(57)【要約】【課題】多重反射型の時間遅延光学素子を用いる時間遅延装置において、制御により遅延時間を変化させることができるようにする。【解決手段】互いに平行に対向させた１対の反射鏡１１、１２の鏡面間に、透明な板状の遅延用媒体１３を配置し、反射鏡の一方に設定した入射部１１Ａから入射させた光Ｌを、１対の反射鏡の鏡面間で多数回反射させたのち、反射鏡の一方もしくは他方に設定した射出部１２Ａから射出させ、多数回反射において光Ｌが遅延用媒体内を通過する光学距離に応じて、射出光の射出を時間的に遅延させる時間遅延光学素子において、遅延用媒体１３を反射鏡１１、１２の鏡面に平行な方向に変位可能とし、遅延用媒体１３の変位により、入射部１１Ａから射出部１２Ａに至る光の光路中に、屈折率の異なる領域を形成できるようにした。【選択図】　　図１
2004101571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に対向させた１対の反射鏡の鏡面間に、透明な板状の遅延用媒体を配置し、上記反射鏡の一方に設定した入射部から入射させた光を、上記１対の反射鏡の鏡面間で多数回反射させたのち、上記反射鏡の一方もしくは他方に設定した射出部から射出させ、上記多数回反射において上記光が遅延用媒体内を通過する光学距離に応じて、射出光の射出を時間的に遅延させる時間遅延光学素子において、
透明な板状の遅延用媒体を、反射鏡の鏡面に平行な方向において変位可能とし、上記遅延用媒体の変位により、入射部から射出部に至る光の光路中に、屈折率の異なる領域を形成できるように構成し、遅延時間を変化させることができるようにしたことを特徴とする時間遅延光学素子。
【請求項２】
請求項１記載の時間遅延光学素子において、
透明な板状の遅延用媒体が同一材質による単一の板であり、この遅延用媒体を反射鏡の鏡面に平行な方向において変位させることにより、入射部から射出部に至る光の光路中に、上記遅延用媒体を透過する領域と、１対の反射鏡の鏡面間における空気領域のみを透過する領域とを形成できるようにしたことを特徴とする時間遅延光学素子。
【請求項３】
請求項１記載の時間遅延光学素子において、
透明な板状の遅延用媒体が、屈折率が互いに異なる２種以上の板状媒体を反射鏡の鏡面に平行な方向に配置接合してなり、この遅延用媒体を反射鏡の鏡面に平行な方向において変位させることにより、入射部から射出部に至る光の光路中に、各板状媒体を透過する領域を形成できるようにしたことを特徴とする時間遅延光学素子。
【請求項４】
請求項１または２または３記載の時間遅延光学素子において、
少なくとも、１対の反射鏡、遅延用媒体、これらを保持する部材を、断熱材により囲繞したことを特徴とする時間遅延光学素子。
【請求項５】
請求項１〜４の任意の１に記載の時間遅延光学素子を用いる時間遅延装置であって、
透明な板状の遅延用媒体を反射鏡の鏡面に平行な所定の方向へ変位させる変位手段を有することを特徴とする時間遅延装置。
【請求項６】
請求項５記載の時間遅延装置において、
時間遅延光学素子が請求項１または２または３記載のものであり、
遅延用媒体を一定温度に保つ温度制御手段を有することを特徴とする時間遅延装置。
【請求項７】
請求項５または６記載の時間遅延装置において、
時間遅延光学素子の射出部から射出した光を受光する受光部と上記射出部との間に、遅延時間変化による射出位置の変動を上記受光部に対して補正する補正手段を有することを特徴とする時間遅延装置。
【請求項８】
互いに平行に対向させた１対の鏡面間に、透明な板状の遅延用媒体を配置し、上記反射鏡の一方に設定した入射部から入射させた光を、上記１対の反射鏡の鏡面間で多数回反射させたのち、上記反射面の一方もしくは他方に設定した射出部から射出させ、上記多数回反射において上記光が遅延用媒体内を通過する光学距離を、射出光の遅延時間に応じて設定した時間遅延光学素子において、
透明な板状の遅延用媒体を、互いに屈折率の異なる２種の板状媒体を反射鏡の鏡面に平行な方向に配置接合して形成し、
上記２種の板状媒体の材質として屈折率の温度変化特性が互いに逆であるものを用い、入射部から射出部に至る光路における各板状媒質中の光路長の比を、遅延時間が温度変化により実質的に変化しない大きさに設定したことを特徴とする時間遅延光学素子。
【請求項９】
請求項５〜７記載の時間遅延装置を用いて、光の時間遅延を行うことを特徴とする時間遅延方法。
