HU216560B - Akusztikai-optikai hullámvezető berendezés hullámhossz-kiválasztásra, valamint eljárás a megvalósítására - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya, akűsztikai-őptikai hűllámvezető berendezéshűllámhőssz szelektív átvitelhez, amely egy szűbsztrátűmőn (30), amelykettős fénytörésű, főtőelasztikűs anyagból van, első és ásődikfőkőzatőt hőznak létre egy első hűllámhőssztartőmányba eső őptikai jelpőlarizációs síkjának a főrgatásáhőz, mindegyik főkőzat tartalmazlegalább egy, az őptikai jellel átjárt őptikai hűllámve etőt (35, 36),és legalább az egyik őptikai hűllámvezető (4, 3) a két főkőzatőtösszekapcsőlja, és egy, egyetlen pőlarizátőrt hőrdőz, amely lecsengőtípűsú pőlarizációs csatőlóelemként (40) van kikép zve, és legalábbegy őptikai hűllámvezető (36) egy őlyan pőlarizátőrt tartalmaz, amelya másődik főkőzat űtán van elrendezve. A találmány tővábbá, eljárásakűsztikai-őptikai hűllámvezető berendezés létrehőzására hűllámhőssz-kiválasztásra, amely eljárás sőrán az alábbi lépéseket valósítják meg:kettős fénytörésű főtőelasztikűs anyagra egy első fémnek aszűbsztrátűmban történő diffúziójával legalább egy, akűsztikűshűllámvezetőt hőznak létre; első és másődik lecsengő típűsúpőlarizációs csatőlóelemet hőznak létre a szűbsztrátűmőn úgy, hőgy egymásődik fémet főtőlitőgráfiás útőn visznek fel a szűbsztrátűmra, majdabba diffúzióval viszik be, és legalább egy őptikai hűllámvezetőtképeznek ki a pőlarizációs csatőlóelemek közötti összekapcsőlásra, ésaz őptikai hűllámvezető legalább részben, az akűsztikűs hűllámvezetőtis magában főglalja; az őptikai csatlakőzó hűllámvezető menténpőlarizátőrt hőznak létre, elektrőakűsztikűs távadót hőznak létre,amely fésűs elektródőkat tartalmaz legalább az akűsztikűshűllámvezetők egyikében, ezt egy harmadik fémnek a szűbsztrátűmbatörténő főtőlitőgráfiás ú őn elvégzett lerakódásával hőzzák létre. Atalálmány szerinti eljárás lényege, hőgy a pőlarizátőrők kialakításasőrán első és másődik pőlarizációs csatőlóelemet és csatlakőzó őptikaihűllámvezetőket is létrehőzűnk, és egy harmadik, lecsengő típűsúpőlarizációs csatőlóelemet is kiképeznek. ŕ

Description

A leírás terjedelme 24 oldal (ezen belül 7 lap ábra)

HU 216 560 A összekapcsolásra, és az optikai hullámvezető legalább részben, az akusztikus hullámvezetőt is magában foglalja;

- az optikai csatlakozó hullámvezető mentén polarizátort hoznak létre,

- elektroakusztikus távadót hoznak létre, amely fésűs elektródokat tartalmaz legalább az akusztikus hullámvezetők egyikében, ezt egy harmadik fémnek a szubsztrátumba történő fotolitográfiás úton elvégzett lerakódásával hozzák létre.

A találmány szerinti eljárás lényege, hogy a polarizátorok kialakítása során első és második polarizációs csatolóelemet és csatlakozó optikai hullámvezetőket is létrehozunk, és egy harmadik, lecsengő típusú polarizációs csatolóelemet is kiképeznek.

A találmány tárgya akusztikai-optikai hullámvezető berendezés hullámhossz kiválasztására.

Az akusztikai-optikai hullámvezető berendezések azon fényjelek és akusztikai hullámok közötti együttműködésre vonatkoznak, ahol a fényhullámok egy kettős fénytörésü és fotoelasztikus anyagból készült rétegen képezett hullámvezető mentén teijednek tovább, a hanghullámokat pedig megfelelő távadók hozzák létre, és ezek a szubsztrátumfelületen terjednek.

Az ilyen jellegű berendezések általában optikai szűrőként vannak kiképezve. Az akusztikai hullámok frekvenciájának a vezérlésével lehetőség van arra, hogy a szűrőnek a frekvencia, illetve spektrum válaszgörbéjét hangolni lehessen, ily módon a szűrő alkalmassá válik optikai hullámhossz osztásos multiplex adatátviteli rendszerekben a csatornák leválasztására, továbbá egy lézerüregben az emissziós hullámhossz hangolására, és az impulzus üzemű optikai kommunikációs rendszerekben az impulzusok alakjának a regenerálására.

