JPH0230493B2 - - Google Patents
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- JPH0230493B2 JPH0230493B2 JP58191683A JP19168383A JPH0230493B2 JP H0230493 B2 JPH0230493 B2 JP H0230493B2 JP 58191683 A JP58191683 A JP 58191683A JP 19168383 A JP19168383 A JP 19168383A JP H0230493 B2 JPH0230493 B2 JP H0230493B2
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/33—Acousto-optical deflection devices
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Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、光の進行方向を変化させる光偏向器
としての機能もしくは光の強さを変化させる変調
器としての機能を有する音響光学素子に関するも
のである。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field] The present invention relates to an acousto-optic element that has a function as an optical deflector that changes the traveling direction of light or a modulator that changes the intensity of light. .
音響光学素子は、音響波、例えば超音波によ
り、物質中に密度の疎密を周期的に生じさせ、そ
の密度の疎密が光の回折格子として作用し、この
物質中を通る光の進行方向を変化させるものであ
る。この現象を利用し、音響光学素子は、光の進
行方向を変化させる偏向器として用いられ、さら
にまた、光のデジタル・アナログ変調器としても
使われている。また、最近では、光フアイバの障
害点探索用測定器である光パルス試験器を構成す
る方向性結合器としても応用されている。
Acousto-optic elements use acoustic waves, such as ultrasonic waves, to periodically create density variations in a material, and these density variations act as a diffraction grating for light, changing the direction of light passing through the material. It is something that makes you Utilizing this phenomenon, acousto-optic elements are used as deflectors that change the traveling direction of light, and are also used as digital/analog modulators of light. Recently, it has also been applied as a directional coupler that constitutes an optical pulse tester, which is a measuring device for searching for fault points in optical fibers.
音響光学素子の材料としては、液体、ガラス、
結晶等があるが、その中でも結晶は音響光学素子
の性能の良さを表わすフイギユア・オブ・メリツ
ト(性能指数)が大きい。しかしながら、結晶は
その異方性のために、入射する光の偏光方向に応
じて性能指数が異なり、回折効率に相違が生ず
る。したがつて、偏光状態が時間的に変化する光
を偏向あるいは変調するとき、回折光また非回折
光が入射光の偏光状態に対応して変動する。この
ことはアナログ変調のときに特に大きな問題とな
る。 Materials for acousto-optic elements include liquid, glass,
Among these, crystals have a large figure of merit (index of merit) that indicates the performance of an acousto-optic device. However, due to its anisotropy, crystals have different figures of merit depending on the polarization direction of incident light, resulting in differences in diffraction efficiency. Therefore, when deflecting or modulating light whose polarization state changes over time, the diffracted light or undiffracted light changes in accordance with the polarization state of the incident light. This is a particularly big problem when using analog modulation.
また、音響光学素子を光パルス試験器の方向性
結合器に応用する場合にも、光強度に比例した光
パワーを回折により取り出せないため、光パルス
試験器の機能を損なうことになる。この問題を説
明するために、まず、音響光学素子を方向性結合
器として使用した光パルス試験器について第1図
を用いて説明する。 Further, when an acousto-optic element is applied to a directional coupler of an optical pulse tester, the function of the optical pulse tester is impaired because optical power proportional to the light intensity cannot be extracted by diffraction. In order to explain this problem, first, an optical pulse tester using an acousto-optic element as a directional coupler will be described with reference to FIG.
第1図において、1はパルス発生器、2はレー
ザ光源、3は音響光学素子の駆動回路、4,5お
よび6はレンズ、7は音響光学素子、8は光フア
イバ、9は受光器、10は増幅器、11は表示装
置、12は超音波発生用トランスジユーサであ
る。 In FIG. 1, 1 is a pulse generator, 2 is a laser light source, 3 is a drive circuit for an acousto-optic element, 4, 5 and 6 are lenses, 7 is an acousto-optic element, 8 is an optical fiber, 9 is a light receiver, 10 11 is an amplifier, 11 is a display device, and 12 is a transducer for generating ultrasonic waves.
第2図は第1図中の各部の信号波形を示す。 FIG. 2 shows signal waveforms at various parts in FIG. 1.