【請求項１０】
請求項８記載の時間遅延光学素子を用いて、光の時間遅延を行うことを特徴とする時間遅延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光通信で用いられる時間遅延光学素子およびこれを用いた時間遅延装置、時間遅延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信で用いられる時間遅延は、光が媒質中に透過するときの伝播速度の減少を利用して行われている。例えば、光が屈折率：１．５の媒質を伝播するとき、伝播距離（媒質内を伝播するときの機械的光路長）が２ｍであるとすると、上記媒質を透過しない光に比して、到達時間に１０ｎｓｅｃの時間遅延が生じる。
【０００３】
このように時間遅延を光学的に行うための時間遅延光学素子として「多重反射型」のものが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
多重反射型の時間遅延光学素子は「互いに平行に対向させた１対の鏡面間に、透明な板状の遅延用媒体を配置し、反射鏡の一方に設定した入射部から入射させた光を１対の反射鏡の鏡面間で多数回反射させたのち、反射面の一方もしくは他方に設定した射出部から射出させ、多数回反射において光が遅延用媒体内を通過する光学距離光を、射出光の遅延時間に応じて設定したもの」である。
【０００５】
例えば、特許文献１ではこのような多重反射型の時間遅延光学素子が「変調コードの１チップずつ遅らせることによって、ＣＤＭ（Ｃｏｄｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調コード信号の相関をとる」のに用いられている。
【０００６】
ところで、光通信における信号処理においては、異なる遅延時間が必要になる場合があるが、従来から知られている多重反射型の時間遅延光学素子は、遅延時間が、素子内における光の伝播距離で決まるため、遅延時間を変化させることが困難であった。
【０００７】
多重反射型の時間遅延光学素子で遅延時間を変化させる方法として、例えば、遅延用媒体の温度変化による屈折率変化を利用する方法が考えられるが、このような方法では遅延時間の高速変化は困難であるし、また、遅延時間を正確に制御することも難しい。
【０００８】
遅延用媒体の屈折率は時間遅延光学素子の周囲温度の影響で変化する。このような屈折率変化は遅延時間の変動を引き起こす。遅延時間のこのような変動は、一定の遅延時間が求められている時間遅延光学素子の場合には、信頼性の低下に繋がる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−１６６２６１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上述したところに鑑み、多重反射型の時間遅延光学素子を用いる時間遅延装置において、制御により遅延時間を変化させることができるようにすることを課題とする。
【００１１】
この発明はまた、上記時間遅延装置において温度変化の影響による遅延時間誤差の発生を有効に軽減もしくは防止することを別の課題とする。
【００１２】
この発明はさらに、固定的な遅延時間を設定される遅延時間光学素子において、温度変化の影響を有効に軽減もしくは除去することを他の課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の時間遅延光学素子は「互いに平行に対向させた１対の反射鏡の鏡面間に、透明な板状の遅延用媒体を配置し、反射鏡の一方に設定した入射部から入射させた光を、１対の反射鏡の鏡面間で多数回反射させたのち、反射鏡の一方もしくは他方に設定した射出部から射出させ、多数回反射において光が遅延用媒体内を通過する光学距離に応じて、射出光の射出を時間的に遅延させる時間遅延光学素子」であって、以下の如き特徴を有する。
【００１４】
即ち、透明な板状の遅延用媒体を、反射鏡の鏡面に平行な方向において変位可能とし、遅延用媒体の変位により、入射部から射出部に至る光の光路中に「屈折率の異なる領域を形成」できるように構成し、遅延時間を変化させることができるようにした。なお、「遅延用媒体が透明」であるとは、使用波長の光に対する透明を意味するものである。
【００１５】
