JPS63104014A - 単一光パルスを光パルス列に変換する光学素子 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、単一光パルスを光パルス列に変換する光学素
子に関する。

（従来の技術） ２枚の極めて平面度の良いガラス板の反射率を上げた面
を向きあわせて平行に保持した光学素子をファブリペロ
ーエタロン、またはファプリペロー坂という。

このような光学素子に垂直に光パルスを入射することに
より単一光パルスから光パルス列を形成することができ
る。

第９図は、前記ファブリペロ−坂を用いた単一光パルス
から光パルス列を形成する光学素子の動作原理を示す略
図である。

ガラス板の９０と９１は平行に配置され、ガラス板の９
０と９１の反射率を上げた面９０ａと９１ａを向きあわ
せて平行に保持し、ガラス板の９０側から単一光パルス
を入射させる。

最初に反射率を上げた面９０ａと９１ａを透過した光パ
ルスが第１のパルスとなり、面９０ａを透過し５面９１
ａで反射し９面９０で反射し１面９１ａを透過した光パ
ルスが第２のパルスとなる。

面９１ａ、９０ａでそれぞれ２回反射させられて面９１
ａを透過した光が第３のパルス、面９１ａ。

９０ａでそれぞれｎ回反射させられて面９１ａを透過し
た光が第ｎのパルスとなる。

第１のパルスと第２のパルスの間隔は２Ａ／Ｃである。

ただし！は反射率を上げた面９０ａと９１ａ間の距離、
Ｃは光の速度である。

（発明が解決しようとする問題点） 前述した光学素子により、単一光パルスを光パルス列に
変換することができる。

パルス列の時間間隔を調整するたびに２枚のガラス板の
平行度の調整や入射角度の調整が必要となる。また入射
光のうち面９１ａで反射し面９０ａを左から右に透過し
た。光の成分は利用されないから、光の利用率もあまり
大きくない。

本発明の目的は、調整が容易でありかつ損失の少ない単
一光パルスを光パルス列に変換する光学素子を提供する
ことにある。

本発明のさらに他の目的は、調整が容易でありかつ損失
の少なく、さらに出力パルスの振幅またはパルス間隔を
調整することができる単一光パルスを光パルス列に変換
する光学素子を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明による単一光パルス
を光パルス列に変換する光学素子は以下のように構成さ
れている。

第１図は、本発明による単一光パルスを光パルス列に変
換する光学素子の基本構成を示すブロック図である。

すなわち、本発明による単一光パルスを光パルス列に変
換する光学素子器よ、光分岐面２ａをもつ光分岐器２と
、前記光分岐面２ａの表面に単一光パルスを入射する入
射手段１と、前記光分岐面２ａの表面で反射された光パ
ルス成分を遅延して前記光分岐面に入射させる光ファイ
バ３を含む遅延線路と、前記光分岐面２ａの表面から入
射して透過した光と、前記光分岐面２ａの裏面から入射
して反射した光を出射する出射手段４から構成されてい
る。　。

（実施例） 以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する
。

第２図は、本発明による単一光パルスを光パルス列に変
換する光学素子の第１の実施例を示すブロック図である
。

プリズムによる光分岐器２の光分岐面２ａの表面に単一
光パルスを入射する入射手段により単一光パルスが入射
させられる。

入射手段は光ファイバ２１とコリメータ２５からなり、
一端に単一光パルスが入射させられ、光ファイバ２１を
透過した単一光パルスは光分岐器２の入射面に直角に入
射させられる。

光ファイバ２３を含む遅延線路は、前記光分岐面２ａの
表面で反射された光パルス成分を遅延して前記光分岐面
２ａの裏面に入射させる。

光ファイバ２３の入射端面には集光レンズ２６、出射端
面にはコリメータ２８が設けられている。

出射手段は、前記光分岐面２ａの表面から入射して透過
した光と、前記光分岐面２ａの裏面から入射して反射し
た光を出射する。

出射手段を形成する光ファイバ２４の入射面には集光レ
ンズ２７が設けられている。

次に第３図を参照して基本動作を説明する。

光ファイバ２１から平行に出射する強度■。の光パルス
は光分岐器２の光分岐面２ａで２分されて光分岐器２を
通過した１１の強度の第１のパルスが集光レンズ２７．
光ファイバ２４を介して出射される。