Hullámhosszosztásos multiplex adatátvitel (WDM) esetében az optikai telekommunikációs rendszerek úgy működnek, hogy számos csatorna van bennük, amelyek egymástól független jelek továbbítására vannak kiképezve, a jelek ugyanazon adatátviteli vonalon vannak továbbítva, amely általában optikai szálból van kiképezve, és optikai hullámhossz multiplex eljárást alkalmaznak. A továbbított csatornák lehetnek digitális és analóg csatornák, mindegyik egymástól valamilyen módon meg van különböztetve, és mindegyik egy adott hullámhosszhoz van rendelve. Az egyes csatornák szétválasztására szűrökre van szükség, amelyek alkalmasak kell legyenek, az adott csatornához tartozó hullámhosszúságnak megfelelő középponttal rendelkező sávba eső jelek továbbítására egyrészt, másrészt azonban kellően keskeny sávúak is kell legyenek, azért, hogy a szomszédos csatorna hatását ki lehessen küszöbölni. A hangolható szűrök lehetővé teszik, hogy a csatorna kiválasztást változtatni lehessen, és a rendszert anélkül, hogy a kábelezésben valamit változtatni kellene, át lehessen hangolni.

Az akusztikai-optikai szűrök azok a rendszerek, amelyek ilyen célra a legalkalmasabbak. Alkalmazásuk egyidejűleg teszi lehetővé a különböző csatornák szétválasztását: amennyiben az akusztikai hullám egy felületi rétegen terjed, úgy ez a hullám különböző frekvenciájú akusztikai hullámok szuperpozíciójából jön létre, a szűrőnek pedig olyannak kell lennie, hogy a sávszélessége, a különböző hullámhosszak közötti különbségek összegének feleljen meg, amely hullámhosszakat lényegében az akusztikai hullámok frekvenciái határoz15 nak meg. A frekvenciák megfelelő megválasztásával a szűrőnek a sávszélessége úgy vezérelhető, hogy mindig csak a kiválasztott csatornának megfelelő kívánt hullámhosszúságot engedje át.

A polarizációtól független sík hullámvezető akuszti20 kai-optikai szűrőkről D. A. Smith és társai írnak az Applied Physics Letters, 56. évfolyamának 3. számában (1990. 01. 15.) a 209-211. oldalon. Az itt ismertetett berendezés, amelyet az 1A ábrán mutatunk be, tartalmaz egy polarizációs csatolóelemet, amely LiNbO₃-rétegen van, és amely a transzverzális elektronikus (továbbiakban: TE) és a transzverzális mágneses (továbbiakban: TM) komponenseket a bejövő fényből különválasztja, két akusztikai-optikai polarizációátalakítót is tartalmaz a berendezés, amelyek a két komponensre párhuzamosan működnek, továbbá egy polarizációs csatolóelemet is tartalmaz, amely újra egyesíti a jeleket.

A fent ismertetett berendezésnek a spektrális átviteli görbéje olyan, hogy van egy középfrekvenciás csúcsértéke, 1.3 nm a sávszélessége, és van két hurokszélessége.

Elvileg már kimutatták, hogy például H. Herrmann és társai az Electronics Letters, 28. évfolyamának 11. számában (1992. 05. 21.) a 979980. oldalon utalnak, hogy az ilyen típusú szűrők esetében az első hurokszélesség nem lehet alacsonyabb, mint egy elvi határérték, amely

-9,4dB.

A fent ismertetett cikkben lévő szűrő egyetlen akusztikai-optikai együttműködő, és egymásra ható fokozatot tartalmaz. Az ilyen típusú szűrők az adatátviteli sávon kívül eső hullámhosszúságokra olyan csillapítást valósi45 tanak meg, amely a találmány szerinti célokra ezeket a szűröket alkalmatlanná teszi. Ezen túlmenően pedig a szűrön áthaladva a két különböző polarizációjú komponensek még olyan hullámhosszváltozásnak is ki vannak téve, amely eltér a két komponens hullámhosszától. En50 nek oka az együtthatásuk az akusztikai hullámmal.

Az akusztikai-optikai szűrök között azok, amelyek második szüröfokozattal is el vannak látva, egy és ugyanazon kettős fénytörésű és fotoelasztikus anyagon a kővetkezőképpen alakíthatók ki: A kétfokozatú elren55 dezés olyan spektrális átviteli görbével rendelkezik, amelynek a csillapítása a sávszélességen kívül nagyobb, mint az egyes szüröfokozatoké, és az oldalirányú átviteli sávszélesség is kisebb. A kétfokozatú elrendezésekben ezen túlmenően pedig a második fokozat azokat az optikai frekvenciaváltozásokat is kompenzálja, amelyek

HU 216 560 A az első fokozatban létrejönnek. Ez a kompenzálás olyan mértékben megy végbe, hogy a rendszer akusztikai hullámfrekvenciájának feleljen meg, és így az eredeti frekvenciát állítsa vissza.

Kétfokozatú planár hullámvezető, amely akusztikaioptikai szűrövei együtt van kialakítva, van például az US 5,381,426 számú szabadalmi leírásban ismertetve. Ennek lényegét a mellékelt 1B ábrán mutatjuk be. Az elrendezés vezérelt hullámhossz-szelektív szűrőként használható, ahol a vezérlés egy aktív üzemmódú lézer üregén belül történik.