請求項１記載の時間遅延光学素子における「透明な板状の遅延用媒体」は、これを「同一材質による単一の板」とし、この遅延用媒体を反射鏡の鏡面に平行な方向において変位させることにより、入射部から射出部に至る光の光路中に「遅延用媒体を透過する領域と、１対の反射鏡の鏡面間における空気領域のみを透過する領域」とを形成できるようにすることができる（請求項２）。
【００１６】
あるいはまた、請求項１記載の時間遅延光学素子における「透明な板状の遅延用媒体」を「屈折率が互いに異なる２種以上の板状媒体を反射鏡の鏡面に平行な方向に配置接合した構成」とし、この遅延用媒体を反射鏡の鏡面に平行な方向において変位させることにより、入射部から射出部に至る光の光路中に「各板状媒体を透過する領域」を形成できるようにすることができる（請求項３）。
【００１７】
請求項１または２または３記載の時間遅延光学素子は、少なくとも「１対の反射鏡、遅延用媒体、これらを保持する部材を、断熱材により囲繞」した構成とすることができる（請求項４）。
【００１８】
請求項５記載の時間遅延装置は、上記請求項１〜４の任意の１に記載の時間遅延光学素子を用いる時間遅延装置であって「透明な板状の遅延用媒体を、反射鏡の鏡面に平行な所定の方向へ変位させる変位手段」を有することを特徴とする。
【００１９】
この請求項５記載の時間遅延装置において、時間遅延光学素子として請求項１または２または３記載のものを用い、遅延用媒体を一定温度に保つ温度制御手段を有する構成とすることができる（請求項６）。
【００２０】
上記請求項５または６記載の時間遅延装置は「時間遅延光学素子の射出部から射出した光を受光する受光部と射出部との間に、遅延時間変化による射出位置の変動を受光部に対して補正する補正手段」を有することができる（請求項７）。
【００２１】
請求項８記載の時間遅延光学素子は「互いに平行に対向させた１対の鏡面間に、透明な板状の遅延用媒体を配置し、反射鏡の一方に設定した入射部から入射させた光を、１対の反射鏡の鏡面間で多数回反射させたのち、反射面の一方もしくは他方に設定した射出部から射出させ、多数回反射において光が遅延用媒体内を通過する光学距離を、射出光の遅延時間に応じて設定した時間遅延光学素子」であって、透明な板状の遅延用媒体を、互いに屈折率の異なる２種の板状媒体を反射鏡の鏡面に平行な方向に配置接合して形成し、これら２種の板状媒体の材質として「屈折率の温度変化特性が互いに逆であるもの」を用い、入射部から射出部に至る光路における各板状媒質中の光路長の比を「遅延時間が温度変化により実質的に変化しない大きさ」に設定したことを特徴とする。
【００２２】
上記請求項１に記載の「透明な板状の遅延用媒体」は、請求項２の場合のように「同一材質による単一の板」とすることもできるが、透明材料による薄型の箱体の内部に透明な液体を充填したものを用いることもできる。
【００２３】
請求項９記載の時間遅延方法は、請求項５〜７の任意の１に記載の時間遅延装置を用いて、光の時間遅延を行う方法である。請求項１０記載の時間遅延方法は、請求項８記載の時間遅延光学素子を用いて、光の時間遅延を行う方法である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、請求項１、２記載の時間遅延光学素子と、請求項５記載の時間遅延装置、請求項９記載の時間遅延方法の実施の１形態を説明するための図である。
【００２５】
図１（ａ）を参照すると、「時間遅延素子」は、互いに平行に対向させた１対の反射鏡１１、１２の鏡面（反射鏡１１、１２の互いに対向し合う面が鏡面とされている）間に、透明な板状の遅延用媒体１３を配置し、一方の反射鏡１１に設定した入射部１１Ａから入射させた光Ｌ（コリメートされている）を、１対の反射鏡１１、１２の鏡面間で多数回反射させたのち、反射鏡１２に設定した射出部１２Ａから射出させ、多数回反射において光Ｌが遅延用媒体１３内を通過する光学距離に応じて、射出光の射出を時間的に遅延させるようになっている。
【００２６】
矩形形状の反射鏡１１、１２は、鏡面同士が互いに平行に対向し合うように、保持部材１４に固定して保持されている。遅延用媒体１３は矩形状の透明な板状であり、反射鏡１１、１２間において、保持部材１４に「反射鏡１１、１２の鏡面に平行な方向」へ形成されたスライド溝１４Ａにスライド可能に支持され、矢印Ｂ方向、即ち、反射鏡１１、１２の鏡面に平行な方向において変位可能となっている。
【００２７】
