝ｗとすると、特定波長帯域における曲線２１に
よる光透過率は７０）ｌキ、７６チ、曲線２２による光
透過率７０ｙｙキ ４チである。したがって特定波長帯
域の光変調度は約７０％に向上する。これはファブリペ
ロを２重にし、両者ｔ−１ｅ逆方向に変調したことによ
る効果で、特に光を遮断する機能が改善されていること
が明らかである。透過機能は若干低下するが、透過帯の
珍状が、急傾斜で立上り、立下っているので、透過率低
下の程度は少ない。
よる光透過率は７０）ｌキ、７６チ、曲線２２による光
透過率７０ｙｙキ ４チである。したがって特定波長帯
域の光変調度は約７０％に向上する。これはファブリペ
ロを２重にし、両者ｔ−１ｅ逆方向に変調したことによ
る効果で、特に光を遮断する機能が改善されていること
が明らかである。透過機能は若干低下するが、透過帯の
珍状が、急傾斜で立上り、立下っているので、透過率低
下の程度は少ない。
変調器の機能として重要なものは、変調率であるが、こ
の変調率は微少間隔の金動率に左右されると同時に使用
する特定波長帯域の幅にも影響をうける。この特定波長
帯域の幅にあわせて、透過領域の半値幅を決定すること
が望ましい。
の変調率は微少間隔の金動率に左右されると同時に使用
する特定波長帯域の幅にも影響をうける。この特定波長
帯域の幅にあわせて、透過領域の半値幅を決定すること
が望ましい。
式（２）で示すように、この半値幅は平行平面の反射率
Ｒで決まるので、要求される仕様に基づいてＲ値の設計
をすることになる。但し、第２図に示すように、高次の
透過ピークが短波長側に存在するので、特定波長帯域の
幅には上限があり、最大で、中心波長（λｏ＝２ｎｄ）
の６０チ程度である。
Ｒで決まるので、要求される仕様に基づいてＲ値の設計
をすることになる。但し、第２図に示すように、高次の
透過ピークが短波長側に存在するので、特定波長帯域の
幅には上限があり、最大で、中心波長（λｏ＝２ｎｄ）
の６０チ程度である。
従って、第３図に示すように、平行平面の反射率は約２
４係以上でなければ、本変調器は機能を発揮しないこと
がわかる。
４係以上でなければ、本変調器は機能を発揮しないこと
がわかる。
特定波長帯域が狭くてよい場合、Ｒ値を大きくして透過
ピークの半値幅を狭くして、微少間隔の変動率を少くて
すむようにできる。従って、Ｒ値は変調器の要求仕様に
あわせて決定することになるが、この場合も２４チ以上
の反射率が必要である。
ピークの半値幅を狭くして、微少間隔の変動率を少くて
すむようにできる。従って、Ｒ値は変調器の要求仕様に
あわせて決定することになるが、この場合も２４チ以上
の反射率が必要である。
一方、外側に面する平面は、干渉現象になんらのかかわ
りもないことが望ましく、干渉面と平行でなくわすかな
角をなし又理想的には反射率Ｒはゼロがよい。現実には
、反射率をゼロにすることは不可能なので、なるべく反
射率を低くする。その反射率をＲｍとすると、この反射
による損失率は（２１ｍ −１ｍ２）である。実用上は
、Ｒｍ＝０．１で損失率が約２０チ程度まで許される。
りもないことが望ましく、干渉面と平行でなくわすかな
角をなし又理想的には反射率Ｒはゼロがよい。現実には
、反射率をゼロにすることは不可能なので、なるべく反
射率を低くする。その反射率をＲｍとすると、この反射
による損失率は（２１ｍ −１ｍ２）である。実用上は
、Ｒｍ＝０．１で損失率が約２０チ程度まで許される。
揶７図に本発明によるファブリペロ型変調器の一実施例
を示す。平板３１．３３はゲルマニウム板で外側の面は
硫化亜鉛蒸着膜で反射防止コーティングしてあり、特定
波長帯域１４〜１６μｍで平均反射率２チになっている
。中央の平板３２に対向した面と、中央の平板３２の両
面は反射率６６チにしてあり各々の間隔ｄは７．６μで
、平行度はλ／１０ｏ（λ＝１５．ｃｉ）である。平板
３１．３３は保持台３６に固定されており、中央の平板
３２は、積層圧電素子３４を介し゛て保持台にセットさ
れている。積層圧電素子３４は変調用電源３６から、電
圧を加えられることにより、厚さが１μｍ減少するよう
構成されており、したがって電圧印加により、平板３１
と３２の間隔は１μｍ減じ６．６μｍとなり、一方、平
板３２と３３の間隔は１μｍ増すので８．６μｍとなる
。この結果、各ファブリペロ干渉計の光透過特性は第６
図の曲線２３及び２４の状態になり両者の合成透過率は
曲線２２の状態になり、はとんど光を通さない。この実
施例ではＲｍによる光学損失を加味すると、電圧印加時
の光透過率（１４〜１６μｍ帯）は７ｏｙシ＝４チ印加
していない時の透過率は７０１ ＝ ７２ ａｌｌ、で
あり、光変調率は６８チを達成している。
を示す。平板３１．３３はゲルマニウム板で外側の面は
硫化亜鉛蒸着膜で反射防止コーティングしてあり、特定
波長帯域１４〜１６μｍで平均反射率２チになっている
。中央の平板３２に対向した面と、中央の平板３２の両
面は反射率６６チにしてあり各々の間隔ｄは７．６μで
、平行度はλ／１０ｏ（λ＝１５．ｃｉ）である。平板
３１．３３は保持台３６に固定されており、中央の平板
３２は、積層圧電素子３４を介し゛て保持台にセットさ
れている。積層圧電素子３４は変調用電源３６から、電
圧を加えられることにより、厚さが１μｍ減少するよう
構成されており、したがって電圧印加により、平板３１
と３２の間隔は１μｍ減じ６．６μｍとなり、一方、平
板３２と３３の間隔は１μｍ増すので８．６μｍとなる
。この結果、各ファブリペロ干渉計の光透過特性は第６
図の曲線２３及び２４の状態になり両者の合成透過率は
曲線２２の状態になり、はとんど光を通さない。この実
施例ではＲｍによる光学損失を加味すると、電圧印加時
の光透過率（１４〜１６μｍ帯）は７ｏｙシ＝４チ印加
