CN1160854A - 用于波长选择的声光波导器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于波长选择的声光波长器件，包括由双折射的并且是光弹性的材料制成的基底(30)，在该基底(30)上形成有：在第一波长区间中的光信号的偏振平面的第一和第二旋转级，其中每个级包括由该光信号在其上传播的至少一条光波导(35，36)；至少一个连接该两个级并且带有包括一个瞬逝波偏振耦合器(40)的一个单偏振器的光波导；带有被最终配置在第二级的下游的一个偏振器(37)的至少一个光波导。

Description

用于波长选择的声光波导器件
本发明涉及一种用于波长选择的声光波导器件。
声光波导器件的工作是基于沿着在双折射并且是光弹性的材料的基底上形成的光波导传播的光信号与由适当的换能器产生的并且在基底的表面上传播的声波之间的相互作用。
这样一种器件特别适合于用作为一种光滤波器。通过控制声波的频率就有可能调整该滤波器的谱响应曲线，这样就使该滤波器适合于，例如，在光波分复用(optical wavelength-divisionmultplexing)通信系统中用于信道分离，用于调谐在激光腔中的发射波长或在脉冲光通信系统中还原该脉冲的形状。
在一个用波分复用(通常表示成WDM)传输的光通信系统中，若干个信道，即若干个彼此独立的传输信号利用光波长复用在通常由一根光纤构成的同一条线路上的被传送。被传输的信道可以既是数字的又是模拟的并且彼此相区分，因为它们中的每一个与一个特定的波长相联系。为了再次分离单独的信道，要求滤波器必须能够传输以一个信道的波长为中心的一个波长频带并且该频带是足够窄的以阻止相邻的信道。特别地，可调滤波器能够使信道选择被改变从而使系统在不改变元件的联线的情况在被重新配置。
声光滤波器特别适合于这种应用。声光滤波器还能够进行若干个信道的同时选择：如果在基底表面上传播的声波是不同频率的声波的叠加，该滤波器就具有由这些声波的频率决定的对应于不同的波长区间(intervals)的总和的通带。通过适当地选择这些频率。滤波器的通带可以被控制使得它只传输对应于被选择信道的所要求的波长。
在应用物理通讯(Applied Physics Letters)Vol.56，No.3，15/01/90，第209-211页上的由D.A.Smith等发表的文章中描述了一种偏振独立的平面型波导声光滤波器。这种器件(图1A)包括分离入射信号的TE与TM分量的在LiNbO3(铌酸锂)基底上的一个偏振耦合器，平行于两个分量工作的两个声光偏振转换器和一个重组信号的偏振耦合器。
这种器件的谱传输曲线有一个具有1.3nm带宽的中心峰值和次峰。理论上表明(例如在电子学通讯(Electronics Letters)，Vol.28，No.11，21/05/92，第979-980页上由H.Hermann等报道的)，在上面的文章中所描述的类型的滤波器中，第一次峰不低于-9.4dB的理论极限。
在该文章中所描述的滤波器具有一个单一的声光相互作用级(stage)。这种类型的滤波器在被传输频带之外造成了衰减，于是不足以用于上面所提到的应用。
另外，在通过滤波器时，由于与声波的相互作用的影响，两个偏振方向的分量都经受到波长上的变化，而这对于两个分量是不一样的。
能够制造在双折射并且是光弹性材料的同一个基底上具有第二滤波级的声光滤波器：双级器件表现出特征在于与单级器件相比在通带之外有更大衰减的谱响应曲线并且具有降低了的传输次峰。另外，在双级器件中，第二级可以以对应于声波频率的量补偿在第一级发生的光频率变化，这样就恢复了初始频率。
一种双级平面型波导集成化声光滤波器以本申请人的名字在美国专利5,381,426中公开，它是被提供在有源锁模激光器的谐振腔中被用作受控波长选择滤波器。
以Cheung et al.的名字在美国专利5,002,349中公开了在LiNbN3基底上的一种平面型波导集成化声光器件。在如图2A所示的一种方案中，这种器件通过在同一基底上装调两个偏振独立的声光滤波器而制成，上述滤波器的每一个包括在声光相互作用级之前与之后的分别用于分离和重组两个TE和TM分量的两个波导偏振分离器。为了校验偏振分离特性，偏振分离器的每一个配有电极；对于每个偏振分离器通过上述电极进行独立的调整。
本申请人注意到在通过这种器件时光信号所受到的衰减是通过单级器件时的两倍，原因是光信号通过了偏振分离器4次。
本申请人还注意到由于校验电极的存在，器件变得复杂，同时需要电气调整与控制电路。
另外，在没有电极的情况下，每个分离器的传输不仅依赖于偏振。还略微依赖于波长，这是由结构公差(construction tolerances)造成的：对于每个分离器，对应于被传输的偏振分量的低衰减波长区间略微不同。通过把若干个分离器串接，总体低衰减带处于各个单独的分离器的低衰减区间的相交处。由于4个偏振分离器相串接，与前面所列的应用的要求相比，这种器件具有过度的衰减或至少是减少了可调区间。
另外，这种被描述的器件的总长度是单级器件的总长度的至少两倍，因此相对于大多数通常可用的LiNbO3基底的极限尺寸来说达到了临界尺寸。
F.Tian et al在光波技术杂志(Journal of Lightwave Technology，Vol.12，No.7)1994年7月，第1192至1197页上发表的一篇论文中也公开了一双级平面型波导集成化偏振独立声光滤波器。它包括(图2B)在一个LiNbO3基底上的具有相互垂直的偏振方向的平行工作的两个单偏振滤波器和根据两个互相垂直的偏振方向分离并重组光信号分量的两个偏振耦合器/分离器。
单偏振滤波器分别包括一个通TE偏振器和一个通TM偏振器。
通TM偏振器特别地包括一个波导，在沿着该波导的与该波导相邻的两个1.5mm长的区域内，异常折射率比形成基底的材料的大。这导致TE偏振分量不再被导引，在基底中脱耦合(outcoupled)，因此TM偏振分量能够通过该结构。
异常折射率的增加是通过质子交换技术来实现的，方法是使上述区域在一段预定的时间并在一个合适的温度下与一种酸溶液相接触，从而实现用H＋离子代替在该基底中的部分Li＋离子，并且实现下一步的可选热退火步骤。(optional thermal annealing step)。
在上面文章中的情况，质子交换在250℃下，在15.5个小时的时间内在稀释的苯酸(benzoic acid)中进行并且接着进行在330℃的4个小时的热退火。
本申请人的经验表明上面的类型的质子交换偏振器的制造非常荷刻(Critical)，特别是由于在对准光刻掩膜中所要求的高精度和控制质子交换过程的参数的有限的允许范围。
另外，已经注意到了偏振器的谱特性的一种时间不稳定性。
另外，通TM型与通TE型偏振器的制造需要特别的工艺步骤，这些工艺步骤对每个偏振器类型是不同的并且不同于在该器件的其它元件的制造中所需要的工艺步骤，这就使该器件的生产过程又长又复杂。