光分岐器２の分岐面２ａで反射された光パルスは集光レ
ンズ２６を介して光ファイバ２３に入射され、光ファイ
バ２３の中の伝１般に伴う時間遅れｔｌの後、光ファイ
バ２３の出射端面のコリメータ２８から光分岐器２に入
射させられる。光分岐面の２ａで反射された光は、強度
Ｉ２の第２の光パルスとして光ファイバ２４から出射さ
せられる。光分岐面２ａを透過し、光ファイバ２３に入
射させられて、光分岐面２ａの裏面で反射させられた光
は強度■３の第３の光パルスとして光ファイバ２４から
出射される。

このようにして、強度Ｉｏの光パルスは、強度１１゜１
２、Ｉ３・・・・・・の等時間間隔の光パルス列に変換
されて出力される。

今、光分岐面の反射率をＲ（＜１）とし、第１図および
第２図に示されている素子で光分岐器を図中左から右に
向かう場合の反射率と、下から上に向かう場合とで等し
いとする。

ファイバカップリングによる損失、光分光器による損失
、ファイバ転用に伴う損失は全てＯとし、またこれらに
よって光パルス波形も変化しないとする。

Ｔ、、Ｉ２．Ｉ３・・・・・・Ｉｎは、次の式で与えら
れる。

１１　＝　（１−Ｒ）　　ｉ。

１２＝Ｒ２Ｉ。

１３　＝　（Ｉ　　Ｒ）Ｒ２Ｉ。

Ｉｎ＝　（Ｉ　　Ｒ）Ｉｎ−ま ただし、Ｉｎ＝　（Ｉ　　Ｒ）Ｉｎ−１は任意のＲにつ
いてｎが２以上のときに成立する。

Ｒが０．５のときはｎが１以上のときに成立する。

すなわち、Ｒが０．５のときは、光パルス列の振幅は、
公比を０゜５とする等比級数で規定される。

次に第４図を参照して、出力光パルス列の開扉を説明す
る。

第４図に示すように光分岐器２はキューブプリズムで形
成され、この−辺の長さは全て１２であり、屈折率はｎ
２とする。

コリメータ２５から光分岐器２の表面まで、コリメータ
２８から光分岐器２の表面まで１光分岐器２の表面から
集光レンズ２６まで、光分岐器２の表面から集光レンズ
２７までの距離をともに！！３とする。

光ファイバ２３を含む遅延線路の長さを１１．ファイバ
の屈折率をｎｌとすると出力光パルス列の間隔ｔ。は次
の式で与えられる。

ｔｏ＝ｊ＋　＋ｔ２＋２　ｔ３　＋ｔ４ただし、 ｔｌ　　：　ｎｌ　（！１　／Ｃ ｊ２：ｎ２１２／Ｃ ｔ３　：　ｎ３１３　／　Ｃ（Ｉ１３　　’空気の屈折
率＃１）ｔ＋　：集光レンズ２６とコリメータレンズ２
８による時間遅れの和 第５図は、本発明による単一光パルスを光パルス列に変
換する光学素子の他の実施例を示すブロック図である。

この実施例は第２図に示した実施例の光分岐面の表面に
単一光パルスを入射する入射手段を形成する光ファイバ
２１とコリメータ２５、出射手段を形成する集光レンズ
２７と光ファイバ２４を除去して入射手段と出射手段を
空間的に形成したものである。基本的な動作は先に説明
した実施例と異ならない。