符号１５で示すアクチュエータは、遅延用媒体１３を反射鏡の鏡面に平行な所定の方向Ｂへ変位させる「変位手段」である。アクチュエータ１５としては、電磁誘導を利用するものやリニアモータ駆動（遅延用媒体１３にマグネットを設けておき、外部から発生させた磁界の作用で遅延用媒体１３を変位させる）によるもの等、公知の適宜のものを利用できる。上記入射部１１Ａ、射出部１２Ａは、反射鏡１１、１２に設定された光透過部であり、この部分には鏡面が形成されていない。
【００２８】
図１の実施の形態では、射出部１２Ａを反射鏡１２に設定しているが、入射部と射出部とを伴に反射鏡１１に設定することもできる。入射部１１Ａ、１２Ａの位置設定および光Ｌの入射角は、時間遅延光学素子内における光Ｌの光路長が所望の大きさとなるように設定される。遅延用媒体１３としては、例えば、ガラス板やプラスチック板等を用いることができる。また、反射鏡１１、１２の鏡面は、使用波長に応じ「実質的に１００％の反射率を持つ誘電多層膜」として構成するのが良い。
【００２９】
図１（ａ）に示すように、遅延用媒体１３が反射鏡１１、１２の間の空間を占めている場合、入射部１１Ａから入射した（コリメートされた）光Ｌは、射出部１２Ａから射出するまでの間に、反射鏡１１、１２の鏡面間で反射を繰り返し、各反射が行われる度に遅延用媒体１３を透過する。このとき、遅延用媒体１３を透過するトータルの伝播距離をＳとする。遅延用媒体１３の屈折率をＮとすると、光の伝播速度は遅延用媒体１３内では、空気中の伝播速度：Ｃに対し、Ｃ／Ｎとなる。
【００３０】
従って、遅延用媒体１３により占められた伝播距離：Ｓを伝播するのに要する時間はＳ／（Ｃ／Ｎ）＝Ｓ・Ｎ／Ｃとなる。即ち、遅延用媒体１３内を伝播させることにより、射出光に遅延時間：Ｎ・Ｓ／Ｃを与えることができる。
【００３１】
例えば、Ｎ＝１．５、Ｓ＝２ｍとすれば、Ｃ＝３×１０８ｍであるから、遅延時間は、１．５×２／（３×１０８）＝１０−８ｓｅｃ＝１０ｎｍとなる。
【００３２】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す状態から、アクチュエータ１５により、遅延用媒体１３を図１（ａ）における矢印Ｂ方向へ変位させた状態を示している。このようになると、入射部１１Ａから入射し、射出部１２Ａから射出する光Ｌの光路中には、遅延用媒体１３を透過する領域と、空気層（遅延用媒体１３の変位により空いた部分）を透過する領域とができることになる。これら各領域を通過する光の光路長（機械的な光路長）をそれぞれＳ１、Ｓ２（＝Ｓ−Ｓ１）とする。
【００３３】
即ち、遅延用媒体１３を変位させたことにより、入射部１１Ａから射出部１２Ａに至る光Ｌの光路中に「屈折率の異なる２つの領域」が形成された訳である。
【００３４】
このときの遅延時間は、Ｓ２／Ｃ＋Ｓ１・Ｎ／Ｃ＝（Ｎ・Ｓ１＋Ｓ２）／Ｃ＝（Ｎ・Ｓ１＋Ｓ−Ｓ１）／Ｃ＝｛Ｓ＋（Ｎ−１）Ｓ１｝／Ｃとなり、先の遅延時間：Ｎ・Ｓ／Ｃよりも、（Ｎ−１）・（Ｓ−Ｓ１）／Ｃだけ短くなる。遅延用媒体１３の矢印Ｂ方向への変位に応じてＳ１が変化するから、遅延用媒体１３の変位量により遅延時間を変化させることができる。即ち、遅延用媒体１３の変位量に対応させて「所望の遅延時間を設定」することができる。
【００３５】
例えば、アクチュエータ１５による遅延用媒体１３の変位量：ξを一定の値：ξ０とし、アクチュエータ１５により遅延用媒体１３の位置を、ξ＝０の位置とξ＝ξ０との間で周期的に切換るようにすると、上記周期で遅延時間を２種に切換ることができる。
【００３６】
遅延用媒体１３として、上には、ガラス板やプラスチック板を例示したが、遅延用媒質１３の材質は「使用する波長に対する透明度」が高ければ特に制限は無い。光通信で利用する長波長領域の光の場合、Ｓｉを利用することも可能である。時間遅延光学素子は「素子中で光を繰り返し反射させる」ので、透明度が高い方が光の損失が少なくてすむ。
【００３７】
図１に示した実施の形態において、時間遅延光学素子は、互いに平行に対向させた１対の反射鏡１１、１２の鏡面間に、透明な板状の遅延用媒体１３を配置し、反射鏡の一方に設定した入射部１１Ａから入射させた光Ｌを、１対の反射鏡１１、１２の鏡面間で多数回反射させたのち、反射鏡の他方に設定した射出部１２Ａから射出させ、多数回反射において光Ｌが遅延用媒体内１３を通過する光学距離に応じて、射出光の射出を時間的に遅延させる時間遅延光学素子において、透明な板状の遅延用媒体１３を、反射鏡１１、１２の鏡面に平行な方向において変位可能とし、遅延用媒体１３の変位により、入射部１１Ａから射出部１２Ａに至る光の光路中に、屈折率の異なる領域を形成できるように構成し、遅延時間を変化させることができるようにした時間遅延光学素子（請求項１）である。