パルス発生器1によつて駆動されたレーザ光源
2は第2図Aに示すレーザ光を送出する。このレ
ーザ光は、レンズ4、音響光学素子7およびレン
ズ5を通過したのち、光フアイバ8に入射する。
光フアイバ8からは第2図Bに示す信号光が反射
されてレンズ5に戻つてくる。この信号光のうち
の先端の大振幅の信号はフアイバ入射端面で反射
されたフレネル反射であり、それに続いて、指数
関数的に減少している信号は、光フアイバ8内で
後方に散乱されたレイリー散乱光である。 A laser light source 2 driven by a pulse generator 1 emits the laser light shown in FIG. 2A. This laser light passes through the lens 4, the acousto-optic element 7, and the lens 5, and then enters the optical fiber 8.
The signal light shown in FIG. 2B is reflected from the optical fiber 8 and returns to the lens 5. The large-amplitude signal at the tip of this signal light is a Fresnel reflection reflected at the fiber input end face, and the subsequent exponentially decreasing signal is scattered backward within the optical fiber 8. This is Rayleigh scattered light.
これらの反射光が音響光学素子7に戻つたとき
に、駆動回路3から第2図Cに示すように供給さ
れるRF信号によりトランスジユーサ12を介し
てこの音響光学素子7を動作させて反射信号光を
受光器9の方向に回折させる。その際に、第2図
Cに示すRF信号の動作時間を適切に調節するこ
とにより、振幅が大きいことに起因して受光器9
を飽和させてしまうフレネル反射光は回折させ
ず、光フアイバ8からレイリー散乱されて戻つて
きた信号のみを受光器9の方向に回折させる。し
たがつて、回折された光は第2図Dに示す波形と
なる。この信号光は非常に微弱なため、受光器9
で電気信号に変換されたのち、増幅器10により
増幅されて、表示装置11に表示される。 When these reflected lights return to the acousto-optic element 7, the acousto-optic element 7 is operated via the transducer 12 by the RF signal supplied from the drive circuit 3 as shown in FIG. 2C, and the reflected light is reflected. The signal light is diffracted in the direction of the light receiver 9. At that time, by appropriately adjusting the operating time of the RF signal shown in FIG.
The Fresnel reflected light that saturates the optical fiber 8 is not diffracted, and only the signal that has been Rayleigh scattered and returned from the optical fiber 8 is diffracted in the direction of the light receiver 9. Therefore, the diffracted light has a waveform shown in FIG. 2D. Since this signal light is very weak, the receiver 9
After the signal is converted into an electrical signal, it is amplified by an amplifier 10 and displayed on a display device 11.
しかしながら、光フアイバ8が単一モード光フ
アイバの場合には、この光フアイバ8から戻つて
きた光は、一般に、フアイバ断面におけるx軸と
y軸の偏波方向により伝搬定数がわずかに異なる
ため、後方散乱光の偏光状態は、光フアイバ8の
長さに対応した位相差により、第3図に示すよう
に、時間の経過と共に直線偏波、楕円偏波および
円偏波の各状態を繰り返す。このような後方散乱
光を、入射する光の偏光方向により、回折効率の
異なる音響光学素子7で回折させると、その回折
光は、第2図Dに示した波形とは異なり、第2図
Eに示すようにゆらぎのある波形となる。この現
象は光フアイバ8自体の障害の有無と区別するの
が困難であり、また、後方散乱光の減衰率から光
フアイバの損失を評価することも不可能であり、
光パルス試験器の構成上大きな問題である。 However, when the optical fiber 8 is a single mode optical fiber, the propagation constant of the light returning from the optical fiber 8 generally differs slightly depending on the x-axis and y-axis polarization directions in the fiber cross section. Due to the phase difference corresponding to the length of the optical fiber 8, the polarization state of the backscattered light repeats linear polarization, elliptical polarization, and circular polarization over time, as shown in FIG. When such backscattered light is diffracted by the acousto-optic element 7, which has a different diffraction efficiency depending on the polarization direction of the incident light, the diffracted light will have a waveform different from the waveform shown in FIG. 2D, but as shown in FIG. This results in a waveform with fluctuations as shown in . It is difficult to distinguish this phenomenon from the presence or absence of a failure in the optical fiber 8 itself, and it is also impossible to evaluate the loss of the optical fiber from the attenuation rate of backscattered light.
This is a major problem in the configuration of the optical pulse tester.