第６図は、本発明による単一光パルスを光パルス列に変
換する光学素子のさらに他の発明の実施例を示すブロッ
ク図である。

この実施例は、前述したパルス列のＩ２．’Ｉ３・・・
・・・Ｉｎの強度を調整可能にしたものである。

光分岐器２の分岐面２ａで反射した単一光パルスは濃度
が可変であるＮＤフ、イルクロ０を介して入射させられ
る。

そのために１１以外のパルスは減衰させられる。

第７図は、本発明による単一光パルスを光パルス列に変
換する光学素子のさらに他の発明の実施例を示すブロッ
ク図である。

第８図は、前記実施例の可変遅延手段の実施例を示すブ
ロック図である。

この実施例は第４図に関連して説明した光パルス列の間
隔ｔｏを可変にしたものである。

光分岐器２の光分岐面２ａの表面に単一光パルスを入射
する入射手段である光ファイバ２１とコリメータレンズ
２５から光パルスが入射される。

光分岐面２ａの表面で反射された光パルス成分は、集光
レンズ２６を介して光ファイバ２３に入射させられる。

光ファイバ２３の出射端に設けられているコリメーク７
２は、第８図に示すように遅延量調整手段７１に接続さ
れている。

遅延量調整手段７１は固定ミラー７１ａと可動ミラー７
１ｂから形成されている。

可動ミラー７１ｂを図中左右に移動させることにより、
光ファイバ２３の出射端面から光ファイバ７０の出射端
面までの光路長りを調節できるようにしである。

光ファイバ７０の入射端に設けられている集光レンズ７
３に入射させられた光はコリメータ２８を介して光分岐
器２に入射させられる。

この実施例装置の光パルス間隔ｔ。は前述した式ｔｏ　
＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ、のｔｌを以下の式に置き換え
ることにより得られる。

１゜ ＝　（ｎ＋　ｌｔ　／Ｃ）＋’　（ｎ７１！ｔ　／Ｃ）
＋Ｌ／Ｃ＋ｔ８ ただし Ｉ７　：光ファイバ７０の屈折率 １７　：光ファイバ７０の長さ Ｌ：光ファイバ２３の出射端から 光ファイパフ００入射端までの距離 ｔ８　：コリメータと集光レンズによる遅れ時間の和 前述したように前記しは可動ミラー７１ｂを図中左右に
移動させることにより変更することができるから、ｔｏ
を可変にすることができる。

（発明の効果） 以上詳しく説明したように本発明による単一光パルスを
光パルス列に変換する光学素子は、光分岐面をもつ光分
岐器と、前記光分岐面の表面に単一光パルスを入射する
入射手段と、前記光分岐面の表面で反射された光パルス
成分を遅延して前記光分岐面に入射させる光ファイバを
含む遅延線路と、前記光分岐面の表面から入射して透過
した光と前記光分岐面の裏面から入射して反射した光を
出射する出射手段から構成されている。

したがって、単一光パルスを有効に分配し、等時間間隔
の一定の割合で減衰する光パルス列を作ることができる
。

そしてファブリペロ−板を用いた単一光パルスから光パ
ルス列を形成する光学素子よりも損失の少ない変換がで
きる。

従来の光学素子では、前述したように必ず利用できない
成分がある。しかし、本発明による素子では光軸ずれに
よる損失がなくω番目までのパルスを利用するとすれば
利用率は１となる。

