JPS628765B2 - - Google Patents
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- JPS628765B2 JPS628765B2 JP57037691A JP3769182A JPS628765B2 JP S628765 B2 JPS628765 B2 JP S628765B2 JP 57037691 A JP57037691 A JP 57037691A JP 3769182 A JP3769182 A JP 3769182A JP S628765 B2 JPS628765 B2 JP S628765B2
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- perot
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 16
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 17
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はフアブリペロ型光学変調器に関するも
のである。
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、スペーサ３を介して平
行に配置すると、いわゆるフアブリペロ干渉器に
なり、第２図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。ここで、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、 τmin＝（１−Ｒ）２／（１＋Ｒ）２ ……(1) であらわされる。
微少な間隔ｄをもたせて、スペーサ３を介して平
行に配置すると、いわゆるフアブリペロ干渉器に
なり、第２図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。ここで、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、 τmin＝（１−Ｒ）２／（１＋Ｒ）２ ……(1) であらわされる。
ここで、τminは最低透過率、ｍは正の整数で
あり、ｎ＝１である。
あり、ｎ＝１である。
ｍ＝１の透過ピークの半値巾ＷはＲの値で決ま
り第３図に示すようになり、式(2)で表わすことが
できる。
り第３図に示すようになり、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
り、透過帯域を変化させることができる。従つ
て、赤外フイ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。
り、透過帯域を変化させることができる。従つ
て、赤外フイ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Ｒ＝66％とすると、(2)式又は第３図
よりＷ＝0.133×2dとなり、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図のようになる。図において、曲線
５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−Ｗ／２〜 2d＋Ｗ／２）における光の透過率は、曲線５について は図中７で示した領域となり、τON≒80％とな
る。一方曲線６については８で示した領域となり
τOFF≒25％となり、結局変調度としてはτON−
τOFF≒80−25＝55％程度であり大きく変調でき
ない。
い。たとえばＲ＝66％とすると、(2)式又は第３図
よりＷ＝0.133×2dとなり、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図のようになる。図において、曲線
５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−Ｗ／２〜 2d＋Ｗ／２）における光の透過率は、曲線５について は図中７で示した領域となり、τON≒80％とな
る。一方曲線６については８で示した領域となり
τOFF≒25％となり、結局変調度としてはτON−
τOFF≒80−25＝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
きるフア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
明する。
きるフア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
明する。
第５図は本発明によるフアブリペロ型光変調器
の原理を示すダブルフア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を保つて配され
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−Δｄとなり、この２重フアブリペロ干渉
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＝０、すなわちダ
ブルフアブリペロ型変調器が開のときの光透過特
性、２３，２４はΔｄ≠０のとき、すなわちダブ
ルフアブリペロ干渉器が閉のときの各干渉部の光
透過特性、２２は曲線２３，２４を合成して得ら
れる光透過特性で、このダブルフアブリペロ型変
調器が閉の状態になる。
の原理を示すダブルフア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を保つて配され
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−Δｄとなり、この２重フアブリペロ干渉
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＝０、すなわちダ
ブルフアブリペロ型変調器が開のときの光透過特
性、２３，２４はΔｄ≠０のとき、すなわちダブ
ルフアブリペロ干渉器が閉のときの各干渉部の光
透過特性、２２は曲線２３，２４を合成して得ら
れる光透過特性で、このダブルフアブリペロ型変
調器が閉の状態になる。
ここで、前記と同様Ｒ＝66％、Ｗ＝0.133×
2d、Δｄ＝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τON≒75％、曲線２２
による光透過率τOFF≒４％である。したがつて
特定波長帯域の光変調度は約70％に向上する。こ
れはフアブリペロを２重にし、両者を互に逆方向
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、透過帯の形状が、急傾斜
で立上り、立下つているので、透過率低下の程度
は少ない。
2d、Δｄ＝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τON≒75％、曲線２２
による光透過率τOFF≒４％である。したがつて
特定波長帯域の光変調度は約70％に向上する。こ
れはフアブリペロを２重にし、両者を互に逆方向
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、透過帯の形状が、急傾斜
で立上り、立下つているので、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変動率に左右され
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。
るが、この変調率は微少間隔の変動率に左右され
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（λ０＝2nd）の50％程度である。
従つて、第３図に示すように、平行平面の反射率
は約24％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。
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（λ０＝2nd）の50％程度である。
従つて、第３図に示すように、平行平面の反射率
は約24％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。従つて、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％以上の反射率が必要であ
る。
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。従つて、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％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
でなくわず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（2Rm−Rm2）である。実用上は、Rm＝0.1で
損失率が約20％程度まで許される。
のかかわりもないことが望ましく、干渉面と平行
でなくわず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（2Rm−Rm2）である。実用上は、Rm＝0.1で
損失率が約20％程度まで許される。
第７図に本発明によるフア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
イングしてあり、特定波長帯域14〜16μｍで平均
反射率２％になつている。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％に
してあり各々の間隔ｄは7.5μで、平行度はλ／
100（λ＝15μ）である。平板３１，３３は保持
台３５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ツトされてい
