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JPH01145620A - 中間赤外線範囲内の波の周波数偏移装置 - Google Patents

中間赤外線範囲内の波の周波数偏移装置

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Publication number
JPH01145620A
JPH01145620A JP63219602A JP21960288A JPH01145620A JP H01145620 A JPH01145620 A JP H01145620A JP 63219602 A JP63219602 A JP 63219602A JP 21960288 A JP21960288 A JP 21960288A JP H01145620 A JPH01145620 A JP H01145620A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wave
frequency
optical waveguide
guided
diffraction grating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63219602A
Other languages
English (en)
Inventor
Michel Papuchon
ミシェル、パピュション
Jean-Paul Pocholle
ジャン‐ポール、ポショーユ
Dominique Delacourt
ドミニク、デラクール
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Publication of JPH01145620A publication Critical patent/JPH01145620A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/03Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
    • G02F1/05Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect with ferro-electric properties
    • G02F1/0541Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect with ferro-electric properties using photorefractive effects
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
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    • G02B6/122Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/124Geodesic lenses or integrated gratings
    • GPHYSICS
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    • G02F2/02Frequency-changing of light, e.g. by quantum counters

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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〕 本発明は中間赤外線範囲内の波、すなわち、波長が3μ
mより長い赤外線の周波数偏移装置に関するものである
。この種の装置は、周波数変調によりデータを伝送する
装置、ヘテロゲインによる可干渉性を検出する装置等に
おいて数多くの用途を有する。標準的な周波数偏移装置
は、光波と波の伝播媒体中を動く回折格子の間の干渉を
用いる音響−元型、または機械的または電気−光学的に
回転させられる回転複屈折板を用いる種類のいずれかで
ある。
〔従来の技術〕
中間赤外線範囲において最も一般的に用いられる装置は
音響−元型である。この種の装置は、音響トランスデユ
ーサへ機械的に結合される結晶を有する。トランスデユ
ーサにより発生される振動は結晶中を伝わって、その結
晶の屈折率を変化させる。それらの局部的な振動の伝播
は、一定の速さで移動する回折格子を構成する。周波数
を偏移せねばならない波は結晶の表面へ放射され、その
表面上でその波は回折されてドツプラ効果により周波数
偏移を行う。この種の周波数偏移装置の欠点は、回折さ
れた波の出口角度が周波数偏移の値の関数であることで
ある。しかし、この欠点を解決するために、たとえば従
来の周波数偏移装置を対にして使用することが可能であ
る。
偏移させられた周波数はもはや偏向させられないが、こ
れはそれ自身に平行なビームによる偏移を解消するもの
ではない。このことは、この偏移がビームにより行われ
る周波数変化に依存するから、装置に非常に多くの問題
をひき起す。更に、それらの周波数偏移装置を組合わせ
ると装置が一層複雑となる。
〔発明が解決しようとする課題〕 本発明の目的は、前記諸欠点がなく、半導体基板上に集
積化される光装置に容易に集積化できる、中間赤外線範
囲内で動作する周波数偏移装置を提案することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明により、半導体で集積化された光導波器の表面上
のキャリヤの光誘起により形成され、動く回折格子を含
む周波数偏移装置が得られる。従来の技術により、比較
的長い、すなわち、1cn+より長い集積化された光導
波器の作成が可能にされる。周波数が異なる2つの光波
干渉により、その光導波器の表面上に、中間赤外線範囲
内の周波数偏移装置のために高い効率を得る比較的長い
回折格子を形成できる。
本発明に従って、加えられた波の周波数をドツプラ効果
により偏移させるために動く回折格子と、半導体物質で
構成され、周期的な照明により誘起されたキャリヤによ
り表面上に回折格子が形成されて、周波数偏移を行わな
ければならない波を導く光導波器と、近赤外線範囲また
は可視範囲に属する異なる周波数を持つ2本の波ビーム
を発生し、それらの波ビームを光導波器の表面上で干渉
させて、光導波器の表面上に並進運動する周期的照明を
生ずる手段と、を備える中間赤外線範囲内の波の周波数
偏移装置が得られる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
従来は、光導波器を外部へ結合するために光導波器の表
面上にエツチングされる回折格子が用いられている。そ
の回折格子は光導波器中を伝播させられる導かれる波の
エネルギーを外方へ偏向させる。図示の本発明の周波数
偏移装置の一実施例は、第1の半導体物質の層3と、半
導体基板1の上にエピタキシ付着された第2の半導体物
質により形成された中間層2とにより構成された光導波
器を有する。
周波数を偏移させるべき波は、その波を導く層3と2に
平行に加えられる導かれる波4である。
それの脈動Ω1は中間赤外線範囲に属する。層2は中間
層であって、導かれるモードを一層効果的に閉じこめる
ように、その中間層の屈折率は層3の屈折率と基板1の
屈折率の中間である。光導波器の外側へ回折させる導か
れるモードの損失か、導かれる波の波長の近くではでき
るだけ小さいように、層3と2の物質と厚さは選択され
る。したかって、導かれる波4は光導波器の長さ全体に
わたって相互作用できる。その長さは1cmより長くで
きる。その長い長さのために、高い回折格子を得ること
が可能である。
この実施例においては、横方向電気基本モードTE  
は1dB/ca+より小さい。
レーザーダイオード9は周波数が近赤外線範囲内のΩ 
である可干渉性の光ビーム12を発生す■ る。この光ビーム12は半透明板10により2本のビー
ム5と13に分けられる。光ビーム13は、近赤外線範
囲内で動作する既知の種類の周波数偏移装置11に入る
。周波数偏移装置11は固定された周波数Ω 十ΔΩ 
で脈動するビーム6を発v       v 生する。半透明板10と周波数偏移装置11は周波数が
Ω である光ビーム5と、周波数がΩ +y     
                         