Az US 5, 002, 349 számú szabadalmi leírás planár hullámvezetőt ismertet, amely LiNb03 szubsztrátumon van akusztikai-optikai eszközzel egy egységként kiképezve. Ennek egyik példakénti kiviteli alakja - amelyet a 2A ábrán mutatunk be - úgy van kialakítva, hogy két polarizációtól független akusztikai-optikai szűrő van egymással egy sorban ugyanazon szubsztrátumon elhelyezve, mindegyik szűrő tartalmaz két hullámvezető polarizációs leválasztót a TE és TM komponensek szétválasztására, majd ismételt összekapcsolására az akusztikai-optikai fokozat előtt és után. Annak érdekében, hogy a polarizációs szétválasztó paramétereket megfelelően be lehessen állítani, mindegyik polarizációs szétválasztóelektródákkal van ellátva. Mindegyik polarizációs szétválasztóhoz egy független beállítóelem van tehát kialakítva, az említett elektródák segítségével.

Azt tapasztaltuk, hogy az a csillapítás, amelynek az optikai jelek ilyen berendezésen áthaladva ki vannak téve, kétszerese annak, mint az egyfokozatú rendszerek esetében, mivel a polarizációs leválasztón keresztülhaladva végül is négy útvonalon kell áthaladniuk.

További tapasztalatunk és megfigyelésünk az volt, hogy maga a berendezés meglehetősen bonyolult, ennek oka egyrészt a kalibráláshoz használandó elektródák jelenléte, másrészt villamos beállításra is szükség van, ezért még a vezérlőáramkör alkalmazása sem kerülhető el.

Abban az esetben, ha elektródákat nem alkalmazunk, az egyes leválasztóknál az adatátvitel nemcsak a polarizációtól fog függni, hanem a hullámhossztól is, ami konstrukciós toleranciák eredménye. Minden egyes leválasztó esetében az a hullámhosszúságsáv, amelynél a továbbított polarizációs komponensnél alacsony csillapítású, különböző lehet. Ha sorosan kapcsolunk különböző leválasztókat, úgy az eredő alacsony csillapítású sáv, az egyes leválasztok alacsony csillapítású sávjainak a kölcsönhatása következtében, igen kicsi lesz. Ennek következtében, ha négy polarizációs leválasztót kötünk sorba, akkor magának a berendezésnek túl nagy lesz a csillapítása, vagy legalábbis egy csökkentett hangolási tartománnyal fog rendelkezni, ha összehasonlítjuk azokkal a követelményekkel, amelyekről az előbbiekben beszéltünk.

Ezen túlmenően pedig az egész elrendezés eredőhosszúsága legalább kétszerese az egyfokozatú elrendezésének, ily módon olyan kritikus méretet ölthet, amely már túl nagy az általánosan használt és alkalmazott LiNbO₃-szubsztrátumok meglehetősen korlátozott méreteihez.

Kétfokozatú planár hullámvezető, amely polarizációfüggetlen akusztikai-optikai szűrővel van ellátva, van a Journal of Lightwave Technology című folyóirat 12. évf. 7. számában az 1192-1197. oldalakon ismertetve. A cikk szerzője F. Tian és társai. Ez az elrendezés amelyet a 2B ábrán mutatunk be - két különálló polarizációs szűrőt mutat be ugyanazon LiNbO₃-szubsztrátumon, ahol a polarizációk egymásra merőlegesen helyezkednek el, párhuzamosan működnek, és a két polarizációs csatoló/leválasztó egyrészt különválasztja az optikaijel-komponenseket, másrészt pedig újra egyesíti a két, egymásra merőleges polarizációnak megfelelően.

Egyfokozatú polarizációs szűrők általában egy TE és egy TM áteresztő polarizációs szűrőt tartalmaznak.

A TM áteresztő polarizációs szűrő lényegében egy hullámvezető, amelynek mentén két 1,5 mm hosszúságú tartománya van a hullámvezetővel szomszédosán mindkét oldalán, és a törésmutatója itt nagyobb, mint annak az anyagnak, amely a szubsztrátumot képezi. Ez azt eredményezi, hogy a TE polarizációs komponens nem jut tovább, nem kerül kicsatolásra a szubsztrátumban, míg az TM polarizációs komponens a szerkezeten át tud haladni.

A rendkívül nagy törésmutató növekedését azáltal értük el, hogy protonkicserélési technikát alkalmazunk, amely abból áll, hogy az adott területet savoldattal hozzuk kapcsolatba előre meghatározott időtartamig, és adott hőmérsékleten úgy, hogy először a szubsztrátumban a pozitív lítiumionok egy része pozitív hidrogénionnal cserél helyet, és a következő lépésnél pedig megfelelő hőkezelést végzünk.

Az előbb említett cikkben a protoncsere hígított benzoesavval történt 250 °C-on 15,5 órán keresztül, majd ezt követte egy hőkezelés, 4 órán keresztül 330 °C-on.

Azt tapasztaltunk, hogy a protoncserés polarizációs szűrők fenti módon történő előállítása rendkívül kritikus, elsősorban azért, mert a fotólitográfiás maszkok elhelyezését igen nagy pontossággal kell megvalósítani, továbbá a protoncserének a vezérlése korlátozott tartományban valósítható csak meg.

Ezen túlmenően a fenti berendezésnél a polarizációs szűrő spektrális paramétereinek az időbeli instabilitását is tapasztaltuk.

