JPS6069622A

JPS6069622A - 全反射型光変調器

Info

Publication number: JPS6069622A
Application number: JP58178559A
Authority: JP
Inventors: Kunio Nakamura; 中村　邦雄
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-09-27
Filing date: 1983-09-27
Publication date: 1985-04-20

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赤外線等の光を断続する光変調器に関するもの
である。

従来例の構成とその問題点従来の全反射型光変調器の構成は、第１図に示すとうｐ
で、２枚のプリズム１及び２が光の波長より狭い間隔で
重ねられ、プリズム角θは全反射現象が生ずる臨界角以
上になっている。この間隔を変動させることができるよ
う、積層圧電素子３゜４を介して固定台６，６に固定さ
れている。間隔が非常に微小なので、熱膨張による影響
を受けないような構造になっておシ、積層圧電素子３，
４は同一材質、同一厚さとして互に熱膨張あるいは、熱
収縮分を補償している。プリズム自体の熱膨張あるいは
熱収縮は同様の方法で補償スペーサ７で補償している。

すなわち、このスペーサ了はプリズム材と同じ熱膨張係
数の材料を選定し、厚さも等しくである。第１図による
とプリズムの間隔分だけ厚さが違うが、この差は非常に
わずかなので、変調器の温度特性にはほとんど影響を与
えない。

プリズム角は、次式で与えられる。

θ≧ｓｚｎ　（１／ｎ）　−−（１）ここで、θはプリズム角で、全反射臨界角と等しいか、
それより犬きくなければならない。ｎは。

プリズムの屈折率である。

プリズムが、ｎ　＝１．６のガラスであれば、θは３９
°以上でなければならない。

そこで、有効径２０騎の変調器を構成するには最低１７
朋程度の厚さが必要になる。更に圧電素二Ｆによる変動
機構を加えると２５〜３０ｍｍの厚さになり薄型軽量の
変調器全作製することが不可能になる。

捷だ、遠赤外線変調器の場合、使用できるプリズム材が
限定さｎるので、実用的な機械強度及び耐湿性に重点を
直くと若Ｔ吸収係数の大きい材料を使わざるをえないこ
とがある。例えば、ゲルマニウムは１５μｍでは、吸収
係数が０．４ｎ’　である。ｎ＝４なので、θ≧１６°
であるが、変調率を高くするという観点からθ−２３°
とすると、有効径２０顛ダの場合、厚さは約８朋以上に
なる。

従って、この場合、ゲルマニウムプリズムによる赤外吸
収損失は、１−６−０８×０”　＝　０．２７となる。即ち、２了Φの吸収損失となり、無視できんい
。

以上のように、従来の全反射型光変調器は次のような欠
点がある。

■　薄型・軽量な構造でない。

■　光吸収係数が無視し得ない材質ではプリス゛ムによ
る光の吸収損失が犬きくで、実用的Ｋｌは使えない。

発明の目的本発明は、薄型・軽量でかつ光の吸収損失を低く抑える
ことができる全反射型光変調器を提供することを目的と
する。

発明の構成本発明は２枚のプリズムを変調すべき光の波長より狭い
間隔で配し、各ブリズノ・を光の入出射方向に垂直な方
向に変動させるように（〜た全反射型光変調器である。

実施例の説明以下本発明を実施例にもとづいて詳細に説明する。

第２図は本発明による全反射型光変調器の実施例で、図
中第１図と同一部分には同一符号を付して説明を省略す
る。

第２図に示すように、プリズム１，２の側面に抗層圧電
素子３，４を設置し、固定枠５，６にて第１プリズム１
と第２プリズム２０面間隔を光の波長より狭く設定する
。面間隔は、圧電素子１゜２の伸縮により変動するが、
横方向の変動なので、圧電素子１，２による横変位をｄ
とするとギャップの変動１ｄｄｓｉｎθである。ここで
、θはプリズム角である。

このような変動機構により、変調器の厚さはプリズム厚
とほり同等に鋒さまることになる。この場合、光の入出
射方向に変動させる方法に比較して同一の面間隔変動を
与えるのに、１／ｓｉｎθ倍の変動を要するが、実用上
は差支えなし。