 VΔΩ である光ビーム6を層3の外面にそれぞれ■ 投射する。
層3の表面上における光ビーム5と6の干渉により、値
が空間的および時間的に変化する一様でない照明を行う
。この照明は層3の屈折率を局部的に変化させ、それら
の変化は一定の速さの並進運動を有する回折格子8を構
成する。この回折格子は波4のエネルギーを光導波器の
外部へ向って偏向させ、ドツプラ効果によりそれの周波
数を変化させる。回折された波の層3への垂線に対する
出口角度はθで、周波数Ω1+P・ΔΩ、で脈動する。
ここに、Pは回折の次数である。実際には、回折された
エネルギーの大部分が第一次の回折に対応する回折され
たビ、−ム7に含まれる。
集積化された光学装置においては、移動する回折格子が
電気−光学的効果により発生されるようなLiNbO3
単結晶で構成された周波数偏移装置11を使用すること
が可能である。あるいは、電位の傾きにより制御される
位相変調器を使用することが可能である。それら両方の
種類の装置は近赤外線範囲または可視範囲内における標
準的な構造である。
2本のビーム5.6を発生するレーザは近赤外線範囲ま
たは可視範囲内の波長を有し、半導体レーザダイオード
の使用を可能にする。
空気中の角度θは次式を満すことを示すことができる。
k      Δ ここに、λ1は偏移させるべき波4の真空中の波長、A
は回折格子8のピッチ、β/には光導波器の伝播モード
の実行指数、Pは回折次数である。
回折格子8のピッチの値は、層3へのビーム5゜6の入
射角aと、ビーム5の脈動周波数Ω に対応する波長λ
 により次式に従って決定される。
■ λ9 八−□        ・・・(2) 2sinα ビーム5の脈動周波数Ωとビーム6の脈動周波数Ω +
ΔΩ は互いに僅かに異なり、この例でv      
 v は近赤外線範囲に属する。これらのビーム5,6が層3
の半導体物質中に光キャリヤを発生するためには、それ
らのビームに対応するエネルギーが層3を構成している
物質の禁止帯の幅のエネルギーより高いようにして、そ
れらの周波数を選択せねばならない。
回折されたビーム7は、次式で与えられる偏移された脈
動周波数Ω1を有する。
Ω −Ω、−P−ΔΩ、     ・・・(3)l ここに、Pは使用する回折次数、ΔΩ9はビーム5と6
の間の脈動周波数の代数的な偏移である。
したがって、ビーム5と6の間の周波数偏移の関数であ
る偏移を持つ、より高い周波数またはより低い周波数へ
向って周波数偏移を指令することが可能である。
伝播モードがTE  モードであり、使用する回折欠数
が固定角度θの一1次であるとすると、ビーム5,6の
入射角度αは次式により計算される。
ここに、β /には伝播モードTEに対する実効指数、
λ1は周波数を偏移させねばならない波の真空中の波長
、λ は干渉を行うビーム5の真空中の波長である。
本発明の一実施例においては、真空中の波長λv−10
,6μmを有する波の周波数を偏移させるために、光導
波器を、N−形のドーピング濃度が10cm  より低
いG a o、471 n o、5aA Sの層3と、
N−形の形のドーピング濃度が1015cIl−3であ
るInPの層2とで構成できる。基板1はN+形のドー
ピング濃度が1011018Cに等しいInPにより構
成できる。層3と2の厚さは5μmである。層3と2の
屈折率はそれぞれN3−3.39.N2−3.04であ
り、基板1の屈折率はN、−2,6である。TE伝播モ
ードの実効屈折率は3.3に等しい。ビーム5と6の波
長は1.8μmより短い、すなわち、近赤外線範囲内で
ある。
この実施□例は、たとえば、波長λ、−10,6μmに
近い約±10−2%の相対的な周波数偏移を与えること
ができる。
本発明は上記実施例に限定されるものではない。
他の多くの実施例も当業者には明らかである。たとえば
、光導波器を構成する半導体物質の選択を当業者が行う
ことができる。別の実施例においては、層23を低いド
ーピング濃度のGaAsで構成でき、層2を低ドーピン
グ濃度のGaAsA1で構成でき、基板は高いドーピン
グ濃度のGaAsで構成できる。ビーム5と6の波長は
近赤外線範囲内の0.85μmである。
本発明の周波数偏移装置はとりわけ集積光学装置に適用
可能である。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明の周波数偏移装置の一実施例の概略図
である。 1・・・基板、2.3・・・半導体物質、9・・・レー
ザダイオード、10・・・半透明板、11・・・周波数
偏移器。 出願人代理人  佐  藤  −雄 手続補正書動式) 1.事件の表示 昭和63年 特許願 第219602号2、発明の名称 中間赤外線範囲内の波の周波数偏移装置3、補正をする
者 事件との関係  特許出願人 トムソンーセーエスエフ 4、代 理 人 (郵便番号100) 昭和63年11月2日 (発送口 昭和63年11月29日) 6、補正の対象 図面