本发明包括一种声光波导器件，该声光波导器件用于波长选择并且便于制造，尺寸被减小，具有宽的可调区间并且表现出随时间稳定的谱特性。
本发明还包括用于制造波长选择声光波导器件的简单并且可靠的工艺。
根据一个方面，本发明涉及一种用于波长选择的声光波导器件，该器件包括一个由双折射并且是光弹性的材料制成的一个基底，在该基底上形成有：
——在第一波长区间中的光信号的偏振平面的第一旋转级，至少包括由上述信号通过的一个光波导。
——在第二波长区间中的光信号的偏振平面的第二旋转级，至少包括由上述信号通过的一个光波导。
——至少一个连接上述第一与第二级的带有一个单一偏振选择元件的光波导。
——至少一个在上述第二级的下游端，带有偏振选择元件的光波导。
其特征在于，上述单偏振选择元件包括一个瞬逝波偏振耦合器。
在一个优先的解决方案中，上述第一和第二级中的至少一个包括产生声表面波的装置，并且，最优选地，上述基底包括含有上述第一和第二级的光波导的一个中的至少一部分的一个声波导。
在一个特定的实施例中，这种声光器件包括一个在包括上述第一级的上述光波导的基底部分上延伸的第一声波导和一个在包括上述第二级的上述光波导的基底部分上延伸的第二声波导。
优先地，上述用于产生声表面波的装置位于上述声波导的至少一个之中，接近它的一端，用于在上述声波导中的上述声波的单向传播，并且最好包括横向配置于上述声波导的一串叉指式电极；上述声光器件可以包括一个在上述声波导的上述端配置的一个声吸收器。
该器件可以另外包括位于上述声波导的与上述用于产生声表面波的装置位于的那一端相对的一端的声吸收器。
或者，上述用于产生声表面波的装置可以包括彼此之间有一个预定距离的两列叉指式电极，用第一交流电压电气信号和将上述第一电气信号移相90°所得到的第二电气信号分别向上述两列叉指式电极提供，用于产生单向的声波。
在一个优选的实施例中，该器件包括两个在上述第一和第二级的每一个中的光并行波导和两个在上述第一和第二级之间的光连接波导，其中每个光连接波导带有一个适合于传输两个互相垂直的偏振分量中的一个单偏振选择元件并且其中上述单偏振选择元件中的至少一个由一个瞬逝波偏振耦合器组成。
在这个实施例中，上述单偏振选择元件中的一个可以是一个通TE偏振器并且可以包括覆盖于第一与第二极之间的相应的光连接波导之上的其间具有缓冲层的一层金属层。
或者，上述两个单偏振选择元件都可以由瞬逝波偏振耦合器组成。
在最后所述的选择方案中，两个上述瞬逝波偏振耦合器可以是用于相应的通(passing)偏振的纵向传输(bar-transmission)耦合器，或者上述瞬逝波偏振耦合器中的一个可以是用于相应的通(passing)偏振的纵向传输耦合器，而上述瞬逝波偏振耦合器的第二个是用于相应的通偏振的横向传输(Cross-transmission)耦合器；上述第二瞬逝波偏振耦合器最好通过弯曲的波导部分与相应的光连接波导相连接并且可以包括与相应的连接波导形成一个非零角度的直的中心部分。
在优先的实施例中，上述双折射并且是光弹性的材料是LiN-bO3，并且在上述实施例中上述光波导和瞬逝波偏振耦合器最好由光刻掩膜，一层金属层的沉积和随后在其底中的该金属的扩散制成；上述金属可以最好是钛。
在另一方向，本发明涉及用于制造用于波长选择的声光波导器件的工艺，包括以下步骤：
——在由双折射并且是光弹性的材料制成的基底中通过在该基底上扩散第一金属形成至少一个波导。
——通过光刻沉积和随后在该基底本身之中的第二种金属的扩散在上述基底上形成第一与第二瞬逝波偏振耦合器，以及用于上述偏振耦合器之间连接的至少一个光波导，该光波导至少部分地被包括在上述声波导中；
——沿着上述光连接波导形成一个单偏振选择元件；
——通过在上述基底上进行第三种金属的光刻沉积，在上述声波导的至少一个之中形成包括叉指式电极的一个电声换能器；
其特征在于形成一个单偏振选择元件的上述步骤被包括在形成上述第一与第二偏振耦合器和上述光连接波导的上述步骤中，并且在于形成一个第三瞬逝波偏振耦合器。最好上述第一、第二及第三瞬逝波偏振耦合器彼此之间是一样的。
在一个较好方案中，这一工艺包括通过光刻工艺和在上述基底中的随后的上述第二种金属的扩散在上述基底上的上述第一与第二偏振耦合器之间的第一与第二光连接波导的形成，该光波导至少部分地被包括在上述声波导中，并且包括沿着上述光连接波导中的每个的一个单偏振选择元件的形成。
优先地，形成上述偏振选择元件的步骤被包括在形成上述第一与第二偏振耦合器和上述光连接波导的步骤之中，并且在于分别沿着上述第一与第二光连接波导形成一个第三和一个第四瞬逝波偏振耦合器。
最优先地，上述第一、第二、第三和第四瞬逝波偏振耦合器彼此之间都是相同的。
细节参照附图在以下加以描述，其中：
图1A与1B是表示根据现有技术的声光滤波器的两个示意图；
图2A与2B是表示根据现有技术的声光滤波器的两个示意图；
图3A与3B示出了涉及根据现有技术的通TM偏振器的谱响应的温度变化的两个图；
图4是表示根据本发明的声光滤波器的示意图；
图5是表示在本发明中使用的瞬逝波偏振耦合器的示意图；
图6A、图6B与图6C是表示相对于：共同波导部分的长度(A)，以及波长(B，C)的在波导中的瞬逝波偏振耦合器的分离率(splittingratio)的示意图；
图7是一个单向电声换能器的示意图。
图8是一个根据本发明的一个可选实施例的声光滤波器的示意图；
图9是一个根据本发明的偏振独立声光滤波器的示意图；
图10是一个在图9中所示的器件中使用的波导通TE偏振器的示意图；
图11是根据本发明的偏振独立声光滤波器的示意图；
图12是根据本发明的另外一个可选实施例的偏振独立声光滤波器的示意图；
图13是根据本发明的另外一个可选实施例的偏振独立声光滤波器的示意图；
由同一申请在美国专利5,381,426中公开了一种波导集成声光滤波器。将参照对应于在上述专利中的图3用图1B进行描述。
滤波器16包括一个使用与X轴呈直角切割的LiNbO3晶体的基底18，在其上通过钛扩散制成具有Y传播取向，在感光趣的波长频带(1530＜λ＜1560)上单模的光信道波导19，通过这样在该基底中的铌酸锂(lithium niobate)的折射率被局部地增加从而在需要的路径内限制了光信号。
沿着光波导19有一对声光换能器20，该对换能器由具有配置在波导之上并且彼此相互交替的梳状电极的金属片构成，上述电极适合于通过压电效应随着被施加的电激发产生在晶体中传播的声波。
在光波导19的侧面，由在铌酸锂基底中扩散钛的两个边缘区域23界定形成了一个声波导22，为的是相对于中心区域22增加通过这些边缘区域的声波的传播速度，从而在上述中心区域内引导声波。
有两个通TE偏振器24，一个处于电极21的上游端，并沿着波导19的底部(end section)，另一个位于电极21的下游端，其中一个通TM偏振器25在两个偏振器24之间处在一个居于中间的位置。