この光学素子はストリークカメラの時間軸較正等に利用
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による単一光パルスを光パルス列に変
換する光学素子の基本的な構成を示すブロック図である
。 第２図は、本発明による単一光パルスを光パルス列に変
換する光学素子の第１の実施例を示すブロック図である
。 第３図は、本発明による単一光パルスを光パルス列に変
換する光学素子の入力と出力の強度の関係を説明するた
めの略図である。 第４図は、前記第１の実施例の光分峡部周辺を拡大して
示したブロック図である。 第５図は、本発明による単一光パルスを光パルス列に変
換する光学素子の第２の実施例を示すブロック図である
。 第６図は、本発明による単一光パルスを光パルス列に変
換する光学素子の第３の実施例を示すブロック図である
。 第７図は、本発明による単一光パルスを光パルス列に変
換する光学素子の第４の実施例を示すブロック図である
。 第８図は、前記第４の実施例の可変遅延手段の実施例を
示すブロック図である。 第９図は、前記ファブリペロ−坂を用いた単一光パルス
から光パルス列を形成する光学素子の動作原理を示す略
図である。 １・・・入射手段 ２・・・光分岐器 ３・・・光ファイバ ４・・・出射手段 ２１・・・入射手段を形成する光ファイバ２４・・・出
射手段を形成する光ファイバ２３．７０・・・遅延線路
を形成する光ファイバ２５．２８．７２・・・コリメー
ク ２６．２７．７３・・・集光レンズ ６０・・・ＮＤフィルタ ７１・・・遅延量調整手段 特許出願人　　浜松ホトニクス株式会社代理人　　弁理
士　井　ノ　ロ　　　壽・％５四 偽ら図 ＡＩｚ）７図 外８図 ９０ａ　　　　　９１ａ 手続ネ■正書 昭和６１年１２月　５日 昭和６１年特　許　願第２５１２８４号２、発明の名称 単一光パルスを光パルス列に変換する光学素子３、　　
？ｉｉ正をする者 事件との関係　　特許出願人 ４、代　理　人 補正の内容（特願昭６ｌ−２５１２８４）（１）　特許
請求の範囲を以下のとおり補正する。 ［２、特許請求の範囲 （１）　　光分岐面をもつ光分岐器と、前記光分岐面の
表面に単一光パルスを入射する入射手段と、前記光分岐
面の表面で反射された光パルスと前記光分岐面の裏面か
ら入射して透過した光を遅延して前記光分岐面の裏面に
入射させる光ファイバを含む遅延線路と、前記光分岐面
の表面から入射して透過した光と前記光分岐面の裏面か
ら入射して反射した光を出射する出射手段から構成した
単一光パルスを光パルス列に変換する光学素子。 （２）前記入射手段は一端に単一光パルスが接続され他
端にはコリメータレンズが設けられ、前記単一光パルス
を、平行光で前記光分岐器に入射する光ファイバである
特許請求の範囲第１項記載の単一光パルスを光パルス列
に変換する光学素子。 （３）前記遅延線路を形成する光ファイバの入射面には
集光用のレンズ、出射面にはコリメータレンズが設けら
れている特許請求の範囲第１項記載の単一光パルスを光
パルス列に変換する光学素子。 （４）前記出射手段は前記光分岐器の出射面に対向する
面に集光レンズが設けられている光ファイバである特許
請求の範囲第１項記載の単一光パルスを光パルス列に変
換する光学素子。 （５）光分岐面をもつ光分岐器と、前記光分岐面の表面
に単一光パルスを入射する入射手段と、前記光分岐面の
表面で反射された光パルスと前記光分岐面の裏面から入
射して透過した光を遅延して前記光分岐面の裏面に入射
させる光ファイバを含む遅延線路と、前記遅延線路を介
して前記光分岐器に戻される光の強度を調整する強度調
整手段と、前記光分岐面の表面から入射して透過した光
と前記光分岐面の裏面から入射して反射した光を出射す
る出射手段から構成した単一光パルスを光パルス列に変
換する光学素子。 （６）光分岐面をもつ光分岐器と、前記光分岐面の表面
に単一光パルスを入射する入射手段と、前記光分岐面の
表面で反射された光パルスと前記光分記光分岐面の裏面
に入射させる光ファイバを含む遅延線路と、前記遅延線
路を介して前記光分岐器に戻される光の遅延量を調整す
る遅延量調整手段と前記光分岐面の表面から入射して透
過した光と、前記光分岐面の裏面から入射して反射した
光を出射する出射手段から構成した単一光パルスを光パ
ルス列に変換する光学素子。」 （２）　明細書第４頁第１２行目の「ｎ回」を「（ｎ−
１）回」に補正する。 （３）　明細書第５頁第４行目の「左から右」を「右か
ら左」に補正する。 （４）　明細書第６頁第５行目から同第６行目の「光パ
ルス成分を・・・入射させるｊを「光パルスと前記光分
岐面２ａの裏面から入射して透過した光を遅延して前記
光分岐面２ａの裏面に入射させる」に補正する。 （５）　明細書第６頁第２０行目の「コリメータ２５」
を「コリメータレンズ２５」に補正する。 （６）　明細書第７頁第８行目の「コリメータ２８」を
「コリメータレンズ２８」に補正する。 （７）　明１■書第８頁第３行目から同第４行目の「コ
リメータ２８」を「コリメータレンズ２８」に補正する
。 （８）　明細書第８頁第１８行目の「光分光器」を「光
分岐器」に補正する。 （９）　明細書第９頁下から第１０行目の「ｎが２以上
」を「ｎが３以上」に補正する。 （１０）　明細書第９頁下から第１行目から同第１０頁
第１行目の「コリメータ２５から光分岐器２の表面まで
、コリメータ２８から光分岐器２の表面まで、」を「コ
リメータレンズ２５から光分岐器２の表面まで、コリメ
ータレンズ２８から光分岐器２の表面まで、」に補正す
る。 （１１）　明細書第１０頁第２０行目の「コリメータ２
５」を「コリメータレンズ２５」に補正する。 （１２）　明細書第１２頁第７行目から同第８行目の「
コリメータ７２」を「コリメータレンズ７２」に補正す
る。 （１３）　明細書第１２頁第１７行目の「コリメータ２
８」を「コリメータレンズ２８」に補正する。 （１４）　明細書第１３頁第１０行目の「コリメータと
集光レンズによる」を「コリメータレンズ７２と集光レ
ンズ７３による」に補正する。 （１５）　明細書第１３頁第２０行目から同第１４頁第
１行目の「光パルス成分を・・・入射させる」を「光パ
ルスと前記光分岐面の裏面から入射して透過した光を遅
延して前記光分岐面の裏面に入射させる」に補正する。 （１６）　明細書第１４頁第１４行目の「・・・利用率
は１となる。」の次に以下の文を加入する。 「ファブリペロ−は、１．２　ｃ　ｍ〜１５ｃｍの間隔
のガラス板を用い８０ｐｓ〜ｌｎｓのパルス間隔を得て
いる。これより間隔が大きいと平行度の調整が困難とな
る。 本発明による光学素子の実施例では、２０ｃｍ以上の長
さを得ることが容易な光ファイバを使って遅延を行い、
パルス間隔Ｉｎｓ以上の連続パルスを得ることができた
。 なお、ガラ°ス板の間を往復するので、光路を２倍に見
積り、光ファイバの屈折率ｎを１．５として遅延を真空
中（または空気中）の１．５倍に見積もった。」 （１７）　明８１１ＩＭ第１６頁第１０行目の「２５゜
２８．７２・・・コリメータ」をｒ２５，２８．７２・
・・コリメータレンズ」に補正する。 以　　　上