そこで、本発明の目的は、これらの欠点を解決
するため、音響光学素子を構成する結晶において
光が入射する端面を超音波の伝搬する方向に対し
て適切に傾けることにより、常光および異常光に
対する音響光学素子の回折効率を同一にするよう
にした音響光学素子を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to solve these drawbacks by appropriately tilting the end face on which light enters in the crystal constituting the acousto-optic element with respect to the propagation direction of ultrasonic waves. An object of the present invention is to provide an acousto-optic element in which the diffraction efficiency of the acousto-optic element is made the same.
かかる目的を達成するために、本発明では、音
響光学効果を持つ結晶中に、音響波による周期的
な屈折率変化を生じせしめて、前記結晶中を通る
光の進行方向を変化させるようにした音響光学素
子において、前記結晶に前記音響波を発生させる
トランスジユーサを有し、該トランスジユーサの
長さをL、前記音響波の周波数をf、前記音響波
の速度をv、常光および異常光に対する前記結晶
の屈折率をそれぞれnpおよびne、常光および異常
光に対する音響光学素子の性能指数をそれぞれ
M11およびM13とするときに、前記結晶の端面と
前記音響波の伝搬方向とがなす角α〔rad〕が、
M11≧M13のときに、ほぼ
であり、
M11<M13のときに、ほぼ
ただし、ここで、
sinc-1(X)はsin(Y)/Y(ただし、0Y
π)
の逆関数であることを特徴とする。
In order to achieve such an object, the present invention causes a periodic refractive index change caused by acoustic waves in a crystal having an acousto-optic effect, thereby changing the traveling direction of light passing through the crystal. The acousto-optic element has a transducer that generates the acoustic wave in the crystal, the length of the transducer is L, the frequency of the acoustic wave is f, the velocity of the acoustic wave is v, ordinary light and abnormal light. The refractive index of the crystal for light is n p and n e respectively, and the figure of merit of the acousto-optic element for ordinary light and extraordinary light is respectively
M 11 and M 13 , when the angle α [rad] between the end face of the crystal and the propagation direction of the acoustic wave is M 11 ≧M 13 , approximately , and when M 11 < M 13 , approximately However, here, sinc -1 (X) is sin(Y)/Y (however, 0Y
It is characterized by being an inverse function of π).
以下に図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
本発明の実施例を示すのに先立つて、本発明の
原理を図を用いて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Prior to showing embodiments of the present invention, the principle of the present invention will be explained using the drawings.
第4図は、光フアイバ8から反射されて戻つて
くる光が入射する端面を超音波の伝搬する方向に
対し角度αだけ傾けた本発明音響光学素子(以後
AO素子と略す。)27における光の回折の様子
を表わしたものである。このAO素子27への入
射光13は駆動回路3により駆動されるトランス
ジユーサ12により発生された超音波14により
回折されて回折光15となり、進行方向が変えら
れる。このAO素子27へ入射する光13の入射
角度をθp、AO素子27内において屈折した光が
超音波14の進行方向となす角をπ/2−θ、AO
素子27での屈折率をnとすると、スネルの法則
により、
n・sin(θ−α)=sinθp (1)
となる。 FIG. 4 shows an acousto-optic device of the present invention (hereinafter referred to as
Abbreviated as AO element. ) represents the state of light diffraction at 27. The incident light 13 on the AO element 27 is diffracted by the ultrasonic wave 14 generated by the transducer 12 driven by the drive circuit 3, and becomes diffracted light 15, so that the traveling direction is changed. The angle of incidence of the light 13 entering this AO element 27 is θ p , the angle that the light refracted within the AO element 27 makes with the traveling direction of the ultrasonic wave 14 is π/2 - θ, and the refractive index of the AO element 27 is n. Then, according to Snell's law, n・sin(θ−α)=sinθ p (1).
実際には、AO素子27の異方性のため、入射
光13の偏光方向により屈折率nが異なる。結晶
の光学軸と超音波14の進行方向とが一致すると
きには、入射光13の偏光方向が超音波14の進
行方向に垂直(第4図における紙面に垂直)な場
合には、屈折率nは常光に対するAO素子27の
屈折率np、同じく平行な場合には、屈折率nは異
常光に対するAO素子27の屈折率neに対応す
る。従つて、(1)式は次の(2)式のようになる。 In reality, due to the anisotropy of the AO element 27, the refractive index n differs depending on the polarization direction of the incident light 13. When the optical axis of the crystal coincides with the traveling direction of the ultrasonic wave 14, and when the polarization direction of the incident light 13 is perpendicular to the traveling direction of the ultrasonic wave 14 (perpendicular to the plane of the paper in FIG. 4), the refractive index n is The refractive index n p of the AO element 27 for ordinary light, and also in the parallel case, the refractive index n corresponds to the refractive index n e of the AO element 27 for extraordinary light. Therefore, equation (1) becomes the following equation (2).