通TE偏振器24由一层电介质层构成，例如由硅制成，以一预定的厚度被加在光波导19上并覆盖有一金属层；这些偏振器只能使在基底晶体的表面平面内偏振的光信号的TE模分量通过。
通TM偏振器25由在该波导的边缘的几毫米的长度上的两个质子交换区域形成；这种偏振器只能使在与基底晶体的表面垂直的平面内偏振的光信号的TM模分量通过。
一个声吸收器26处于与通TM偏振器25有一个预定距离的离开电极21的相对的一端；它是由加在晶体表面上的一层隔声材料形成的，用来吸收声波从而避免其进一步与光波发生相互作用。
控制声光滤波器的射频发生器具有用于在需要的范围(1530＜λ＜1560)内的通带中心的波长的选择的在170MHz与180MHz之间的可选择的频率。
这种器件的工作是基于沿着光波导传播并且具有在一个合适的频带内的一个波长的偏振光信号的TE与TM分量之间的转换(反之亦然)。这种转换是通过该光信号与和光辐射在同一方向上沿着该声波导22传播的声波的相互作用来实现的。只有进入位于波导19的上游端(upstream)的偏振器24的光信号的TE分量被传输到波导自身。沿着该第一波导，处于偏振器25的上游端，包括在由声波参数决定的通带中的波长被从TE偏振转换成TM偏振。与此相反，这个通带之外的波长不被转换并且保持它们的偏振方向在基底表面平面内。最后提到的波长因此被偏振器25阻止，只传播具有在通带之内的波长的信号的TM分量，它的偏振是通过与声波的相互作用被转换的。偏振器25的下游端(downstream)的波导部分用作该滤波器的第二级，声波的尾部在波导22中传播并且与光的TM信号相互作用。第二级的操作与第一级的操作相同，但具有相互交换的偏振方向。具有在通带之内的波长的信号被从TM偏振转换成TE偏振并由波导19的下游的偏振器24传输；通带之外的信号被上述偏振器24阻止。
F.Tian et al.在光波技术杂志(journal of Lightwave Technology)发表的上面提到的文章中公开了一种双级波导集成偏振独立声光滤波器。
如在图2B中所示，给该器件的输入信号被在基底上形成的一个波导偏振耦合器分解成两个TE与TM分量。来自该偏振耦合器的两个输出被连到两个双级滤波器，它们中的每一个在两个级之间有一个偏振器，分别是通TM和通TE的。这两个滤波器沿着同一声波导在基底上并排配置，在该处由适当的叉指式换能器产生的声波在与光信号相同的方向上传播。这两个双级滤波器的输出最终被一个偏振耦合器组合。一个声吸收器被置于波导的末端用来衰减剩余的声表面波。
特别地，通TM偏振器通过质子交换在与光波导相邻的两侧的两个大约1.5mm长的区域中被制成。质子交换导致了异常折射率的增长，这就致使TE分量不再被引导并且在基底中色散掉。与此相反，TM分量以小的损耗通过该偏振器。
本申请人的经验证明这种类型的质子交换偏振器的制造使该声光器件的整个生产过程特别苛刻。
本申请人在LiNbO3基底上制成了通TM偏振器的样品，在这些基底上通过在1030℃下用9个小时进行的钛的扩散来形成单模光波导。这些偏振器是通过掩膜和后续的230℃至240℃的范围内的不同的温度下用范围从2至7小时的时间在未稀释的苯酸(benzoicacid)中的质子交换制成的。被用来在光波导的双侧进行质子交换的两个区域之间的距离在12μm与13.5μm之间。
在所得到的样品中的消失率的值(该器件的被衰减的分量的输出功率，在这个实例中是TE分量，与全部输出功率的比值)在-25.3dB与-3.9dB之间。与此相反，被传输的偏振的衰减值(在这个实例中是TM分量)的范围从极低的值到1.1dB。
一些样品随后被用来进行经过15分种至90分钟的一段时间的在320℃下的热退火步骤，这样，通常使消失率减小到-25dB与-20dB之间，但同时使TM分量的衰减增加到2dB的数量级。
在一个双级声光滤波器中位于第一与第二级之间的偏振器的消失率决定了整个器件的剩余背景噪声值，其中剩余背景噪声是指在通过该器件时具有传输带之外的波长的信号所受到的最大衰减。
被用在双级声光滤波器中的偏振器应该同时具有低于-20dB的消失率和对于被传输的模式的低于0.5dB的衰减。
本申请人观察到用于在基底上限定进行质子交换的区域的光刻掩膜的定位与在声光器件的其它生产步骤期间所需要的光刻掩膜相比要求有高得多的精度，所说的其它生产步骤例如在波导的制造期间对钛的扩散的限定，或叉指型电极和通TE偏振器的形成。控制质子交换工艺和随后的可能的热通火步骤的所有参数被证明是非常荷刻的：甚至是一个参数的非常小的变化可以导致不满足所要求的标准的偏振器并且因此要被丢弃。
另外，一些被制成的通TM偏振器在几个小时的时间内被置于高于80℃的温度下后，表现出在随时间的谱响应中的重要的变化。在图3A中表示的是置于100℃的温度下达20小时之前(a)和之后(b)的被测量的一个偏振器的消失率的图。可以看到谱曲线的一个向着高波长的一个大约25nm的位移和所产生的在每个波长的消失率的若干个dB的变化。可以观察到进行同一热处理的几个不同的偏振器的(曲线)的不同，所具有的谱响应曲线的位移在20nm与30nm之间。
由质子交换制成的通TM偏振器的谱响应的不同也发生在在更长的时间里置于较低的温度下的情况，并且也导致使用这些元件是苛刻的。
不仅有由于置于高温度而引起的谱响应曲线的永久性的差异，由质子交换制成的通TM偏振器还表现出谱响应的可逆类型的对温度的依赖。例如，图3B通过重现在温度10℃和30℃下的一个偏振器的消失率的谱曲线，显示出了在一些波长之处可达10dB的差异。
本申请人还注意到，在F.Tian et al的上述文章所描述的声光滤波器的制造工艺中，不仅需要有用于制造光波导、耦合器和偏振耦合器、声波导和叉指式换能器的工艺步骤，还必须提供用于制造在该器件中使用的偏振器中的每一个，即通TM和通TE偏振器的专门工艺步骤，因此使该声光滤波器的制造工艺又长又复杂。
一种根据本发明的波导集成化声光器件现在参照图4加以描述。
在基底30上形成有以下元件：一个信道光波导31的一端在基底的边沿，用于，例如通过一个适当连接的光纤接收输入到该器件的光信号；该波导31的另一端被连接到偏振耦合器32的工作波导1；光波导28的一端处于基底的边沿而另一端与偏振耦合器32的工作波导4相连接；耦合器32的工作波导3与和偏振耦合器40的工作波导4相连接的波导35相连接；耦合器48的工作波导3与和耦合器37的工作波导4相连的波导36相连；耦合器37的工作波导2与终止在基底边沿并能够进行光信号输出的波导38相连接，例如，可以通过连接光纤进行光信号输出；耦合器37的波导3最终与终止在基底边沿处的波导29相连接。
在基底30上形成的还有：在包括由相对于光波导35，36对称配置的两个带42与43限定的光波导35，36的基底部分上延伸的声波导41，在光波导35，36中声波速度比在波导41中高；一个配置成沿着声波导41、接近波导35的与耦合器32相连接的端的电声换能器，该电声换能器适合于在声波导内产生声表面波；一个配置成沿着声波导41，接近波导36的与耦合器37相连的端的声吸收装置45，该声吸收装置45用于吸收由该换能器44产生的、在与光信号的方向相反的方向上传播的声波。