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、したがつて電圧印加によ
り、平板３１と３２の間隔は１μｍ減じ6.5μｍ
となり、一方、平板３２と３３の間隔は１μｍ増
すので8.5μｍとなる。この結果、各フアブリペ
ロ干渉計の光透過特性は第６図の曲線２３及び２
４の状態になり両者の合成透過率は曲線２２の状
態になり、ほ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τOFF＝４％、印
加していない時の透過率はτON＝72％であり、光
変調率は68％を達成している。
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
イングしてあり、特定波長帯域14〜16μｍで平均
反射率２％になつている。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％に
してあり各々の間隔ｄは7.5μで、平行度はλ／
100（λ＝15μ）である。平板３１，３３は保持
台３５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ツトされてい
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、したがつて電圧印加によ
り、平板３１と３２の間隔は１μｍ減じ6.5μｍ
となり、一方、平板３２と３３の間隔は１μｍ増
すので8.5μｍとなる。この結果、各フアブリペ
ロ干渉計の光透過特性は第６図の曲線２３及び２
４の状態になり両者の合成透過率は曲線２２の状
態になり、ほ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τOFF＝４％、印
加していない時の透過率はτON＝72％であり、光
変調率は68％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。これにより変
調効率は70％を越えることが出来た。
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。これにより変
調効率は70％を越えることが出来た。
尚、第６図からわかるように本発明によるフア
ブリペロー変調器は、利用波長帯域のみに注目す
ると、フイルタの併用なしで変調できる。但し、
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り長波長帯域を透過
し、隣接する高次の透過ピーク及びそれより短波
長帯域を遮断するようなローパスフイルタの併用
が必要である。
ブリペロー変調器は、利用波長帯域のみに注目す
ると、フイルタの併用なしで変調できる。但し、
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り長波長帯域を透過
し、隣接する高次の透過ピーク及びそれより短波
長帯域を遮断するようなローパスフイルタの併用
が必要である。
しかし、ローパスフイルタより比較的高価で、
透過効率が悪い帯域フイルタを使う必要はなくな
る。
透過効率が悪い帯域フイ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
フアブリペロ変調器を構成することができた。
図、第８図に示すように、比較的容易に本発明の
フアブ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枚の平板を利用して、
各平板間に形成される微少な間隔を、一方の間隔
が減少したとき他方の間隔が増大するよう変化さ
せたフアブリペロ型光学変調器であり、従来のフ
アブリペロ型光学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。
各平板間に形成される微少な間隔を、一方の間隔
が減少したとき他方の間隔が増大するよう変化さ
せたフアブリペロ型光学変調器であり、従来のフ
アブリペロ型光学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図は従来のフアブリペロ干渉器の構成を示
す断面図、第２図は第１図のフアブリペロ干渉器
の透過特性を示す図、第３図はフアブリペロ干渉
器の１次透過帯の半値巾と平行平面の反射率の関
係を示す図、第４図は従来のフアブリペロ変調器
の変調の様子を示す図、第５図は本発明のダブル
フア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ア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アブ
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ア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。
す断面図、第２図は第１図のフアブリペロ干渉器
の透過特性を示す図、第３図はフアブリペロ干渉
器の１次透過帯の半値巾と平行平面の反射率の関
係を示す図、第４図は従来のフアブリペロ変調器
の変調の様子を示す図、第５図は本発明のダブル
フア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ア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アブ
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ア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。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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アブリペロ型光学変
調器。 ２ 積層圧電素子に通電することにより、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項記載のフアブリペロ型光学変調
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 JPS58153902A (ja) | 1983-09-13 |
| JPS628765B2 true 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) |
Families Citing this family (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 |
| US4861136A (en) * | 1987-07-15 | 1989-08-29 | American Telephone And Telegraph Company | Optical communication systems using fabry-perot cavities |
| JPH0194312A (ja) * | 1987-10-06 | 1989-04-13 | Sharp Corp | 可変干渉装置 |
| US5103340A (en) * | 1989-02-21 | 1992-04-07 | International Business Machines Corporation | Multiple-cavity optical filter using change of cavity length |
| US4896948A (en) * | 1989-02-21 | 1990-01-30 | International Business Machines Corporation | Simplified double-cavity tunable optical filter using voltage-dependent refractive index |
| US5039201A (en) * | 1990-04-30 | 1991-08-13 | International Business Machines Corporation | Double-pass tunable fabry-perot optical filter |
| DE4017562A1 (de) * | 1990-05-31 | 1991-12-05 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Optische einrichtung |
| US5500761A (en) * | 1994-01-27 | 1996-03-19 | At&T Corp. | Micromechanical modulator |
| JP3801099B2 (ja) * | 2002-06-04 | 2006-07-26 | 株式会社デンソー | 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 |
| JP4523420B2 (ja) * | 2005-01-05 | 2010-08-11 | 株式会社リコー | 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 |
| JP5573623B2 (ja) * | 2010-11-18 | 2014-08-20 | 株式会社デンソー | 波長選択フィルタ |
| JP6257926B2 (ja) * | 2013-05-31 | 2018-01-10 | Hoya株式会社 | 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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58153902A (ja) | 1983-09-13 |
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