npsin(θ⊥−α)=nesin(θ−α)=sinθp (2)
ここで、θ⊥およびθは、それぞれ、常光およ
び異常光がAO素子27内で超音波14の進行方
向となす角を表わす。n p sin (θ⊥−α)= ne sin (θ−α)=sinθ p (2) Here, θ⊥ and θ are the progress of the ultrasonic wave 14 in the AO element 27 when the ordinary light and the extraordinary light respectively Represents the angle made with the direction.
一方、AO素子27により光を効率良く回折す
るためには、以下に示すブラツグの条件を満足し
なければならない。 On the other hand, in order to efficiently diffract light by the AO element 27, the following Bragg conditions must be satisfied.
npsinθ⊥=fλ/2v (3.1)
nesinθ=fλ/2v (3.2)
ここで、fおよびvは、それぞれ、超音波14
の周波数および速度であり、λは光の波長であ
る。 n p sinθ⊥=fλ/2v (3.1) n e sinθ=fλ/2v (3.2) where f and v are respectively
where λ is the wavelength of the light.
(2)式と(3.1)および(3.2)式よりわかるよう
に、α≠0のとき、(3.1)および(3.2)式は同
時には成立しない。今、(3.1)および(3.2)式
を満たすθ⊥およびθをそれぞれθB⊥および
θBとする。また、θ=θBのときにθ⊥および
θB⊥からのずれ角Δθ=θ⊥−θB⊥を求めると、(2)
式、(3.1)式および(3.2)式から、
Δθ=α(1−ne/np) (4)
となる。但し、ここで、θ⊥−α≪1およびθ−
α≪1とした。 As can be seen from equation (2) and equations (3.1) and (3.2), when α≠0, equations (3.1) and (3.2) do not hold simultaneously. Now, let θ⊥ and θ that satisfy equations (3.1) and (3.2) be θ B ⊥ and θ B , respectively. Also, when θ=θ B , finding the deviation angle Δθ=θ⊥−θ B ⊥ from θ⊥ and θ B ⊥, we get (2)
From equations (3.1) and (3.2), Δθ=α(1− ne /n p ) (4). However, here, θ⊥−α≪1 and θ−
α<<1.
このような角度ずれがあるときのAO素子27
の回折効率ηは近似的に次式(5)で与えられる。 AO element 27 when there is such an angular deviation
The diffraction efficiency η is approximately given by the following equation (5).
η=CMP(sinx/x)2
x=πfL/2vΔθ (5)
ここで、Cは比例定数、MはAO素子27の性
能指数、Pは音響波パワー、Lは音響波を発生さ
せるトランスジユーサ12の長さである。 η=CMP(sinx/x) 2 x=πfL/2vΔθ (5) Here, C is the proportionality constant, M is the figure of merit of the AO element 27, P is the acoustic wave power, and L is the transducer that generates the acoustic wave. The length is 12.
性能指数Mは、一般的に、常光および異常光の
それぞれに対して、M11およびM13と異なる値を
持つ。今、M11>M13とし、AO素子27の端面
の傾き角αを変化させたときのこのAO素子27
の回折効率と入射角θpとの関係を模式的に第5図
A〜Dに示す。ここで、実線および破線はそれぞ
れ常光と異常光に対する回折効率(それぞれηpお
よびηeとする)を表わしており、A=CM13Pお
よびB=CM11Pは常光および異常光に対する回
折効率の最大値を示す。第5図Aに示すように、
α=0のときには回折効率が零のときを除きηp≠
ηeであるが、第5図B〜Dに示すように、α>0
のときには、ηp=ηeとなる入射角度が存在する。 The figure of merit M generally has different values from M 11 and M 13 for ordinary and extraordinary rays, respectively. Now, when M 11 > M 13 and the inclination angle α of the end face of the AO element 27 is changed, this AO element 27
The relationship between the diffraction efficiency and the incident angle θ p is schematically shown in FIGS. 5A to 5D. Here, the solid line and the broken line represent the diffraction efficiency for the ordinary light and the extraordinary light (η p and η e , respectively), and A = CM 13 P and B = CM 11 P are the diffraction efficiency for the ordinary light and the extraordinary light. Indicates maximum value. As shown in Figure 5A,
When α=0, except when the diffraction efficiency is zero, η p ≠
η e , but as shown in Figures 5B to D, α>0
When , there exists an angle of incidence such that η p =η e .