していない時の透過率は７０１ ＝ ７２ ａｌｌ、で
あり、光変調率は６８チを達成している。
実施例１の場合と同様の構成で、中央板を固定し、両側
の平板を積層圧電素子で変動させる方式を第８図８に示
す。図中第７図と同一部分には同一符号を付して説明を
省略する。４４．４５は積層圧電素子である。この場合
、平板３１と３３は互に同一方向に変位するように設計
する。実施例１と異るのは、この場合、変位の程度をそ
れぞれ別々に加減できるので、たとえば長波長側にかた
よらせる割合を少し押え気味にして、高次の透過ピーク
が特定波長帯域にかからないようにし、一方、短波長側
への変位は、゛ピークのすそ引きを考慮して大きめにす
ることができる。これによシ変調効率は７０％を越える
ことが出来た。
の平板を積層圧電素子で変動させる方式を第８図８に示
す。図中第７図と同一部分には同一符号を付して説明を
省略する。４４．４５は積層圧電素子である。この場合
、平板３１と３３は互に同一方向に変位するように設計
する。実施例１と異るのは、この場合、変位の程度をそ
れぞれ別々に加減できるので、たとえば長波長側にかた
よらせる割合を少し押え気味にして、高次の透過ピーク
が特定波長帯域にかからないようにし、一方、短波長側
への変位は、゛ピークのすそ引きを考慮して大きめにす
ることができる。これによシ変調効率は７０％を越える
ことが出来た。
尚、第６図かられかるように本発明によるファプリペロ
ー変調器は、利用波長帯域のみに注目すると、フィルタ
の併用なしで変調できる。但し、１’ ”’ｆ１ 高次の透過ピークを遮断しなければいけないので、利用
波長帯域及びそれよシ長波長帯域を透過し、隣接する高
次の透過ピーク及びそれよ〕短波長帯域を遮断するよう
なローパスフィルタの併用が必要である。
ー変調器は、利用波長帯域のみに注目すると、フィルタ
の併用なしで変調できる。但し、１’ ”’ｆ１ 高次の透過ピークを遮断しなければいけないので、利用
波長帯域及びそれよシ長波長帯域を透過し、隣接する高
次の透過ピーク及びそれよ〕短波長帯域を遮断するよう
なローパスフィルタの併用が必要である。
しかし、ローパスフィルタより比較的高価で、透過効率
が悪い帯域フィルタを使う必要はなくなる。
が悪い帯域フィルタを使う必要はなくなる。
また、積層圧電素子を用いることにより、第７図、第８
図に示すように、比較的容易に本発明の７アプリペロ変
調器を構成することができた。
図に示すように、比較的容易に本発明の７アプリペロ変
調器を構成することができた。
以上のように本発明は３社の平板を利用して、各平板間
に形成される微少な間隔を、＝方の間隔が減少した′と
き他方の間隔が増大するよう変化させたブアブリベロ型
光学変調器あり、従来のファブν・σｂ型光孝変、調器
に比して変調度を大幅に向上させることができる。
に形成される微少な間隔を、＝方の間隔が減少した′と
き他方の間隔が増大するよう変化させたブアブリベロ型
光学変調器あり、従来のファブν・σｂ型光孝変、調器
に比して変調度を大幅に向上させることができる。
第１図は従来のファブリペロ干渉器の構成を示す断面図
、第２図は第１図の７アプリペロ干渉器の透過特性を示
す図、第３図はファブリペロ干渉器し１次透過帯の半値
巾と平行平面の反射率の関堡を示す図、第４図は従来の
ファブリペロ変調器め変調の様子を示す図、第５図は本
発明のダブルファブリペロ干渉器の原理構成を示す断面
図、第６図は本発明によるファブリペロ型光変調器の変
調の様子を示す図、第７図は本発明によるファブリペロ
型光変調器の一実施例を示す断面図、第８図は本発明に
よるファブリペロ型光変調器の他の実施例を示す断面図
である。 １１．１２，１３・・・・・・透明な平板、１４・・・
・・・スペーサ、３１．３２．３３・・・・・・ゲルマ
ニウム平板、３４．４４．４５・・・・・・積層圧電素
子、３５・・・・・・保持台、３６・・・・・・電源。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ｄ ボ眠艮（入λ 第３ｔ！１ 第４図 第５図 ４ 第６図 第７図
、第２図は第１図の７アプリペロ干渉器の透過特性を示
す図、第３図はファブリペロ干渉器し１次透過帯の半値
巾と平行平面の反射率の関堡を示す図、第４図は従来の
ファブリペロ変調器め変調の様子を示す図、第５図は本
発明のダブルファブリペロ干渉器の原理構成を示す断面
図、第６図は本発明によるファブリペロ型光変調器の変
調の様子を示す図、第７図は本発明によるファブリペロ
型光変調器の一実施例を示す断面図、第８図は本発明に
よるファブリペロ型光変調器の他の実施例を示す断面図
である。 １１．１２，１３・・・・・・透明な平板、１４・・・
・・・スペーサ、３１．３２．３３・・・・・・ゲルマ
ニウム平板、３４．４４．４５・・・・・・積層圧電素
子、３５・・・・・・保持台、３６・・・・・・電源。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ｄ ボ眠艮（入λ 第３ｔ！１ 第４図 第５図 ４ 第６図 第７図
Claims (2)
- （１）特定の波長帯に対し透明で、両面が反射率２４％
以上の平面である光学板を中央に配し微少な間隔を介し
てその両側に前記平板をはさむように２枚の透明平板を
配装置し、中央部の平板の各面と両側の平板との向い合
う面との微少な間隔を、一方の間隔が減じている時は他
方は増大するように変化させることを特徴とするファブ
リペロ型光学変調器。 - （２）積層圧電素子に通電することによシ、平行平面の