TM áteresztő és TE áteresztő polarizációs szűrők esetében speciális eljárási lépésekre van szükség, amelyek egymástól eltérőek, és ez minden polarizációs szűrőnél igaz, valamint további alkatrészek alkalmazására is szükség van, amely az eljárást egyrészt hosszúvá, másrészt pedig költségessé teszi.

A találmánnyal célul tűztük ki olyan akusztikai-optikai hullámvezető berendezés kidolgozását hullámhosszszétválasztásra, amely egyszerűen valósítható meg, a mérete kicsi, széles hangolási tartománnyal rendelkezik, és időben stabil spektrális paraméterei is vannak.

A találmány tárgya továbbá, egyszerű és megbízható eljárás, amellyel hullámhossz-szétválasztásra alkalmas, akusztikai-optikai hullámvezető berendezést lehet készíteni. A találmány tehát akusztikai-optikai hullámvezető berendezés, hullámhossz-kiválasztásra, amely kettős fénytörésű fotoelektrikus anyagból kialakított szubszt3

HU 216 560 A rátumot tartalmaz, és ezen a szubsztrátűmön az alábbi elemek vannak elhelyezve:

- egy első hullámhossztartományba eső optikai jel polarizációs síkját forgató első fokozat, amely legalább egy, ezen optikai jellel átjárt optikai hullámvezetőt tartalmaz;

- egy második hullámhossztartományba eső optikai jel polarizációs síkját forgató második fokozat, amely legalább egy, ezen jellel átjárt optikai vezetőt tartalmaz;

- legalább egy, az első és a második fokozatot összekapcsoló optikai hullámvezető, amely polarizációs csatolóelemet tartalmaz;

- legalább egy optikai hullámvezető, amely a második fokozat után van elrendezve, és amely polarizációszelektív elemmel van ellátva.

A találmány lényege abban van, hogy a polarizációs csatolóelem lecsengő típusú csatolóelem.

Előnyös a találmány akkor, ha legalább az első és második fokozat közül az egyik tartalmaz akusztikus felületi hullámokat létrehozó elemet.

Előnyös a találmány akkor, ha a szubsztrá tűm akusztikus hullámvezetőt tartalmaz, amely magában foglalja az első és a második fokozat optikai hullámvezetőinek legalább egy tartományát.

Előnyös továbbá a találmány, ha tartalmaz egy első akusztikus hullámvezetőt, amely az első fokozat szubsztrátum részén van, és tartalmaz egy optikai hullámvezetőt, és tartalmaz egy második akusztikus hullámvezetőt, amely a szubsztrátum azon részén van, amelyik a második fokozat optikai hullámvezetőjét tartalmazza.

Előnyös a találmány akkor is, ha az akusztikai felületi hullámokat létrehozó elrendezések, legalább az egyik akusztikai hullámvezetőnél vannak úgy elhelyezve, hogy ez utóbbinak a végéhez közel vannak elhelyezve, és ezáltal van biztosítva az akusztikus hullámoknak az akusztikus hullámvezetőben történő egyidejű továbbteijedése.

Előnyös még a találmány, ha az akusztikai felületi hullámokat létrehozó elem fésűs elektródok sorozatából álló elektroakusztikus távadó, és az elektródok az akusztikus hullámvezetőre keresztirányban vannak elrendezve.

Előnyös továbbá a találmány, ha az akusztikus hullámvezető végénél hangelnyelő van elhelyezve.

Előnyös a találmány akkor is, ha a hangelnyelőt, amely az akusztikus hullámvezető azon végénél van elhelyezve, amely azzal a végével ellentétes oldalán van, ahol az akusztikai felületi hullámokat létrehozó elem van elhelyezve.

Előnyös a találmány akkor, ha az akusztikai felületi hullámokat létrehozó elem két, sorosan kapcsolt fésűs elektródokat tartalmazó elektroakusztikus távadó, amelyek egymástól előre megadott távolságra vannak elrendezve, és egy első váltakozó jelű feszültséggenerátorra van csatlakoztatva az egyik, míg a másik az előzőhöz képest 90°-kal eltolt villamos jelre van csatlakoztatva, az egyirányú akusztikai hullám létrehozásához.

Előnyös még a találmány akkor, ha az első és a második fokozatban két párhuzamos optikai hullámvezetőt tartalmaz, tartalmaz továbbá két optikai csatlakozó hullámvezetőt az első és a második fokozat között, ahol az optikai csatlakozó hullámvezető a két egymásra merőleges polarizációs jel egyikét továbbítandó polarizátort tartalmaz, és legalább az egyik polarizátor lecsengő típusú polarizációs csatolóelem.

Előnyös továbbá a találmány, ha az egyik polarizátor egy TE áteresztő polarizációs szűrő, és a megfelelő csatlakozó optikai hullámvezetőn felvitt fémrétegként van kiképezve, az első és a második fokozat között, úgy, hogy a fémréteg és az optikai hullámvezető között egy tárolóréteg is el van helyezve.

Előnyös még a találmány akkor, ha mindegyik polarizációs csatolóelem lecsengő típusú.

Előnyös a találmány akkor is, ha mindkét lecsengő típusú polarizációs csatolóelem egyenes irányú csatolást valósít meg a megfelelő jelekre.