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、加えられた波の周波数をドップラ効果により偏移さ
    せるために動く回折格子と、半導体物質で構成され、周
    期的な照明により誘起されたキャリヤにより表面上に回
    折格子が形成されて、周波数偏移を行わなければならな
    い波を導く光導波器と、 近赤外線範囲または可視範囲に属する異なる周波数を持
    つ2本の波ビームを発生し、それらの波ビームを光導波
    器の表面上で干渉させて、光導波器の表面上に並進運動
    する周期的照明を生ずる手段と、 を備えることを特徴とする中間赤外線範囲内の波の周波
    数偏移装置。 2、請求項1記載の周波数偏移装置において、2本の波
    ビームを発生して、それらの波ビームを相互に干渉させ
    る手段は、近赤外線範囲または可視範囲で発光する半導
    体レーザーダイオードと、近赤外線範囲または可視範囲
    で動作する従来の種類の周波数偏移装置とを備えること
    を特徴とする周波数偏移装置。
JP63219602A 1987-09-01 1988-09-01 中間赤外線範囲内の波の周波数偏移装置 Pending JPH01145620A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8712156A FR2619938B1 (fr) 1987-09-01 1987-09-01 Translateur de frequence pour onde du domaine infrarouge moyen
FR8712156 1987-09-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01145620A true JPH01145620A (ja) 1989-06-07

Family

ID=9354548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63219602A Pending JPH01145620A (ja) 1987-09-01 1988-09-01 中間赤外線範囲内の波の周波数偏移装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4927245A (ja)
EP (1) EP0306401B1 (ja)
JP (1) JPH01145620A (ja)
DE (1) DE3867770D1 (ja)
FR (1) FR2619938B1 (ja)

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Also Published As

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FR2619938A1 (fr) 1989-03-03
US4927245A (en) 1990-05-22
EP0306401B1 (fr) 1992-01-15
DE3867770D1 (de) 1992-02-27
FR2619938B1 (fr) 1989-12-01
EP0306401A1 (fr) 1989-03-08

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