微少間隔を変化させることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のファプリペロ 型光学変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57037691A JPS58153902A (ja) | 1982-03-09 | 1982-03-09 | フアブリペロ型光学変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57037691A JPS58153902A (ja) | 1982-03-09 | 1982-03-09 | フアブリペロ型光学変調器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58153902A true JPS58153902A (ja) | 1983-09-13 |
| JPS628765B2 JPS628765B2 (ja) | 1987-02-24 |
Family
ID=12504580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57037691A Granted JPS58153902A (ja) | 1982-03-09 | 1982-03-09 | フアブリペロ型光学変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58153902A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63271322A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-09 | Olympus Optical Co Ltd | 透過率特性可変素子 |
| JPS6446720A (en) * | 1987-07-15 | 1989-02-21 | American Telephone & Telegraph | Fabry-perot cavity |
| JPH0194312A (ja) * | 1987-10-06 | 1989-04-13 | Sharp Corp | 可変干渉装置 |
| JPH02262024A (ja) * | 1989-02-21 | 1990-10-24 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 同調可能なオプチカル・フイルタ |
| JPH02278132A (ja) * | 1989-02-21 | 1990-11-14 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | オプチカル・フイルタ |
| JPH04226412A (ja) * | 1990-04-30 | 1992-08-17 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | ファブリペロー型光学フィルタ |
| JPH04232910A (ja) * | 1990-05-31 | 1992-08-21 | Alcatel Nv | 光学装置 |
| EP0667548A1 (en) * | 1994-01-27 | 1995-08-16 | AT&T Corp. | Micromechanical modulator |
| JP2004012642A (ja) * | 2002-06-04 | 2004-01-15 | Nec Corp | チューナブルフィルタ、その製造方法、及びそれを使用した光スイッチング装置 |
| JP2006189575A (ja) * | 2005-01-05 | 2006-07-20 | Ricoh Co Ltd | 光学素子、レーザ加工装置及びレーザマニピュレーション装置 |
| JP2012108370A (ja) * | 2010-11-18 | 2012-06-07 | Denso Corp | 波長選択フィルタ |
| JP2014233344A (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-15 | Hoya株式会社 | 光学フィルタ素子、波長可変光バンドパスフィルタモジュール、波長可変光源装置及び分光内視鏡装置 |
-
1982
- 1982-03-09 JP JP57037691A patent/JPS58153902A/ja active Granted
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS63271322A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-09 | Olympus Optical Co Ltd | 透過率特性可変素子 |
| JPS6446720A (en) * | 1987-07-15 | 1989-02-21 | American Telephone & Telegraph | Fabry-perot cavity |
| JPH0194312A (ja) * | 1987-10-06 | 1989-04-13 | Sharp Corp | 可変干渉装置 |
| JPH02262024A (ja) * | 1989-02-21 | 1990-10-24 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 同調可能なオプチカル・フイルタ |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS628765B2 (ja) | 1987-02-24 |
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