在由本申请人制成的一种声光器件中，选择了在对于光通信来说特别感兴趣的至少100nm(宽)并且大约以1550nm为中心的光波长频带的在室温下操作的制造参数。一个本技术领域的内行通过选择适当的参数值，特别是光波导、偏振耦合器和在声波导中传输的声波的参数值，就能够使该器件适合于用于其它温度或其它波长频带，例如也是对光通信来说有兴趣的1300nm附近的波长频带。
基底30是由与X轴呈直角切割的LiNbO3晶体制成的；波导31，35，36，38与偏振耦合器32，40，47的波导5部分是沿着晶体Y轴(偏振)取向的。
另一种双折射并且是光弹性的材料可以代替LiNbO3来用作基底。例如，可以使用的材料有LiTaO3，TeO2，CaMoO4。
可以通过在基底中扩散一种合适的物质而使在限定声波导的带中的声波速度增加。
在一个由本申请人制造的器件中，总长度为大约30mm的声波导41是通过下述工艺制造的：限定彼此以110μm的距离相隔离的带42和43的光刻掩膜的产生，在被限定的表面内的厚度为160nm的一层钛层的沉积，以及随后的在温度是1060℃的炉子中经过31个小时的在基底中的钛的扩散。由于扩散的效果，声波速度被增加了大约0.3％，这样，由于区域42和43的作用，声波被限定在沿着波导41。后者(波导41)对于被使用的声波是单模波导。对声波的衰减系数大约是0.1dB/cm。
能够通过在基底中扩散能够提高折射率的物质来制造光波导和偏振耦合器。
在由本申请人制造的一种器件中，通过光刻掩膜、一层厚度为105nm的钛层的沉积和随后的在1030℃的温度下的9个小时的扩散，得到了光波导和偏振耦合器。
在光波导处光刻掩膜具有大约7.0μm宽的开口。
对大量的这种类型的直波导的传输测试表明了对TM分量的衰减值大约为0.03dB/cm和对TE分量的衰减值大约为0.07dB/cm。
偏振耦合器32，37，40是在平面型基底上的瞬逝波耦合器。
瞬逝波耦合器是指包括两个光波导的一种器件，这两个光波导在一个部分上互相接近到如此程度，以致波导中的每一个处于在另一个波导中传播的辐射的瞬逝波之中，从而允许两个波导之间的辐射的耦合和相互之间的光功率的转移。
在铌酸锂晶体上使用瞬逝波耦合器来制造偏振分离器的方法是公知的，例如，A.Neyer在应用物理通讯(Applied Physics Letters)Vol.55，No.10，1989年9月4日，第927-929页上发表的论文中就有，这里作为参考。
用来在本发明的器件中使用的瞬逝波偏振耦合器是根据在图5中所示的示意图来制造的。它们包括两个长度为Lc的单模波导，这两个波导相互平行并且彼此之间以一个距离C相分离，分别与单模工作波导1，2和4，3相连。波导5的两个外部边沿之间的距离用D表示。波导1-5的宽度与波导31，35，36，38的宽度相同。波导1与4之间以及波导2与3之间具有相同的角度θ。工作波导1与4的中心线之间的最大距离由A表示。工作波导2与3的中心线之间的最大距离由B表示。E表示该耦合器的总长度。
距离C被选择成足够小使得能够得到两个波导5之间辐射的耦合。特别地，可以使C＝0来制造耦合器，这时两个平行波导被一个单一的双模波导5取代，具有总宽度＝D。在下面的描述中将参照这一情况，推广到C＞0的情形对一个本技术领域的内行来说是显然的。
瞬逝波偏振耦合器的工作过程如下所述：单模光信号例如从工作波导1输入到波导5，在波导5中激发了基本对称模和非对称一阶模；沿着双模波导5，有效折射率对于两个模式中的每一个，对于每个模式，对于两个TE与TM偏振分量中的每一个来说彼此之间不一样；分别对于TE和TM分量，两个模式沿着波导5以增大的相位差ΔTE和ΔTM进行干涉，产生了一个具有依赖于偏振分量的光功率中的差拍；在波导5的输出端，两个偏振因此能够沿着两个单模波导2和3被分开来用于长度Lc和影响实际折射率的参数的选择。
以下参数值被选择用于所生产的瞬逝波偏振耦合器：
C＝0μm
D＝14μm
E＝5mm
θ＝0.55°
为了一个来自该器件的TE与TM分量之间的有效的分离，对于具有上述参数的偏振耦合器来说，距离A和B必须至少是30μm左右。
在一个由本申请人制造的器件中，对耦合器32，40和37的A与B的值是30μm。
同样地，波导35，36与区域42，43之间距离必须大于一个最小距离，在区域42，43中的速度比声波速度高，这依赖于该材料的光特性和波导的尺寸。在基底和波导都像由本申请人制造的器件中的那样的情况下，上述距离至少是35μm，最好至少40μm，为的是避免由于光信号的一部分与区域42，43的耦合造成光损耗，区域42，43由于钛的扩散具有与基底相比更高的光折射率。
耦合器32的工作波导2的耦合器40的2是以比其它的工作波导更大的长度制成的。来自这些波导的辐射通过限定声波导的具有比基底更高的折射率的带42传播，通过来自带表面的扩散或由于在带本身的端的菲涅耳损耗从带42射出。
为了增进沿着这些波导传播的辐射的吸收，可以使用光吸收器51，该光吸收器51例如可以通过在3mm或4mm的长度上在相应的波导上沉积一层金属层来制作。该光吸收器的制作可与制作电声换能器在同一工艺步骤中完成。
为了得到对于瞬逝波偏振耦合器32，40和37的Lc的最佳值，进行了实验测试，结果在图6A中进行了总结。
根据图5中所示的示意图制作了一些不同的瞬逝波耦合器，上述耦合器具有所述的参数值和介于140μm与540μm之间的长度Lc。
依赖以μm表示的长度Lc，这些耦合器的被测量到的分离率SRx(以dB表示)在图6A中被再现，SRx由下式定义：
SRx＝log(Px，1/Px，2)
其中Px，1是来自输出波导中的一个(例如工作波导2)的X偏振分量(TE或TM)的输出功率，Px，2是来自输出波导中的另一个(该例所示是工作波导3)的X偏振分量的输出功率。
在图6A的图中，曲线61是关于SRTM的，曲线62是关于SRTE的。这两条曲线表示了在Lc的变化下具有对于两个偏振的不同周期的SRx的周期性行为。
对于一个给定的偏振以绝对值表示的高分离率对应于具有朝向两个输出端口中的一个偏振的分量的几乎完全的分离。分离率的一个正值对应于通过该器件的一个纵向传输(bar-transmission)，在该纵向传输中，信号几乎全部被传到相对于波导5的中心线位于与输入波导相同的一侧的输出波导(参照图5，如果信号输入发生在来自工作波导1，则传到工作波导2)。分离率的一个负值对应于通过该器件的一个横向传输(cross-transmission)，在该横向传输中，信号几乎全部被传到相对于波导5的中心线位于离开输入波导的相对的一侧的输出波导(参照图5，如果输入信号发生在来自工作波导1，则传到工作波导3)。