【００３８】
また、透明な板状の遅延用媒体１３が同一材質による単一の板であり、この遅延用媒体１３を反射鏡１１、１２の鏡面に平行な方向において変位させることにより、入射部１１Ａから射出部１２Ａに至る光の光路中に、遅延用媒体１３を透過する領域と、１対の反射鏡１１、１２の鏡面間における空気領域のみを透過する領域とを形成できるようになっている（請求項２）。
【００３９】
そして、図１に実施の形態を示した時間遅延装置は、請求項１、２に記載の時間遅延光学素子を用いる時間遅延装置であって、透明な板状の遅延用媒体１３を反射鏡１１、１２の鏡面に平行な所定の方向へ変位させる変位手段１５を有する（請求項５）。この装置を用いて上記の如く「時間遅延方法（請求項９）」が実施される。
【００４０】
図２は、請求項３記載の時間遅延光学素子およびこれを用いた請求項５記載の時間遅延装置の実施の１形態を説明するための図である。繁雑を避けるため、図１におけると同様のものについては図１におけると同一の符号を付し、これらについては詳細な説明を省略する。
【００４１】
図２の実施の形態においては、透明な板状の遅延用媒体１３０が、屈折率が互いに異なる２種の板状媒体１３１、１３２を反射鏡１１、１２の鏡面に平行な方向Ｂに配置接合してなり、この遅延用媒体１３０を反射鏡の鏡面に平行な方向Ｂにおいて変位させることにより、入射部１１Ａから射出部１２Ａに至る光の光路中に、各板状媒体１３１、１３２を透過する領域を形成できるようになっている（請求項３）。板状媒体１３１、１３２は図示の如く矩形形状であり、互いに接着されて一体となっている。
【００４２】
板状媒体１３１、１３２の具体的な材質としては、ＢＫ７、ＳｉＯ２（石英）、Ｓｉなどが考えられる。遅延用媒体１３０は、保持部材１４のスライド溝１４ＡにＢ方向へのスライドが可能であるように保持され、アクチュエータ１５によりＢ方向へ変位される。
【００４３】
具体的な１例として、遅延用媒体１３０を構成する板状媒体１３１をガラス：ＢＫ７（屈折率：１．５１）、板状媒体１３２を石英（屈折率：１．４６）とする。この時間遅延光学素子にコリメートされた光Ｌが入射部１１Ａから入射すると、光Ｌは先ずガラス：ＢＫ７による板状媒体１３１に入射し、多重反射する。このとき、板状媒体１３１の屈折率：１．５１の作用により、板状媒体１３１内を伝播する光Ｌの伝播速度はＣ／１．５１となる。
【００４４】
反射鏡１１、１２の鏡面間での反射を繰返すに連れて、光Ｌの光路は次第に板状媒体１３２の側に近づき、板状媒体１３２を透過しつつ多重反射を繰返す。このときの伝播速度はＣ／１．４６となる。
【００４５】
遅延用媒体１３０を矢印Ｂの方向における板状媒体１３１の向きに変位させると、多重反射しつつ光Ｌが、板状媒体１３１を透過するときの光路長と、板状媒体１３２を透過するときの光路長の割合が変化し、それに応じて遅延時間を変化せることができる。板状媒体１３１の方が「屈折率が大き」く、伝播速度も小さくなるため、板状媒体１３１を透過するときの光路長の割合が大きいほど、遅延時間は大きく、板状媒体１３２を透過する時の光路長の割合が大きいほど、遅延時間は小さくなる。
【００４６】
遅延用媒体１３０をＢ方向の上記向きにさらに変位させると、多重反射する光Ｌの光路中に、板状媒体１３１、１３２を透過する領域と、空気層のみを透過する領域とが形成され、遅延時間をさらに短縮することができるようになる。
【００４７】
このようにして、図２の実施の形態においても、遅延用媒体１３０の変位量に応じて遅延時間の設定が可能である。図１の実施の形態の場合と同様、アクチュエータ１５により、遅延用媒体１３０の位置を周期的に切換ることにより、上記周期で遅延時間を２種に切換ることができる。
【００４８】
図３は、請求項４記載の時間遅延光学素子の実施の１形態を説明するための図である。繁雑を避けるため、図１におけると同様のものについては図１におけると同一の符号を付し、これらについては詳細な説明を省略する。
【００４９】