Előnyös továbbá a találmány, ha a lecsengő típusú polarizációs csatolóelemek közül az egyik a rajta áthaladó jelekre egyenes átvitelt valósít meg, míg a másik, a rajta áthaladó jelre keresztirányú átvitelt valósít meg.

Előnyös a találmány akkor is, ha a második lecsengő típusú polarizációs csatolóelem ívelt szakasszal van a megfelelő optikai hullámvezetőhöz csatlakoztatva.

Előnyös a találmány még, ha egy második lecsengő típusú polarizációs csatolóelem egy olyan egyenes tartománnyal van ellátva, amely a csatlakozó hullámvezetővel O-tól eltérő szeget zár be.

Előnyös a találmány akkor is, ha legalább az egyik polarizátor két lecsengő típusú polarizációs csatolóelemet tartalmaz.

Előnyös még a találmány akkor is, ha mindegyik polarizátor két lecsengő típusú polarizációs csatolóelemet tartalmaz.

Előnyös még a találmány, ha a kettős fénytörésü fotoelasztikus anyag LiNbO₃.

Előnyös a találmány akkor is, ha az optikai hullámvezetők és a lecsengő típusú polarizációs csatolóelemek fotolitográfiás maszkkal vannak kialakítva, egy fémréteg megfelelő lerakódásával, majd ezt követően a fémnek a szubsztrátumba történő diffúziójával.

Előnyös a találmány még akkor, ha a fém titán.

A találmány továbbá eljárás akusztikai-optikai hullámvezető berendezés létrehozására, hullámhossz-kiválasztásra, amely eljárás során az alábbi lépéseket valósítjuk meg:

- kettős fénytörésü fotoelasztikus anyagra egy első fémnek a szubsztrátumban történő diffúziójával legalább egy akusztikus hullámvezetőt hozunk létre;

- első és második lecsengő típusú polarizációs csatolóelemet hozunk létre a szubsztrátumon úgy, hogy egy második fémet fotolitográfiás úton viszünk fel a szubsztrátumra, majd abba diffúzióval visszük be, és legalább egy optikai hullámvezetőt képezünk ki a polarizációs csatolóelemek közötti összekapcsolásra, és az optikai hullámvezető, legalább részben az akusztikus hullámvezetőt is magában foglalja;

- az optikai csatlakozó hullámvezető mentén polarizátort hozunk létre,

HU 216 560 A

- elektroakusztikus távadót hozunk létre, amely fésűs elektródokat tartalmaz legalább az akusztikus hullámvezetők egyikében, ezt egy harmadik fémnek a szubsztrátumba történő fotolitográfiás úton elvégzett lerakódásával hozzuk létre.

A találmány szerinti eljárás lényege, hogy a polarizátorok kialakítása során első és második polarizációs csatolóelemet, és csatlakozó optikai hullámvezetőket is létrehozunk, és egy harmadik, lecsengő típusú polarizációs csatolóelemet is kiképezünk.

Előnyös a találmány szerinti eljárás, ha az első, második és harmadik lecsengő típusú polarizációs csatolóelemek azonosak.

Előnyös a találmány szerinti eljárás akkor is, ha második fém fotolitografikus úton történő lerakódásával, majd ezt követő diffúziójával a szubsztrátumon első és második optikai csatlakozó hullámvezetőket hozunk létre az első és második polarizációs csatolóelem közé, az optikai hullámvezetők legalább részben az akusztikus hullámvezetőkbe helyezkednek el, polarizátorokat képezünk ki mindegyik optikai csatlakozó hullámvezető mentén.

Előnyös továbbá a találmány szerinti eljárás, ha a polarizátorokat az első és második polarizációs csatolóelemek és az optikai csatlakozó hullámvezetők gyártásával egyidejűleg hozzuk létre, és egyúttal harmadik és negyedik lecsengő típusú polarizációs csatolóelemeket is létrehozunk az első és második optikai csatlakozó hullámvezetők mentén.

Végül előnyös még a találmány szerinti eljárás, ha az első, második, harmadik és negyedik lecsengő típusú polarizációs csatolóelemek azonosak.

A találmányt a továbbiakban példakénti kiviteli alakjai segítségével, a mellékelt ábrákon mutatjuk be részletesebben.