在曲线61(TM偏振)的情况下，Lc在180μm左右的值的最大处对应于一个纵向传输。
与之相对，在曲线62(TE偏振)的情况下，Lc在200μm左右的值的最小处对应于一个横向传输(cross-transmission)。
当有一个高分离率时，得到以绝对值表示的Lc的最佳值，该最佳值是同时对于两个偏振的，对一个偏振是纵向传输而对另一个偏振是横向传输。
基于以上的考虑，为在本发明的器件中使用的瞬逝波偏振耦合器选择了Lc＝180μm的值，这个值确保了对TM分量的纵向传输和对TE分量的横向传输的对TM分量的大约25dB和对TE分量的大约25dB的分离率。相应的测量到的衰减对TM分量是大约0.4dB而对TE分量是大约0.5dB。
图6B和图6C显示了对于Lc＝140μm的瞬逝波偏振器的分别对于TM偏振(图6B)和TE偏振(图6C)的依赖于波长的分离率。
在图4的声光器件中，耦合器32和37的连接方式是为了利用横向传输，即它们被用作通TE偏振器；耦合40被连接成用来利用纵向传输，即它被用作通TM偏振器。
电声换能器44从一个适当频率的电信号开始，产生在声波导41之内传播的声波。在压电晶体基底(例如LiNbO3)的情况下，该换能器最好由沉积在基底30上的叉指式电极制成。在由非压电材料制成的基底的情况下，可以在覆盖在该基底上的一层压电材料层上沉积该叉指式电极。
如上面提到的美国专利5,002,349中所示，如果基底是由LiN-bO3制成，该电声换能器最好能以向y轴倾斜大约5°地被沉积。
在由本申请人制作的一种声光器件中，电声换能器包括5对具有21.6μm的周期间隔(a periodicity of 21.6μm)的叉指式电极，该周期是在LiNbO3中的具有大约173.5MHz的频率的声表面波的波长值，该频率对于在大约1550nm的光波长的TE＜--＞TM转换来说是必要的。显然，通过修改电极周期，可以制作适于在其它波长频带上工作的声光器件的换能器。
叉指式电极可以通过在基底上沉积一层例如厚度为500nm的金属层(例如铝)来被制成。可以看到中介Y2O3层的插入有助于减少在下面的光波导内的损耗：特别地，利用大约100nm厚的中介层能够得到可以忽略的损耗。不同的材料例如SiO2或Al2O3可以被用于作为中介层，厚度的选择必须使在下面的光波导中的损耗最小并且不破坏在基底中的声波的产生。
该声光器件可以被调到1500nm或1600nm的波长，即偏离1550nm的中心波长50nm，这样，相对于在中心波长工作所需要的50mVV，向叉指式电极提供了大约100mW的功率。
用于根据本发明制作声光器件的工艺比用于根据已有技术制作该器件的工艺要简单得多。特别地，因为通TM偏振器包括一个波导偏振耦合器，它可以在制作其余的偏振耦合器和光波导的同一工艺步骤中被刻(inscribed)在该基底上。
对于该声光器件，对TE偏振的信号有数值介于2.5dB和3.5dB之间的插入损耗。(具有TE偏振和一个对应于通带的中心的波长的光信号在通过该器件时所受到的衰减)。
如果还考虑到波导与需要用于该声光器件与光回路的其它元件的连接的两个光纤部分之间的耦合而导致的输入与输出衰减，TE偏振的信号的插入损耗的值介于4.0dB与5.0dB之间。
半最大通带宽度被定在1.2nm与2.0nm之间。
通带的次峰相对于中心传输峰具有至少20dB的减少。在最好的情况下次峰可以有25dB的减少。
剩余背景噪声(具有在通带之外的波长的信号的衰减)低于25dB。
所描述的声光器件适合于用作具有给定的偏振的信号的波长控制滤波器；特别地，它适合于用作在激光谐振腔中的波长选择滤波器，它可以是有源光纤类型的。
适当地选择第一和第二级的长度，使它们是大约1∶1.6的比例，就实现了对于所描述的声光器件的一个特别好的配置。因此，相应于第一级的谱响应曲线的极小值与相应于第二级的谱响应曲线中的次峰的最大值相重合，使得在该声光器件中的整个谱响应曲线的次峰被大幅度减小了。
为了由具有不同长度的两个级完成完全的TE--＞TM--＞TE转换，需要要求第一级中的声功率比第二级中的声功率高大约4dB。
上面所说的可以通过例如利用显微光刻(microlithographic)工艺制成的沿着声波导而处于第一与第二级之间的适当的声吸收器对在第二级中的声功率进行衰减来实现。
或者，通过增加位于沿着声波导41并接近波导35的与耦合器40相连的那端而且适合于吸收剩余声表面波的声吸收装置46，位于沿着声波导41并接近波导36的与耦合器40相连接的端而且适合于在声波导41中产生声表面波的第二电声换能器以及位于沿着声波导41并接近波导36的与耦合器40相连接的端而且适合于吸收由换能器47产生的与光信号的方向相反的方向上传播的声波的声吸收装置49，可以修改该声光器件的所述的配置。
以这种方式，在第一与第二级中传播的声表面波是相互独立地被产生的。因此在两个级中的声功率可以是不同的，从而优化了该声光器件的谱特性。
通过在两个级中的声表面波的这种独立控制，可以选择彼此略微分开的在两个级中的通带的中心，从而为该器件获得更大的通带。
最后，两个级的独立驱动可以使调谐该声光器件所需要的时间减少一半。实际上，声波穿过该器件中的两个级中的较长的一个所用的时间少于沿着整个声波导传播所需要的时间，而且当这两个级具有同一长度时是这个值的一半。当该声光器件在波分复用通信系统中被用作滤波器来用于多信道选择时，较短的调谐时间包括了系统的更快的重新配置的优点。
另一个用于吸收相对于光信号来说反向传播的声表面波的声吸收装置46(而且可能是49)的使用在于使用单向电声换能器来取代电声换能器44(可选47)。
这种类型的换能器在Proceedings of the IEEE，Proceedings Let-ters of May 1969第833页至第835页上的由J.H.Collins et al发表的题为“单向表面波换能器”的文章中被表示出来。
这些换能器可以如在图7中所示的那样由沉积在基底30上并且每个之间彼此相距(1/4＋n)·λA的两列叉指式电极44′和44″制成(其中λA是声波波长而n是整数)，该叉指式电极44′和44″由被移相了90°的电信号驱动。由发生器71产生的RF电信号被输入到电极44′的一列。同一信号在由电路72进行了90°的相位延迟后被输入到电极列44″。
这一配置产生了一个在基底上产生的在从电极列44′到电极列44″的方向上的声波的相消干涉。与此相反，在从电极列44″到电极列44′，存在一个相长干涉(constructive interference)，在基底表面上产生声表面波73。
单向电声换能器的使用可以省去声吸收装置46(而且可能有49)并且可以避免靠近上述装置的基底的发热，这种发热是穿过那里的声能量的耗散所引起的；另外，通过使电声转换的效率提高到是原来的两倍，可以使用降低了功率的射频(RF)源。
该波导集成化声光器件的另一种方案现参照图8进行描述。