図３に示す実施の形態は、図１に示した時間遅延光学素子に対して、請求項４記載の発明を適用した形態であり、１対の反射鏡１１、１２、遅延用媒体１３およびこれらを保持する保持部材１４により構成される部分を、断熱材により囲繞した構成を特徴とする。
【００５０】
符号２０で示す容器は「断熱材による容器」であり、図３（ａ）に示すように「１対の反射鏡１１、１２、遅延用媒体１３およびこれらを保持する保持部材１４により構成される部分全体」を覆っている。断熱材としては発泡スチレン、発泡ウレタン、ガラス繊維などを用いることができる。
【００５１】
断熱材による容器２０は、図３（ｂ）に示すように、遅延用媒体１３のスライドによる変位方向（図３（ｂ）で左右方向）には、遅延用媒体１３の変位を許容できる余裕を持ち、コリメートされた光の入射する側には、入射用窓２１を、反射鏡１１における入射部１１Ａに対応させて有し、時間遅延された光が射出する部分には、射出用窓２２を、反射鏡１２における射出部１２Ａに対応させて有する。これら入・射出用窓２１、２２は小さければ開放状態としてもよいが、ガラス等により閉塞し、内部の断熱効果が高まるようにするのがよい。
【００５２】
遅延用媒体１３を変位させる手段は、図１におけると同様の電磁誘導を利用するものやリニアモータ駆動を利用できる。これらの場合には、断熱材による容器２０を介して、内部にある遅延用媒体１３を変位駆動することが可能である。
この「時間遅延光学素子」は断熱材で覆われているので、外の温度変化に対して内部の温度変化は非常に小さい。断熱部を十分に取ることにより、断熱の効果を大きくすることができ、環境温度変化に起因する時間遅延光学素子の特性変化を有効に軽減もしくは防止することが可能である。なお、断熱材で囲繞する部分の形態としては勿論、図２に示す如きものであっても良い。
図３に示した実施の形態では、時間遅延光学素子を断熱剤で囲繞することにより、遅延用媒体に対する環境温度変化の影響を軽減もしくは防止しているが、更に進んで「遅延用媒体の温度を一定に制御する」ようにすれば、環境温度に影響されない時間遅延装置を実現できる。即ち、請求項６記載の時間遅延装置のように「遅延用媒体を一定温度に保つ温度制御手段」を有するようにすればよい。
【００５３】
図４は、請求項６記載の時間遅延装置の実施の１形態をその特徴部分のみ示している。この実施の形態は、請求項６記載の発明を、図２に示した例に適用したものである。
板状媒体１３１、１３２は遅延用媒体１３０をなしている。遅延用媒体１３０は矩形形状の板状媒体１３１、１３２を配置接合（接着）して構成されているが、遅延用媒体１３０の「厚みをなす側端面」を囲繞して金属膜４１が設けられ、その上にペルチエ効果により冷却を行う熱電冷却素子４２が設けられ、更に上記金属膜４１と熱電冷却素子４２とを包むように断熱層４３が形成されている。
熱電冷却素子４２による冷却効果は、熱伝導性の高い金属膜４１により遅延用媒体の側端面全体に速やかに伝わり、遅延用媒体４２を冷却する。遅延用媒体１３０の温度は図示されない（熱電対等の）温度センサにより検出されて図示されない制御手段に取り込まれる。
【００５４】
制御手段は温度センサによる検出温度が一定に保たれるように、電熱冷却素子４２へ電流を通ずる電流電源４４の電流量を制御する。このようにして、遅延用媒体１３０の温度を常に所定の温度に保つことにより、時間遅延装置における遅延時間への環境温度変化の影響を有効に防止することができる。
【００５５】
なお、上記金属膜４１に代えて「熱伝導性の高い樹脂材料膜」を用いることもできる。
【００５６】
ところで、上に説明した時間遅延装置において、遅延時間を与えられた光Ｌはコリメートされた状態で時間遅延光学素子の射出部から射出して、所定の「受光部」に受光されることになる。遅延時間が一定である場合には問題はないが、遅延時間を変化させ、あるいは切換る場合には以下の如き問題がある。即ち、時間遅延光学素子から射出する光Ｌの主光線が空間に占める位置は、遅延時間の変化に伴い変位するのである。
【００５７】
図１に示した実施の形態の場合を例にとって説明すると、この形態の場合、最大の遅延時間を実現するときは、図１（ａ）に示すように、多重反射された光は遅延用媒体１３を透過して射出部１２Ａから射出するが、遅延用媒体１３を変位させて遅延時間を小さくなるように変化させると、時間遅延光学素子から射出する光Ｌは、反射鏡１１、１２の間の空気層を通った光である。
【００５８】