次に具体的実施例について説明する。プリズム１．２と
してゲルマニウムエタロン板を用い、θ＝　２３″とし
て、２０ｆｆ角の有効受光面を有する光変調器を製作し
た。最小面間隔は０．３μｍとすれば、横方向変動５μ
ｍで、面間隔変動２μｍが得られる。即ち、０６３〜２
．３μｍの面間隔変動により、波長１ｓ　ｔｔ　ｍで変
調率４８◎を達成した。

ゲルマニウムエタロン板の外に向う面には、反射防止膜
２１をほどこし、両面での反射損失は、セラミック素子
を５０枚重ねたものを用い、１００Ｖの印加電圧で２．
５μｍの変動を片側で与え、他端も同様にして、両方で
５μｍの横方向変動を得るようにした。

面間隔が非常に微少なので、熱膨張による影響をおさえ
るために、エタロン板１，２と積層圧電素子３．４の熱
膨張が固定枠５，６と同一になるような材料を選んだ。

すなわち、第２図に示すように、積層圧電素子８を固定
台５，６とゲルマニウムスペーサ７の間に設置すること
により、その目的を達成することができる。固定台５．
６はインバーを用いた。

尚、積層圧電素子８にも電圧印加し、エタロン板１，２
に接する圧電素子３，４と逆の動きを与えれば、その変
動分も、エタロン板間隔の変動に寄与することになる。

第３図は他の実施例を示す。２枚のゲルマニウムプリズ
ム１１．１２の向い合う面を鋸歯状の横断面とし、かつ
向い合う斜面を互に平行にし、面間隔を０．３１１　ｍ
から２．３　Ｉｔ　ｍの間で変動させることのできる光
変調器を製作した。

有効受光面は２０　ＭＷ　Ｘ　２０　ｔｘｚで、ゲルマ
ニウムプリズム１１．１２の厚さは２枚組合せて２ｆｆ
で、鋸歯状断面の間隔は２．５鰭、その数ば８である。

拡大図に示すように、横方向の変位が可能なように長さ
乙の空間があムこの実施例では、ａ＝６μｍとした。こ
れにより、斜面々間隔は最大約２．４μｍ壕で広げる余
地を有している。プリズム角は２３°である。

横方向の変位機構は、第２図の実施例と同じである。こ
れにより、変調率は波長１６μで６３％を達成した。な
おプリズム外面は反射防止膜を蒸着して、１４〜１６μ
ｍで反射損失を１０％以内におさえた。

発明の効果長より狭い間隔で配し、各ブリズノ・全光の入出射方向
に垂直な方向に変動させるようにした全反射型光変調器
で、薄型軽量な全反射型光変調器を得ることができ、従
来の％の厚さで、重量は約２０％軽減できた。

また、プリズムの断面を鋸歯状にすることにより、有効
口径２０ｙｓｗｒ角で従来の殉の厚さで、重量は％に低
減することが可能になり、極薄型全反射光変調器を得る
ことができた。更に、このタイプの変調器は、１４〜１
６　ｌｔ　ｍの遠赤外線においては、赤外線吸収による
損失を軽減でき、変調率は６３％を達成し、従来の４８
％にくらべ、１．３倍にすることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の全反射型光変調器の断面構造図、第２
図および第３図は、各々本発明による全反射型光変調器
の断面構造図と平面図である。１．２・・・・・・プリズム、３，４．８・・・・・・
積層圧電素子、５，６・・・・・・固定台、７・・・・
・・補償スペーサ、１１．１２・・・・・・鋸歯状プリ
ズム、２１・・・・・反射防止膜。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図第２図７　ど

Claims

【特許請求の範囲】

（１）２枚のプリズムを光の波長より狭い間隔で配し、
各プリズムの側面に前記プリズムを光の入出射方向に垂
直な方向に変動させる変動機構を備えたことを特徴とす
る全反射型光変調器。
（２）２枚のプリズムの向い合う面が、鋸歯状の横断面
を有し、かつ向い合う斜面が平行である特許請求の範囲
第１項記載の全反射型光変調器。
（３）　プリズムがゲルマニウムエタロン板で形成され
た特許請求の範囲第１項記載の全反射型光変調器。