根据这一方案，在波导中的参照图4所描述的类型并被安置在同一配置中的光波导和瞬逝波偏振耦合器被安置在基底30上。
光波导34，36在包括在声波导81，83之中的基底部分之上。
电声换能器44，47产生通过声波导82，84传播的声表面波，声波导82，84分别并排与波导81，83相排列，从而形成声耦合器。
这些声波导耦合器与光波导耦合器以同样的方式工作，具有一个中心部分，在该中心部分之中声波导互相接近并且声表面波从一个波导到另一个波导的通过是可能的。
根据已经公知的技术，例如，如在电子学通讯(Electronics Let-ters)，Vol.28.No.11，21/05/92，第979至980页上在H.Her-rmann发表的文章中所公开的那样，这些耦合器以这样的方式被制造，使得沿着波导81和83的声表面波的强度包络在这些波导的中心部分有一个极大值并且在端部有两个极小值；沿着光波导35，36传播的光信号与具有在第一个半路径中的增长的强度和在第二个半路径中的减小的强度的声波进行相互作用。
声吸收器处于声波导82，84的每一端用来衰减剩余的声表面波和相对于光信号反向传播的声表面波。由于声能量的耗散而引起的基底的可能的发热被局限在这种器件中的不被光波导穿过的基底部分上，因此器件本身的工作是不会出问题的。
根据所提出的这另一个方案的声光器件的谱响应曲线比在图4中所示的器件具有更大的次峰衰减。
现在参照图9描述根据本发明的双级、集成化波导、偏振独立的声光器件。
在基底30上有如下这些元件：信道光波导31的一端处于基底边沿并且适合于例如通过一个适当连接的光纤接收输入到该器件的光信号；波导31的另一端与偏振耦合器32的工作波导1相连接；光波导28的一端处于基底的边沿而另一端与耦合器32的工作波导4相连接；耦合器32的工作波导2通过波导33、通TE偏振器39和波导34与偏振耦合器37的工作波导1相连接；耦合器32的工作波导3与和偏振耦合器40的工作波导1相连接的波导35相连接；耦合器40的工作波导2与和耦合器37的工作波导4相连接的波导36相连接；耦合器37的工作波导2与终止在基底边沿的波导38相连接，该波导38例如通过光纤的连接能够进行光信号的输出；耦合器37的工作波导3最后与终止在基底边沿的波导29相连接。
在基底30上形成的还有：在基底的包括光波导33，34，35，36的并且被两条带42和43限定的部分上伸展的声波导41，在两条带42和43中的声波速度比在波导41中的快；位于沿着声波导41的并接近波导33，35的与耦合器32连接的那端的并且适合于在声波导内产生声表面波的单方向电声换能器44′，44″；位于沿着声波导41的并接近波导34，36的与耦合器37连接的端的并且适合于吸收剩余声表面波的声吸收装置45。
在一种由本申请人制作的偏振独立声光器件中，使用了与参照图4在前面描述的声光器件中所使用的相同的材料，选择了与参照图4在前面描述的声光器件中所选择的参数值相同的参数值。
为了优化该器件在不同的工作条件下的工作，特别是在涉及通带的中心波长的情况下，本技术领域的一般内行人可以从已知的双折射并且是光弹性的材料中选择不同的材料并且可以选择不同的参数值。
在由本申请人制作的该器件中，基底30由与X轴呈直角进行切割的LiNbO3晶体构成；波导31，33，34，35，36，38和偏振耦合器32，40，37的波导5部分的(偏振)取向是沿着晶体Y轴。
通过沉积和随后的在基底中的钛的扩散来制作声波导，光波导和偏振耦合器。这些元件的尺寸和制造样式与用于说明参照图4所描述的器件的一样。
另外，为了避免穿过波导自身传播的信号的侧尾(side tails)(瞬逝波)的叠加和随后发生的波导之间的信号的干涉耦合，光波导33，35与34，36分别必须以一个最小距离被分开。这个距离由本技术领域的内行根据所使用的材料的。光学特性(特别是折射率)和波导尺寸进行选择。在与作者制作的该器件的基底和光波导一样的情况下，这个最小值大约为40μm。可以以这样的方式选择光波导之间的距离的较大的数值，使得与将波导保持在最大声强度的区域内的要求相一致，(该区域)接近声波导的中心线。
并且，波导33，34与在其中有更大的声波速度的区域42之间的距离和相应地波导35，36与具有更大声波速度的区域43之间距离必须大于依赖于材料的光特性和波导尺寸的最小距离。在材料和波导尺寸与作者制作的器件中的材料和波导尺寸一样的情况下，这样一个距离至少是35μm，最好至少是40μm，为的是避免部分光信号耦合到区域42，43而引起的光损耗，该区域42，43由于钛扩散而具有比基底的光折射率更大的光折射率。
在由本申请人制作的器件中，耦合器32的A，耦合器40的A和B以及耦合器37的B具有30μm的数值。耦合器32的B和耦合器37的A的值是30μm。
耦合器40的波导3被制作成比其它的工作波导更长。来自这个波导的辐射在界定声波导的具有比基底更高的折射率的带43中传播并且通过从该带表面的扩散或在该带本身的端部的菲涅耳损耗而从该带43散出。
为了增进沿着这个工作波导传播的辐射的吸收，可以采用一个光吸收器51，该光吸收器51例如通过在该波导上的在一个3或4mm长度上的一层金属层的沉积而被制成。能够在用于制造电声换能器的工艺步骤中制作该光吸收器。
在图10的截面图中表示了根据已知原理制作的通TE偏振器39(例如，见上面提到的F.Tian et al的文章)。它包括与其它波导和偏振耦合器同时制作的与已经描述过的类型一样的一个单模单波导101的一个大约长1.5mm的部分，在其之上在大约30μm的宽度上沉积了由SiO2制成的一个17nm厚的缓冲层102和一个100nm厚的铝层103。偏振器39具有大于25dB的消失率并且为辐射TE偏振分量提供了低于O.5dB的衰减。所描述的通TE偏振器被优化用于具有包括在处于1550nm附近的频带之中的某个波长的辐射的工作。
本技术领域的内行通过改变构造参数，特别是缓冲层的厚度或材料，能够制做适合于不同波长的通TE偏振器。
在由本申请人制作的一种声光器件中，单向电声换能器包括两列44′，44″彼此分开大约5μm的5对具有21.6μm的周期的叉指式电极，21.6μm是在LiNbO3中具有大约173.5MHz的频率的声表面波的波长值，该频率对于在大约1550nm的光波长进行TE←→TM转换来说是必要的。显然，通过修改电极周期，可以制作适合于工作于其它波长频带的光滤波器的电声换能器。可以依照参照图4的器件所已经描述的方式制作叉指式电极。
对于所描述的声光器件，有一个其值介于2.5dB与3.5dB之间的插入损耗(具有对应于通带中心的波长的光信号在通过该器件时所受到的衰减)。
如果还考虑波导与需要用于该器件和光路的其它元件的连接的两个光纤部分之间的耦合而引起的输入输出衰减，插入损耗达到4.0dB到5.0dB的值。
通带的半最大宽度在1.2nm与2.0nm之间。
通带的次峰相对于中心传输峰具有至少20dB的减少。在大多数优先的情况下在次峰中有25dB的减少。