このように射出する光Ｌが、遅延用媒体１３から直接射出した光であるか、空気層から射出した光であるかにより、その主光線の位置は変化する。この状態を図５（ａ）に示す。
【００５９】
図５（ａ）において、実線で示す光Ｌ１は遅延用媒体１３から直接、射出部１２Ａを介して射出した光（図１（ａ）の場合）、破線で示す光Ｌ２は、空気層から直接、射出部１２Ａを介して射出した光（図１（ｂ）の場合）である。遅延用媒体１３が変位して、射出する光が空気層を通過する光路が長くなるほど、射出する光Ｌ２は光Ｌ１に対し、図の下方へ、また図面に直交する方向に於いては手前側へずれることになる。この現象は、多重反射式の時間遅延光学素子では、光が鏡面に斜めに入射する必要があり、このため遅延用媒体において屈折が生じることに起因する。
【００６０】
このように、時間遅延光学素子から射出する光Ｌが、遅延時間に応じて平行移動的に変位することを考えると、遅延時間を与えられた光を受光する受光部５０の受光面をある程度大きく設定せざるを得ない。
このような事態を回避するには、請求項７記載の時間遅延装置のように、時間遅延光学素子の射出部１２Ａから射出した光を受光する受光部５０と射出部１２Ａとの間に「遅延時間変化による射出位置の変動を受光部５０に対して補正する補正手段」を有するようにすればよい。
【００６１】
図５（ｂ）は、この場合の実施の１形態を示している。この形態においては、「補正手段」として、射出部１２Ａと受光部５０との間に、レンズ２枚によるアフォーカルな縮小光学系５１を配設している。即ち、２つレンズは互いに焦点距離の異なるレンズで、焦点距離の長いレンズを時間遅延光学素子側に配置する。
このようにすると、時間遅延光学素子の出射側における射出光のシフト量が、受光部５０に対して縮小されるので、縮小倍率の設定により受光部５０における入射位置ずれの許容量以下となるようにできる。
【００６２】
このような縮小光学系は、図５（ｂ）に示すような「２枚のレンズを用いるもの」に限らず、図５（ｃ）に示すような「透明なガラス基板の両面にマイクロレンズ面Ｍ１、Ｍ２を形成したマイクロレンズＭＬとして構成することもできる。
マイクロレンズＭＬは半導体作製プロセスによって作製でき、小型・軽量なものとすることができる。
【００６３】
図６は、請求項８記載の時間遅延光学素子の実施の形態を説明するための図である。この時間遅延光学素子は「遅延用媒体の温度変化にかかわらず、一定の遅延時間を実現できるもの」である。
【００６４】
遅延用媒体１３Ａは、２枚の矩形上の板状媒体Ａ、Ｂを接着して一体化したものである。コリメートされた光は、入射位置ＰＡから入射し、多重反射ののちに射出位置ＱＢから射出するものとする。このとき、伝播される光が板状媒体Ａを通る光路長をＬＡ、板状媒体Ｂを通る光路長をＬＢとする。また、各媒質の屈折率を、板状媒質ＡにつきＮＡ、板状媒質ＢにつきＮＢとする。
【００６５】
さらに、遅延用媒質１３Ａの温度がΔＴだけ変化したときの各板状媒質における屈折率の変化をΔＮＡ、ΔＮＢとする。
【００６６】
すると、温度変化：ΔＴ＝０のとき（設計上の基準温度のとき）、遅延時間：ＴＲは以下の如くに与えられる。
ＴＲ＝（ＬＡ・ＮＡ＋ＬＢ・ＮＢ）／Ｃ
温度変化：ΔＴが生じたときの遅延時間：ＴＲ１は以下の如くに与えられる。
【００６７】
ＴＲ１＝｛ＬＡ（ＮＡ＋ΔＮＡ）＋ＬＢ（ＮＢ＋ΔＮＢ）｝／Ｃ
従って、温度変化：ΔＴに拘わらず、遅延時間が変化しないための条件（ＴＲ＝ＴＲ１）は以下のようになる。
【００６８】
（ＬＡ・ＮＡ＋ＬＢ・ＮＢ）＝｛ＬＡ（ＮＡ＋ΔＮＡ）＋ＬＢ（ＮＢ＋ΔＮＢ）｝
即ち、
ＬＡ・ΔＮＡ＋ＬＢ・ΔＮＢ＝０
従って、
ＬＡ／ＬＢ＝−ΔＮＢ／ΔＮＡ
が満足されればよい。
【００６９】
温度変化に伴う屈折率の変化というものは「屈折率の温度変化特性」即ち、単位温度変化あたりの屈折率の変化量に温度変化を乗じたものである。そこで、板状基板Ａ、Ｂに関する屈折率の温度変化特性をそれぞれｎＡ、ｎＢとすると、上記ΔＮＡ＝ｎＡ・ΔＴ、ΔＮＢ＝ｎＢ・ΔＴであるから、上記の条件は、
ＬＡ／ＬＢ＝−ΔＮＢ／ΔＮＡ＝−ｎＢ・ΔＴ／ｎＡ・ΔＴ＝−ｎＢ／ｎＡ
となる。２つの媒質において、屈折率の温度変化特性が互いに逆符号である場合、これらは「屈折率の温度変化特性が互いに逆である」という。
【００７０】