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）光分岐面をもつ光分岐器と、前記光分岐面の表面
   に単一光パルスを入射する入射手段と、前記光分岐面の
   表面で反射された光パルス成分を遅延して前記光分岐面
   に入射させる光ファイバを含む遅延線路と、前記光分岐
   面の表面から入射して透過した光と前記光分岐面の裏面
   から入射して反射した光を出射する出射手段から構成し
   た単一光パルスを光パルス列に変換する光学素子。
2. （２）前記入射手段は一端に単一光パルスが接続され他
   端にはコリメータレンズが設けられ、前記単一光パルス
   を、平行光で前記光分岐器に入射する光ファイバである
   特許請求の範囲第１項記載の単一光パルスを光パルス列
   に変換する光学素子。
3. （３）前記遅延線路を形成する光ファイバの入射面には
   集光用のレンズ、出射面にはコリメータレンズが設けら
   れている特許請求の範囲第１項記載の単一光パルスを光
   パルス列に変換する光学素子。
4. （４）前記出射手段は前記光分岐器の出射面に対向する
   面に集光レンズが設けられている光ファイバである特許
   請求の範囲第１項記載の単一光パルスを光パルス列に変
   換する光学素子。
5. （５）光分岐面をもつ光分岐器と、前記光分岐面の表面
   に単一光パルスを入射する入射手段と、前記光分岐面の
   表面で反射された光パルス成分を遅延して前記光分岐面
   に入射させる光ファイバを含む遅延線路と、前記遅延線
   路を介して前記光分岐器に戻される光の強度を調整する
   強度調整手段と、前記光分岐面の表面から入射して透過
   した光と前記光分岐面の裏面から入射して反射した光を
   出射する出射手段から構成した単一光パルスを光パルス
   列に変換する光学素子。
6. （６）光分岐面をもつ光分岐器と、前記光分岐面の表面
   に単一光パルスを入射する入射手段と、前記光分岐面の
   表面で反射された光パルス成分を遅延して前記光分岐面
   に入射させる光ファイバを含む遅延線路と、前記遅延線
   路を介して前記光分岐器に戻される光の遅延量を調整す
   る遅延量調整手段と前記光分岐面の表面から入射して透
   過した光と、前記光分岐面の裏面から入射して反射した
   光を出射する出射手段から構成した単一光パルスを光パ
   ルス列に変換する光学素子。