第5図BおよびDはηp=(ηeの最大値)×1/2と
なる場合であり、そのときの傾き角αをそれぞれ
α1およびα3とし、また入射角θ0をθ1およびθ3とす
る。また、第5図Cはηp=(ηeの最大値)となる
場合を示し、そのときの傾き角αをα2、および入
射角θ0をθ2とする。言うまでもなく、第5図Cの
場合(α=α2)に最大の回折効率が得られ、ηp=
ηeとすることが可能である。また、α1≦α≦α3の
ときにηp≧1/2ηeであり、傾き角αをこの範囲に
定めることが実用上重要である。傾き角α1、α2、
α3および入射角θ1、θ2、θ3の値は(1)〜(5)式から以
下のように求められる。 Figures B and D show the case where η p = (maximum value of η e ) x 1/2, the inclination angle α at that time is α 1 and α 3 , respectively, and the incident angle θ 0 is θ 1 and θ 3 . Further, FIG. 5C shows a case where η p =(maximum value of η e ), and the inclination angle α at that time is α 2 and the incident angle θ 0 is θ 2 . Needless to say, the maximum diffraction efficiency is obtained in the case of FIG. 5C (α=α 2 ), and η p =
It is possible to set η e . Furthermore, when α 1 ≦α≦α 3 , η p ≧1/2η e , and it is practically important to set the inclination angle α within this range. Tilt angle α 1 , α 2 ,
The values of α 3 and the incident angles θ 1 , θ 2 , and θ 3 are obtained from equations (1) to (5) as follows.
ここで、sinc-1(X)はsin(Y)/Y(0Y
π)の逆関数であり、またγ=sinc-1(0.5)≒
1.3915である。 Here, sinc -1 (X) is sin(Y)/Y(0Y
π), and γ=sinc -1 (0.5)≒
It is 1.3915.
以上はM13<M11の場合であるが、M11<M13
の場合にも同様に求められ、この場合には、(6)式
において、npとneおよびM13とM11を互いに交換
すればよい。 The above is a case where M 13 < M 11 , but M 11 < M 13
It can be obtained similarly in the case of , and in this case, n p and n e and M 13 and M 11 can be exchanged with each other in equation (6).
次に、本発明音響光学素子の具体的な設計例と
して、TeO2結晶を用いた例を示す。TeO2結晶は
非常に大きな性能指数を持つているが、常光およ
び異常光に対してその値はわずかに異なる。
TeO2結晶の音響光学的パラメータは以下の通り
である。 Next, as a specific design example of the acousto-optic device of the present invention, an example using TeO 2 crystal will be shown. TeO 2 crystals have a very large figure of merit, but the values are slightly different for ordinary and extraordinary light.
The acousto-optic parameters of TeO 2 crystal are as follows.
λ=0.633nmにおいて、
M11=34.5×10-18S3/g
M13=25.6×10-18S3/g
np=2.260、ne=2.412
v=4200m/s
また、f=120MHz、L=18mmと仮定すると、
(6)式から、
α1=2.81×10-3〔rad〕=0.16〔deg〕
α2=1.72×10-2〔rad〕=0.98〔deg〕
α3=5.75×10-1〔rad〕=3.29〔deg〕
θ1=1.90×10-3〔rad〕=−0.11〔deg〕
θ2=−3.23×10-2〔rad〕=−1.85〔deg〕
θ3=−1.25×10-1〔rad〕=−7.19〔deg〕
となる。 At λ = 0.633 nm, M 11 = 34.5 x 10 -18 S 3 /g M 13 = 25.6 x 10 -18 S 3 /g n p = 2.260, n e = 2.412 v = 4200 m/s and f = 120 MHz, Assuming L=18mm,
From equation (6), α 1 = 2.81×10 -3 [rad] = 0.16 [deg] α 2 = 1.72×10 -2 [rad] = 0.98 [deg] α 3 = 5.75×10 -1 [rad] = 3.29 [deg] θ 1 = 1.90×10 -3 [rad] = −0.11 [deg] θ 2 = −3.23×10 -2 [rad] = −1.85 [deg] θ 3 = −1.25×10 -1 [rad ] = −7.19 [deg].