Az 1A és 1B ábrán az ismert akusztikai-optikai szűrök egy-egy példakénti kiviteli alakja látható, a 2A és 2B ábrán szintén az ismert akusztikai-optikai szűrök egy kiviteli alakja látható, a 3A ábrán látható az ismert transzverzális mágneses, röviden TM áteresztő polarizációs szűrök átviteli görbéje a hullámhossz függvényében, a 3B ábrán szintén az ismert TM áteresztő polarizációs szűrő hullámhossz válaszgörbéje látható a hőmérséklet függvényében, a 4. ábrán a találmány szerint kialakított akusztikaioptikai szűrő egy példakénti kiviteli alakja látható, az 5. ábrán találmány szerinti szűrőben alkalmazott lecsengő típusú polarizációs csatolóelem egy példakénti kiviteli alakja látható, a 6A, 6B és 6C ábrákon a lecsengő típusú polarizációs csatolóelem leválasztási aránya látható a hullámvezető mentén, a 6A ábrán a közös hullámvezető-tartomány hosszúsága, a 6B és 6C ábrán pedig a hullámhosszúság függvényében, a 7. ábrán az egyirányú elektroakusztikus távadó blokkvázlata látható, a 8. ábrán a találmány egy további példakénti kiviteli alakja szerint kialakított akusztikai-optikai szűrő egy kiviteli alakja látható, a 9. ábrán a polarizációtól független akusztikai-optikai szűrő egy kiviteli alakja látható vázlatosan, a 10. ábrán egy TE áteresztő polarizációs szűrő hullámvezetője látható, amelyet a 9. ábrán bemutatott kiviteli alaknál alkalmazunk, all. ábrán a találmány szerint kialakított polarizáció független akusztikai-optikai szűrő, egy további példakénti kiviteli alakja látható, a 12. ábrán találmány szerint kialakított akusztikaioptikai szűrő még egy további, polarizációtól független példakénti kiviteli alakja látható, a 13. ábrán pedig a találmány még egy további példakénti kiviteli alakja szerint kialakított polarizációtól független, akusztikai-optikai szűrő látható. Hullámvezetővel egy egységet képezően kialakított akusztikai-optikai szűrő van például az US 5,381,426 számú szabadalmi leírásban ismertetve. Erre utalunk az 1B ábrán, amely az előbb említett szabadalom 3. ábrájának felel meg.

Visszatérve az 1B ábrára, az ott látható 16 szűrő

LiNbO₃-kristályt alkalmazó szubsztrátumot tartalmaz, ahol a kristály az x tengelyre 90°-ban van elvágva, és ezen szubsztrátumon egy optikai csatorna van, mint hullámvezető kiképezve, ahol a hullám terjedési iránya az y tengely irányába esik. A 19 hullámvezető a 1530< λ< 1560 hullámhosszsávban egymódusú és titán diffúzióval készült, amelynek hatásaként a lítium-niobátnak a törésmutatója a szubsztrátumban helyileg megnő, és ily módon a kívánt sávba határolja be az optikai jelet.

Az optikai 19 hullámvezető mentén egy pár akusztikai-optikai távadó van elrendezve, amely 20 akusztikai-optikai távadók fémlemezekből állnak, amelyeken 21 fésűs elektródok vannak váltakozva elrendezve, és a 19 hullámvezetőre szuperponálva. A 21 fésűs elektródok feladata, hogy a rájuk kifejtett elektromos gerjesztés hatására fellépő piezoelektromos hatás következtében akusztikai hullámokat továbbítsanak a kristályokon keresztül.

A optikai 19 hullámvezető két oldalán, két akusztikai 22 hullámvezető van elhelyezve, amelyet két 23 oldalfelület határol, ahol titán van a lítium-niobát szubsztrátumban diffundálva, annak érdekében, hogy a hanghullámoknak a terjedési sebességét ezeken a 23 oldalfelületeken a központi területen lévő 22 akusztikai hullámvezetőhöz képest megnöveljék, továbbá a hanghullámokat ezen a központi területen vezessék.

A 21 fésűs elektródok áramlási irányt tekintve, mindkét oldalán a 19 hullámvezető két végénél, egyegy 24 TE áteresztő polarizációs szűrő van elhelyezve, míg egy 25 TM áteresztő polarizációs szűrő van szintén a 19 hullámvezető mentén a két, 24 TE áteresztő polarizációs szűrővel ellátott részek között.

HU 216 560 A

A 24 TE áteresztő polarizációs szűrök dielektromos rétegből vannak kiképezve, ezek lehetnek például szilícium-oxidból, és fel vannak vive az optikai 19 hullámvezetőre, mégpedig előre megadott vastagságban, majd ezt követően fémréteggel vannak borítva. Ezek a 24 TE áteresztó polarizációs szűrök csak a TM módusú fényjeleket engedik át, amelyek a szubsztrátumkristály felületén polarizálódtak.

A 25 TM áteresztő polarizációs szűrő a 19 hullámvezető oldalán van elhelyezve, amely két protonterület, amely néhány milliméter hosszú.

A 25 TM áteresztő polarizációs szűrő a fénynek csak azokat a TM komponenseit engedi át, amelyek a szubsztrátumkristály felületére merőleges síkban lettek polarizálja.

A 25 TM áteresztő polarizációs szűrőtől adott távolságra egy 26 hangelnyelő van elhelyezve, a 21 elektródoktól adott távolságra. Ez a 26 hangelnyelő egy hangelnyelő anyagból képezett réteg, amelyet a kristály felületére viszünk fel, és amelynek szerepe, hogy a hanghullámokat elnyelje, és megakadályozza azt, hogy a továbbiakban a fényhullámokkal kölcsönhatásba lépjenek.

Rádiófrekvenciás generátor is tartozik az elrendezéshez, amely az akusztikai-optikai szüretet vezérli, ennek a generátornak a frekvenciája 170 MHz és 180 MHz között választható ahhoz, hogy az áteresztő hullámhosszsáv közepe a kívánt tarományban, 1530< λ< 1560 legyen.