偏振依赖损耗(在具有一个垂直偏振分量的光信号的两个分量之间的衰减的差)被限定为是一个介于0.5dB与1.0dB之间的值。
剩余背景噪声(具有在通带之外的某个波长的信号的衰减)低于-25dB。
所描述的偏振独立声光器件适合用作波长控制滤波器。特别地，它适合用作在WDM光通信系统中的用于信道选择的滤波器。通过用是一些不同频率的电信号的叠加的电信号驱动电声转能器，得到了由一些不同的波长区间的总和组成的该滤波器的通带，这些不同的波长区间(的数目)与该电驱动信号的不同的频率分量(的数目)一样多，其中对应于上述区间中的每一个的中心的波长依赖于该电驱动信号的上述分量的频率。以这种方式，该声光滤波器可以被用于通过电驱动信号控制的不同频率的若干信道的同时选择。
所描述的偏振独立声光器件还可以被用于在脉冲光通信系统中恢复脉冲的形状。
而且，在所描述的偏振独立声光器件中，还可以按如下所述引入在该器件的两个级中的声表面波的独立产生的另一个可选方案，例如，采用在图9中未示出的，由两列叉指式电极组成的第二单向电声换能器，这两列叉指式电极以与参照图7所描述的换能器同样的方式被制作，位于沿着声波导41并接近于波导34，36的与偏振器39和耦合器40相连接的端并且被调整成适合于在声波导41之内产生声表面波，以及位于沿着声波导41并接近于波导33，35的与偏振器39和耦合器40相连接的端并且被调整成适合于吸收在该器件的第一级中的剩余声表面波的声吸收装置46(在图9中未示出)。
根据本发明还可以使用在第一与第二级之间的通TE与通TM偏振器来制作双级波导集成化声光器件，两者(通TE与通TM偏振器)都是由在波导中的瞬逝波偏振耦合器构成。
在图11中所示的这个配置的第一实施例在双折射并且是光弹性的基底30上包括以下元件：与参照图5所描述的那个耦合器是同一类型的在波导中的三个瞬逝波偏振耦合器32，40，37，其长度Lc被选择成能够进行对TM分量的纵向传输和对TE分量的横向传输；起始于基底的一端并且与耦合器32的工作波导1相连接的信道光波导31；起始于基底边沿并且与耦合器32的工作波导4相连接的光波导28；在耦合器32的工作波导2与耦合器111的工作波导4之间连接的波导33；在耦合器111的工作波导3与耦合器37的工作波导1之间的波导34；在耦合器32的工作波导3与耦合器40的工作波导1之间连接的波导35；在耦合器40的工作波导2与耦合器37的工作波导4之间连接的波导36；与耦合器37的工作波导2相连接并终止在基底边沿的波导38；与波导37的工作波导3相连接并终止在基底边沿的波导29；在基底的由两条带42，43限定的包含光波导33，34，35，36的部分上伸展的声波导41，其中声波速度在两条带42，43中比在波导41中高；位于沿着声波导41并接近波导33与35的与耦合器32相连接的端部的适合于在该声波导之内产生声表面波的电声换能器44；位于沿着声波导41并接近波导34，36的与耦合器37相连接的端部的适合于吸收剩余声表面波的声吸收装置45。
波导31，33，34，35，36，38与偏振耦合器32，111，40，37的波导5部分是互相平行的。
耦合器111的工作波导2和耦合器40的(工作波导)3被制作成比其它工作波导有更长的长度。来自这些波导的辐射在比基底具有更高的折射率的限定声波导的带42，43中传播，并且通过该带表面的散射或由于在该带自身的端部的菲涅耳损耗从带42和43散出。
为了增进沿着这些工作波导传播的辐射的吸收，可以使用例如通过在相应的波导上的在3或4mm的长度上的一层金属层的沉积来制作的光吸收器51。该光吸收器能够在用于制作电声换能器的相同的工艺步骤中被制作。
为了能够在大约1550nm的波长进行TM分量的纵向传输和TE分量的横向传输，偏振耦合器111的波导5的长度Lc对于在工作波导之间的θ＝0.55°的分叉角(bifurcation angle)来说是介于500μm与1000μm之间；根据本申请人的计算，通过增加这个角度可以相对于所述的值减小该长度Lc。
基底材料及其取向的选择，光波导与声波导，偏振耦合器以及电声换能器的尺寸与制造技术可以遵照为在参照图9所描述的器件中使用的相似的元件所叙述的同一标准。
这个实施例具有可以以非常简单的方式被制造的优点。特别地，光波导和偏振耦合器能够同时被刻在基底上，这样就免去了制作通TE偏振器的步骤并因此减少了需要用于该器件的生产的工艺步骤的数目。
在一个第二可选实施例中，如在图12中所示意地表示出，预见了与偏振耦合器32，37，40相同的，作用相当于第一与第二级之间通TM偏振器的瞬逝波偏振耦合器121的使用；耦合器121(注：原文有误)通过位于在离开波导5的中心线的相对的侧上的工作波导1，3被连接到基底上的光回路的其它部分，处于一种利用横向传输模式的方式。
波导33与耦合器121的工作波导1的连接是通过长度为F的信道光波导的弯曲部分122进行。为了避免弯曲部分122和界定声波导的条带之间相重叠——这种重叠可能卷入由于光在向着条带本身弯曲的弯曲部分122中传播引起的损耗——声波导和相关的界定带在中心部分应该被中断。以这种方式，形成了分别由带124，125与127，128界定的该器件的每一级有一个的两个声波导123和126，在这些带124，125和127，128中声表面波有更大的速度。
在基底的上面延伸着的声波导123和126的部分中分别包括了光波导33，35和34，36。
另外，对应于声波导123，126的是位于沿着这些波导的处于分别与耦合器32和耦合器121，40相连接的端的适合于在相应的声波导中产生声表面波的单向电声换能器44′，44″和47′，47″，以及位于沿着这些波导的分别处于与耦合器121，40和耦合器37相连接的端的声吸收装置46，45。
这个第二可选实施例中的器件用与在前面的解决方案中所使用的元件相似的元件来完成，在相同的配置中进行布置，可以参考前面的解决方案的描述。
在一个例子中，为了减小由于光波导的弯曲而引起的可能的损耗，该弯曲部分122的长度F是大约4mm并且该光波导的相应的弯曲半径不小于100mm。
在所需要的步骤的数目的减少这方面，根据此第二可选实施例的该器件的制造工艺具有与用于第一实施例的一样的优点；另外，在第二实施例中所有的偏振耦合器彼此之间一样，使得该器件对工艺变化更加不敏感并且简化了设计步骤，因为，不同于在其它的耦合器的情况，没有必要为了能够进行TE分量的纵向传输和同时的TM分量的横向传输而对一个偏振耦合器的尺寸进行优化。
如在图13中示意地表示，一个第三可选实施例不同于第二实施例，因为一个瞬逝波偏振耦合器131被安排成相对于波导31，33，34，35，36，38的方向处于一个被旋转的位置。
进行对应于耦合器本身的工作波导之间的分叉角θ的一半的角度的旋转使得能够减少该耦合器的工作波导与该器件的光波导之间的弯曲连接部分132的长度，特别是该弯曲连接部分132的长度可以低于0.5mm。