この設計値に基づいた本発明の一実施例を第6
図に示す。 An example of the present invention based on this design value is shown in the sixth example.
As shown in the figure.
ここで、AO素子27としてはTeO2を使用し、
これに取付けたトランスジユーサ12の長さLは
18mmとした。光の入射角θ0は−1.85゜、AO素子2
7の端面の傾き角αは0.98゜とした。レーザ光源
2からレンズ4には光フアイバ16で光を導き、
レンズ6から受光器9には光フアイバ17で光を
導くようにした。ここで、これら光フアイバ8,
16および17は多モードフアイバまたは単一モ
ードフアイバの何れの光フアイバでもよい。 Here, TeO 2 is used as the AO element 27,
The length L of the transducer 12 attached to this is
It was set to 18mm. The incident angle of light θ 0 is −1.85°, AO element 2
The inclination angle α of the end face of No. 7 was set to 0.98°. Light is guided from the laser light source 2 to the lens 4 through an optical fiber 16,
Light is guided from the lens 6 to the light receiver 9 through an optical fiber 17. Here, these optical fibers 8,
Optical fibers 16 and 17 may be either multimode fibers or single mode fibers.
このようにして構成された光パルス試験器用方
向性結合器の挿入損失は、偏光依存性を全く示さ
なかつた。なお、第6図においては、AO素子2
7の端面27bは端面27aに平行な面として描
いてあるが、第6図の方向性結合器の動作におい
て回折効率の偏波依存性をなくすためには、端面
27aと超音波14の進行方向とがなす傾き角α
が重要であるが、端面27bは関係しない。した
がつて、端面27bは端面27aと平行である必
要はない。 The insertion loss of the directional coupler for an optical pulse tester constructed in this manner showed no polarization dependence at all. In addition, in FIG. 6, the AO element 2
Although the end surface 27b of 7 is drawn as a plane parallel to the end surface 27a, in order to eliminate the polarization dependence of the diffraction efficiency in the operation of the directional coupler shown in FIG. Inclination angle α
is important, but the end face 27b is not relevant. Therefore, end surface 27b does not need to be parallel to end surface 27a.
以上説明したように、本発明による音響光学素
子は、その入射端面を、超音波の進行方向に対し
て傾けることにより、回折効率の偏波依存性をな
くすことができるので、以下に示すような利点が
ある。
As explained above, the acousto-optic element according to the present invention can eliminate the polarization dependence of the diffraction efficiency by tilting its entrance end face with respect to the direction of propagation of the ultrasonic wave. There are advantages.
(1) 音響光学素子へ入射する光の偏光方向を制御
する必要がない。従つて、偏光方向を制御する
ことが困難な光フアイバからの出射光に対して
も、音響光学素子を有効に適用することができ
る。(1) There is no need to control the polarization direction of light incident on the acousto-optic element. Therefore, the acousto-optic element can be effectively applied even to light emitted from an optical fiber whose polarization direction is difficult to control.
(2) 単一モード光フアイバからの後方散乱光のよ
うに、偏光している光に対しても、入射した光
の強度に比例して、光を回折により取り出すこ
とができるので、回折による光強度のサンプリ
ング測定を正確に行うことができる。(2) Even for polarized light, such as backscattered light from a single mode optical fiber, light can be extracted by diffraction in proportion to the intensity of the incident light. Intensity sampling measurements can be made accurately.
(3) 時間的に偏光方向および偏光状態が変化する
光に対しても、歪の少ないアナログ変調が可能
である。(3) Low-distortion analog modulation is possible even for light whose polarization direction and state change over time.
なお、以上では本発明音響光学素子を音響波と
して超音波を用いた場合について説明してきた
が、本発明は超音波を用いる場合に限らず、広く
音響波に対して有効に適用できるものである。 In addition, although the case where the acousto-optic element of the present invention uses ultrasonic waves as the acoustic waves has been described above, the present invention is not limited to the use of ultrasonic waves, but can be effectively applied to a wide range of acoustic waves. .