Ezeknek a berendezéseknek a működése az optikai hullámvezető mentén terjedő polarizált optikai jeleknek a TE és TM és fordítva, TM és TE komponensei közötti konverzióján alapul, és ezért a hullámhosszúságuk is a megfelelő sávba esik. Az átalakítás az optikai jelek és az akusztikai jelek kölcsönhatásán alapul, amely utóbbiak a 22 akusztikai hullámvezető mentén ugyanazon irányba terjednek, mint optikai sugárzás. Az optikai jeleknek csak az a TE komponense, amely a 19 hullámvezető előtt elhelyezett 24 TE áteresztó polarizációs szűrőbe lép be, van továbbítva a 19 hullámvezető felé. A 25 TM áteresztő polarizációs szúró előtti első hullámvezető tartományban lévő hullámhosszúságok olyan sávba esnek, amelynek sávszélességét az akusztikai hullám paraméterei határozzák meg, és ezeket a hullámokat a 24 TE áteresztő polarizációs szűrő felől továbbítjuk a 25 TM áteresztó polarizációs szűró felé. Az ezen sávon kívül esó hullámhosszúságú jelek nem kerülnek átalakításra, és megtartják polarizációjukat a szubsztrátum felületi síkján. Ez utóbbi hullámhosszúságú jeleket a 25 TM áteresztő polarizációs szűrő leállítja, és csak azoknak a jeleknek a TM komponenseit engedi tovább, amelyeknek sávszélessége az adott sávszélességbe esik, és amelyeknek a polarizációját az akusztikai hullámmal kölcsönhatásba átalakította. A 25 TM áteresztó polarizációs szűrőnek a másik irányban lévő szakasza a szűrőnek a második fokozata, ahol a 22 akusztikai hullámvezetőben teijedő akusztikai hullámok, a TM módosú optikai jelekkel lépnek kölcsönhatásba. A második fokozat működése megegyezik az elsővel, csak ellentétes polarizációval. A sávszélességen belül esó hullámhosszúságokat TM áteresztő polarizációs szűró TE polarizációs jellé alakította át, és a 24 TE áteresztő polarizációs szűrő tovább engedi a 19 hullámvezető mentén. A sávszélességen kívül esó jeleket, a 24 TE áteresztő polarizációs szűrő kiszűri.

A kétfokozatú hullámvezetővel egy egységet képező polarizációtól független akusztikai-optikai szűrő, a már korábban említett F. Tian és társai által a Journal of Lightwave Technology című folyóiratban publikált cikkben van ismertetve.

Ahogyan ez a 2B ábrán látható, a berendezés bemenő jele két, TE és TM komponensekké lett átalakítva, annak a hullámhossz polarizációs szűrőnek a segítségével, amelyet a szubsztrátumon képeztünk. A polarizációs csatolóelemröl érkező két kimeneti jel két, kétfokozatú szűrőre van elvezetve, amelynek mindegyike tartalmaz a két fokozat között elhelyezett polarizátort. A két szűró egymás mellett van elhelyezve a szubsztrátumon ugyanazon akusztikai hullámvezető mentén, és a megfelelő távadók által gerjesztett akusztikai hullám ugyanabban az irányban fog teijedni, mint az optikai hullám. A kétfokozatú szűrök kimenetei végül egy polarizációs csatolóelembe vannak bevezetve. A hangelnyelő az akusztikai hullámvezető végénél abból a célból van elhelyezve, hogy a felületen maradó felületi hanghullámokat tovább csillapítsa.

A 25 TM áteresztó polarizációs szűrő protoncserével van körülbelül 1,5 mm hosszúságban, két tartományban kiképezve, amely két tartomány a hullámvezető két oldalán helyezkedik el. A protoncsere azt eredményezi, hogy a különösen nagy törésmutató növekedni fog, aminek következtében a TE komponenseket nem vezeti tovább, hanem a rétegbe diszpergálja. Ezzel szemben a TM komponensek igen kis veszteséggel tudnak a 25 TM áteresztó polarizációs szűrön áthaladni.

Tapasztalataink azt mutatták, hogy az ilyen típusú, tehát protoncserével megvalósított polarizációs szűrök azok, amelyek az akusztikai-optikai eszközök gyártását adott esetben különösen kritikussá tehetik.

A LiNbO₃-szubsztrátumon kialakított 25 TM áteresztő polarizációs szűrővel kísérleteket végeztünk, itt a szubsztrátumra egymódusú optikai hullámvezetőt formáltunk titándiffúzióval 9 óra alatt 1030 °C-on. A polarizátort úgy készítettük, hogy megfelelő maszkkal láttuk el, ezt követte a protoncsere hígított benzoesavban 2-7 órán keresztül 230-240 °C tartományba eső különböző hőmérsékleteken. Az a távolság, amely a két terület között kialakult, az optikai hullámvezető két oldalán 12- 13,5 um között változott.

A fényelnyelési arány értékei, tehát az az arány, amely a készülék kimenetén a csillapított komponensekre mérhető, ebben az esetben a TE komponensre, a teljes kimeneti teljesítményhez képest a vizsgált mintáknál -25,3 dB és -3,9 dB között volt. A továbbított polarizációs jelekre a csillapítás, ebben az esetben tehát TM komponensekre ezzel szemben rendkívül alacsony volt, egészen 1,1 dB értékig lement.