そこで、図６の遅延用媒質１３Ａを「上記条件：ＬＡ／ＬＢ＝−ｎＢ／ｎＡを満足する」ように形成し、これを互いに平行に対向させた１対の鏡面間に配置し、反射鏡の一方に設定した入射部から入射させた光を、１対の反射鏡の鏡面間で多数回反射させたのち、反射面の一方もしくは他方に設定した射出部から射出させ、多数回反射において光が遅延用媒体内を通過する光学距離を、射出光の遅延時間に応じて設定した時間遅延光学素子は、透明な板状の遅延用媒体１３Ａを、互いに屈折率の異なる２種の板状媒体Ａ、Ｂを反射鏡の鏡面に平行な方向に配置接合して形成し、２種の板状媒体Ａ、Ｂの材質として屈折率の温度変化特性：ｎＡ、ｎＢが互いに逆であるものを用い、入射部ＰＡから射出部ＱＢに至る光路における各板状媒質中の光路長の比：ＬＡ／ＬＢを、遅延時間が温度変化により実質的に変化しない大きさ（＝−ｎＢ／ｎＡ）に設定した時間遅延光学素子（請求項８）であることになる。
【００７１】
具体的な例を挙げると、図６における板状媒体Ａの材料として「石英」、板状媒体Ｂの材料として「シリコーン樹脂材料」を用いる。これら材料の屈折率の温度変化特性は、石英において「ｎＡ＝１×１０−５」、シリコーン樹脂において「ｎＢ＝−３７×１０−５」と互いに逆（互いに逆符号）である。したがって、石英とシリコーン樹脂の伝播距離（光路長）の比：ＬＡ／ＬＢ＝―ｎＢ／ｎＡを３７：１になるように配置することにより、温度変動による屈折率変化を実質的にキャンセルすることができる。
【００７２】
このようにして、請求項８記載の時間遅延光学素子では、上記の如き条件を満足させることにより、遅延用媒体の温度変化に拘わらず、常に一定の遅延時間を実現する時間遅延方法（請求項１０）を実施できる。このように実現すべき遅延時間が固定的である場合には、遅延用媒体を変位させる必要は無いから、このような場合、反射面を「遅延用媒体の両面」に直接、反射膜として形成することができる。
【００７３】
あるいはまた、図２の実施の形態における遅延用媒体１３０を、その基準位置（ホームポジション）において条件：ＬＡ／ＬＢ＝―ｎＢ／ｎＡを満足するように構成すれば、このような時間遅延装置では、遅延用媒体がホームポジションにあるときには「常に同じ遅延時間」を実現できる。遅延用媒体を変位させて遅延時間を変化させる場合には、所望の遅延時間を得るための変位量を「環境温度（設計上の基準温度からの温度差）」に応じて補正すればよい。この場合の補正量は実験的に決定できるから、式あるいはテーブルの形で記憶手段に記憶させておき、プログラム制御により適正な変位量を決定するようにすることができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規な時間遅延光学素子および時間遅延装置・時間遅延方法を実現できる。請求項１〜４の任意の１に記載の時間遅延光学素子は、これを用いた時間遅延装置（請求項５〜６）において遅延用媒体を変位させることにより、遅延時間を変化させあるいは切換える時間遅延方法を実施することができる。また、請求項６記載の時間遅延装置は、環境温度変化の影響を有効に除去できる。
【００７５】
請求項８記載の時間遅延光学素子は、環境温度の変化に拘わらず、常に一定の遅延時間を実現でき、これを用いて請求項１０記載の時間遅延方法を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】時間遅延装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】時間遅延装置の実施の別形態を説明するための図である。
【図３】請求項４記載の時間遅延光学素子の実施の１形態を説明するための図である。
【図４】請求項６記載の時間遅延装置の実施の１形態を特徴部分のみ示す図である。
【図５】請求項７記載の時間遅延装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図６】請求項８記載の時間遅延光学素子を説明するための図である。
【符号の説明】
１１　　　反射鏡
１２　　　反射鏡
１３　　　遅延用媒体
１４　　　保持部材
１５　　　アクチュエータ
【図１】
2004101571.tif 000003
【図２】
2004101571.tif 000004
【図３】
2004101571.tif 000005
【図４】
2004101571.tif 000006
【図５】
2004101571.tif 000007
【図６】
2004101571.tif 000008