在基底是由辐射的传播是沿着晶体y轴的LiNbO3材料形成的情况下，如果旋转角度θ/2是小于可以用来相对于基底固定该晶体y轴的取向的精度，该精度是大约0.3°，被旋转的耦合器就实质上以与其它耦合器相同的方式工作。
否则，能够在相向的方向上把整个滤波器结构旋转θ/4来补偿可能的小的差别，并且与该器件的第三实施例有关的优点被保持。
到目前为止在描述本发明的器件时所提到的是沿着相应的平行波导在同一方向上传播的声表面波和光信号。也可以提供声表面波在与光信号相反的方向上传播的实施例。
为了增进声波的定向质量并具有靠近光波导的最大声强度的区域，描述了声波导的使用。但是，根据本发明，还可以在没有声波导的情况下提供产生在光波导的方向上传播的声表面波的定向换能器的使用方案。
类似地，在进行了对本技术领域的普通内行人来说是明显的适当的调整后，所给的与所描述的器件中的一些相联系的可选方案能够被应用到其它被描述的器件。
即使目前为止本发明被描述为涉及连接器件的两个声波相互作用级的偏振器包括一个单瞬逝波偏振耦合器的情况，对于本技术领域的内行对说，显然，当器件的总长度和衰减的略微的增加是可接受的情况下，连接两个级的一个偏振器或这些偏振器中的每一个可以包括两个(或者可以更多个)串行连接的瞬逝波偏振耦合器，借此能够得到对每个这样的偏振器的较低的消失率和对作为一个整体来说的该器件的较低的背景噪声。

Claims (26)

1.一种用于波长选择的声光波导器件，包括由双折射的并且是光弹性的材料制成的基底，在该基底上形成有：
在第一波长区间的光信号的偏振平面的一个第一旋转级，至少包括一个上述信号在其上传播的光波导；
在第二波长区间的光信号的偏振平面的一个第二旋转级，至少包括一个上述信号在其上传播的光波导；
至少一个连接上述第一与第二级并带有一个偏振器的光波导；
至少一个带有一个偏振选择元件的并且处于上述第二级的下游端的光波导；
特征在于上述偏振器包括一个瞬逝波偏振耦合器。
2.根据权利要求1的声光器件，特征在于上述第一与第二级中的至少一个包括用于产生声表面波的装置。
3.根据权利要求2的声光器件，特征在于上述基底包括了包含上述第一与第二级的上述光波导中的一个的至少一部分的一个声波导。
4.根据权利要求3所述的声光器件，特征在于它包括伸展在包括上述第一级的上述光波导的基底部分上的一个第一声波导，以及伸展在包括上述第二级的上述光波导的基底部分上的一个第二声波导。
5.根据权利要求3的声光器件，特征在于用于产生声表面波的上述装置被配置在处于上述声波导的至少一个之中，接近于后者的一个端，用于在上述声波导中的上述声波的单向传播。
6.根据权利要求5的声光器件，特征在于用于产生声表面波的上述装置包括一列横向配置于上述声波导的叉指式电极。
7.根据权利要求6的声光器件，特征在于它包括配置在上述声波导的上述端的一个声吸收器。
8.根据权利要求5的声光器件，特征在于它包括一个位于上述声波导的与用于产生声表面波的上述装置所处于的端相对的端的一个声吸收器。
9.根据权利要求5的声光器件，特征在于用于产生声表面波的上述装置包括以一个预定距离彼此分离进行配置的两列叉指式电极，向该两列电极分别提供一个第一交流电压电信号和一个将上述第一电信号移相90°所得到的第二电信号，用于产生单向声波。
10.根据权利要求1的声光器件，特征在于它包括在上述第一与第二级中的每一个中的两个光并行波导和两个在上述第一与第二级之间的两个光连接波导，其中每个光连接波导带有一个适合于传输两个相互垂直的偏振分量中的一个的偏振器并且上述偏振器中的至少一个包括一个瞬逝波偏振耦合器。
11.根据权利要求10的声光器件，特征在于上述偏振器中的一个是一个通TE偏振器并且包括其间具有一层缓冲层的覆盖在相应的第一与第二极之间的光连接波导上的一层金属层。
12.根据权利要求10的声光器件，特征在于上述偏振器中的每一个包括一个瞬逝波偏振耦合器。
13.根据权利要求12的声光器件，特征在于两个上述瞬逝波偏振耦合器都是对于相应的通过偏振量的纵向传输(bar-transmission)。
14.根据权利要求12的声光器件，特征在于上述瞬逝波偏振耦合器中的一个是对于相应的通过偏振的纵向传输耦合器而上述瞬逝波偏振耦合器中的第二个是对于相应的通过偏振的横向传输(cross-transmission)耦合器。
15.根据权利要求14的声光器件，特征在于由一个弯曲波导部分将上述第二瞬逝波偏振耦合器与相应的光连接波导相连接。
16.根据权利要求14的声光器件，特征在于上述第二瞬逝波偏振耦合器包括一个与相应的连接波导形成一个非零角的直的中心部分。
17.根据权利要求12的声光器件，特征在于上述偏振器中的至少一个包括两个瞬逝波偏振耦合器。
18.根据权利要求17的声光器件，特征在于上述偏振器中的每一个包括两个瞬逝波偏振耦合器。
19.根据权利要求1的声光器件，特征在于上述双折射的并且是光弹性的材料是LiNbO3(铌酸锂)。
20.根据权利要求19的声光器件，特征在于通过光刻掩膜、一层金属层的沉积和随后的在基底中的该金属的扩散来制造上述光波导和瞬逝波偏振耦合器。
21.根据权利要求20的声光器件，特征在于上述金属是钛。
22.用于制作用于波长选择的声光波导器件的工艺，包括以下步骤：
通过在上述基底之中的第一金属的扩散，在由双折射的并且是光弹性的材料制成的基底上形成至少一个声波导；
通过光刻沉积和随后的在基底自身中的第二金属的扩散在上述基底上形成第一和第二瞬逝波偏振耦合器，以及用于上述偏振耦合器之间连接的至少一个光波导，该光波导至少部分地被包括在上述声波导中；
沿着上述光连接波导形成一个偏振器；
通过在上述基底上的第三金属的光刻沉积，在上述声波导中的至少一个之中形成包括叉指式电极的电声换能器；
特征在于形成一个偏振器的上述步骤被包括在形成上述第一与第二偏振耦合器和上述光连接波导的上述步骤中，并且在于形成一个第三瞬逝波偏振耦合器。
23.根据权利要求22的用于制作声光器件的工艺，特征在于上述第一、第二和第三瞬逝波偏振耦合器彼此之间是相同的。
24.根据权利要求22的用于制作声光器件的工艺，特征在于它包括通过在基底本身之内的上述第二金属的光刻沉积和随后的扩散在上述基底上的上述第一与第二偏振耦合器之间的第一与第二光连接波导的形成，该光波导至少部分地被包括在上述波导之中，以及沿着上述光连接波导中的每一个的偏振器的形成。
25.根据权利要求24的制作声光器件的工艺，特征在于形成上述偏振器的上述步骤被包括在形成上述第一与第二偏振耦合器和上述光连接波导的步骤中，并且在于分别沿着上述第一与第二光连接波导形成第三与第四瞬逝波偏振耦合器。
26.根据权利要求25的用于制造声光器件的工艺，特征在于上述第一、第二、第三及第四瞬逝波偏振耦合器彼此之间是相同的。
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