第1図は音響光学素子を方向性結合器として用
いた光パルス試験器の構成例を示す構成図、第2
図A〜Eは第1図の各部における信号波形を示す
信号波形図、第3図は単一モード光フアイバから
の後方散乱光の偏光状態の説明図、第4図は本発
明による斜め端面をもつ音響光学素子の基本構成
を示す線図、第5図A〜Dは斜め端面の傾き角度
と常光(実線)および異常光(破線)の回折効率
との関係を示す線図、第6図は本発明音響光学素
子を、光パルス試験器を構成する方向性結合器に
適用した例を示す構成図である。
1……パルス発生器、2……レーザ光源、3…
…音響光学素子駆動回路、4,5,6……レン
ズ、7……音響光学素子、8……光フアイバ、9
……受光器、10……増幅器、11……表示装
置、27……本発明による音響光学素子、12…
…超音波発生用トランスジユーサ、13……入射
光、14……伝搬超音波、15……回折光、1
6,17……光フアイバ。
Figure 1 is a configuration diagram showing an example of the configuration of an optical pulse tester using an acousto-optic element as a directional coupler.
Figures A to E are signal waveform diagrams showing the signal waveforms at each part in Figure 1, Figure 3 is an explanatory diagram of the polarization state of backscattered light from a single mode optical fiber, and Figure 4 shows the oblique end face according to the present invention. Figures 5 A to D are diagrams showing the relationship between the inclination angle of the oblique end face and the diffraction efficiency of ordinary light (solid line) and extraordinary light (broken line). FIG. 2 is a configuration diagram showing an example in which the acousto-optic device of the present invention is applied to a directional coupler constituting an optical pulse tester. 1...Pulse generator, 2...Laser light source, 3...
...Acousto-optic element drive circuit, 4, 5, 6... Lens, 7... Acousto-optic element, 8... Optical fiber, 9
... Light receiver, 10 ... Amplifier, 11 ... Display device, 27 ... Acousto-optic element according to the present invention, 12 ...
...Transducer for generating ultrasonic waves, 13...Incoming light, 14...Propagating ultrasonic waves, 15...Diffracted light, 1
6,17...Optical fiber.
Claims (1)
周期的な屈折率変化を生じせしめて、前記結晶中
を通る光の進行方向を変化させるようにした音響
光学素子において、前記結晶に前記音響波を発生
させるトランスジユーサを有し、該トランスジユ
ーサの長さをL、前記音響波の周波数をf、前記
音響波の速度をv、常光および異常光に対する前
記結晶の屈折率をそれぞれnpおよびne、常光およ
び異常光に対する音響光学素子の性能指数をそれ
ぞれM11およびM13とするときに、前記結晶の端
面と前記音響波の伝搬方向とがなす角α〔red〕
が、 M11≧M13のときに、ほぼ であり、 M11<M13のときに、ほぼ ただし、ここで、 sinc-1(X)はsin(Y)/Y(ただし、0Y
π) の逆関数であることを特徴とする音響光学素子。[Scope of Claims] 1. An acousto-optic element in which a periodic refractive index change is caused by an acoustic wave in a crystal having an acousto-optic effect to change the traveling direction of light passing through the crystal, The crystal has a transducer that generates the acoustic wave, the length of the transducer is L, the frequency of the acoustic wave is f, the velocity of the acoustic wave is v, and the crystal is resistant to ordinary light and extraordinary light. When the refractive index is n p and n e , and the figures of merit of the acousto-optic element for ordinary light and extraordinary light are M 11 and M 13 , respectively, the angle α between the end face of the crystal and the propagation direction of the acoustic wave is [ red〕
However, when M 11 ≧ M 13 , approximately , and when M 11 < M 13 , approximately However, here, sinc -1 (X) is sin(Y)/Y (however, 0Y
An acousto-optic element characterized by being an inverse function of π).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19168383A JPS6083919A (en) | 1983-10-15 | 1983-10-15 | Acoustooptical element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19168383A JPS6083919A (en) | 1983-10-15 | 1983-10-15 | Acoustooptical element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6083919A JPS6083919A (en) | 1985-05-13 |
| JPH0230493B2 true JPH0230493B2 (en) | 1990-07-06 |
Family
ID=16278712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19168383A Granted JPS6083919A (en) | 1983-10-15 | 1983-10-15 | Acoustooptical element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6083919A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01149024A (en) * | 1987-12-07 | 1989-06-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | acousto-optic element |
| WO2001063351A1 (en) * | 2000-02-22 | 2001-08-30 | Light Management Group Inc. | Acousto-optical switch for fiber optic lines |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56127465A (en) * | 1980-03-13 | 1981-10-06 | Tokyo Keiki Co Ltd | Laser printer |
-
1983
- 1983-10-15 JP JP19168383A patent/JPS6083919A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6083919A (en) | 1985-05-13 |
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