Ezt követően néhány mintát hőkezelésnek vetettünk eló 300 °C-on 15-90 percig, ezzel általánosságban el lehetett érni, hogy a fényelnyelési arány értéke - 25 dB és -20 dB közé csökkenjen, ezzel egyidejűleg azonban a TE komponensekre a csillapítás 2 dB értékre növekedett.

HU 216 560 A

Kétfokozatú akusztikai-optikai szűrök esetében, az első és a második fokozat között elhelyezett polarizátorra a fényelnyelési arány határozza meg a berendezés egészére jellemző, maradó háttérzajt. Maradó háttérzaj alatt értjük azt a maximális csillapítást, amely a készüléken történő jelátvitel során, az adatátviteli sávon kívüli hullámhosszúságra vonatkozik.

A kétfokozatú akusztikai-optikai szűrőben alkalmazott polarizációs szűrőnek a fényelnyelési aránya kisebb kell legyen, mint -20 dB, a csillapítása pedig az átvitt módusra kisebb kell legyen, mint 0,5 dB.

Kísérleteink során megfigyeltük azt is, hogy a fotolitografikus maszknak a szubsztrátumra történő elhelyezése, amellyel protoncserének kitett területet határoljuk körül, sokkal nagyobb gondossággal kell történjen, mint amilyen pontosság az akusztikai-optikai eszközök gyártása során az egyéb helyeken alkalmazott fotolitografikus maszkok elhelyezésénél szükséges. Ilyen például a hullámvezető gyártása során a titán-diffúziósrészeknek a behatárolása, a TE áteresztó polarizációs szúró, vagy pedig az elektródok elhelyezkedése. Minden olyan paraméter, amely a protoncserét, valamint az ezt követó termikus hőkezelést befolyásolja, rendkívül kritikus. Egyetlen paraméter igen kismértékű változása, adott esetben az eredő polarizációs szűrőben már olyan paramétert eredményez, amely a szabványban előírt, erre a célra alkalmazandó értékeknek már nem felel meg.

Az előzőeken túlmenően megjegyezzük még, hogy a TM áteresztő polarizációs szűrök közül néhányat, néhány órára 80 °C-nál nagyobb hőmérsékletnek tettunk ki, és ennek következtében a spektrum válaszfüggvényben igen lényeges változásokat figyelhettünk meg. A 3A ábrán az F fényelnyelési arányt mutatjuk be, ahogy az a görbe az F fényelnyelési arányt mutatja be egy adott polarizációs szúró esetében, hőkezelés előtt, a b görbe pedig a hőkezelést kővetően, azaz amikor 100 °C hatásnak tettük ki a szúrót 20 órán keresztül. Az a és b görbénél megfigyelhető, hogy a spektrumgörbe körülbelül 25 nm-rel tolódott el a nagyobb hullámhosszúságok felé, és a fényelnyelési arányban is minden egyes hullámhossznál egy adott, igen határozott több dB-es változást figyelhettünk meg. Változásokat figyelhettünk meg különböző polarizátorok esetében is, amelyeket ugyanannak a hőkezelésnek vetettünk alá, és ez a változás a spektrum válaszgörbébe 20 és 30 nm közötti eltolódásban jelentkezett.

A spektrum válaszfüggvény olyan TM áteresztő polarizációs szűröknél, amelyet protoncserével alakítottunk ki, alacsonyabb hőmérsékleten is megfigyelhető, akkor, ha hosszabbak az expozíciós idők. Mindezek azt jelentik, hogy ezeknek az alkatelemeknek az alkalmazása rendkívül kritikus.

Azon túlmenően, hogy a nagy hőmérsékletnek kitett polarizátorok esetében a spektrális válaszgörbében egy állandó változást figyelhettünk meg, a protoncserével kialakított TM áteresztő polarizációs szűrök esetében, a hőmérséklettől függő reverzibilis típusú változás is megfigyelhető a spektrális válaszfüggvényben. A 3B ábrán például a polarizátorok esetében az F fényelnyelési arány változását mutatjuk be 10 °C-on és 30 °C-on.

A spektrumgörbe ugyanazon hullámhosszon, a két hőmérsékleten 10 dB körüli változást mutat.

További megfigyelésünk volt, hogy az akusztikaioptikai szűrők gyártási eljárása során - amelyet F. Tian és társai ismertettek - maga az eljárás rendkívül hosszú és bonyolult. Ennek az az oka, hogy különleges eljárási lépéseket kell megvalósítani minden egyes polarizációs szúró gyártásánál, azaz a TM áteresztő és a TE áteresztő polarizációs szűröknél is. Ezeket a lépéseket azon túlmenően kell megtenni, amelyek az optikai hullámvezető előállításához, a csatolóelemek, a polarizációs csatolóelemek, az akusztikai hullámvezető és a távadó előállításához szükséges.

A találmány szerint kialakított kétfokozatú integrált akusztikai-optikai elrendezés egy, példakénti kiviteli alakja a 4. ábrán látható.

A 30 szubsztrátumon az alábbi alkatelemeket képeztük ki: egy optikai csatornaként kiképezett 31 hullámvezető, az egyik vége a 30 szubsztrátum pereménél van, és a feladata az, hogy az optikai bemenöj eleket fogadja, például azokat, amelyek megfelelően rácsatlakoztatott optikai szálon keresztül érkeztek. Az optikai hullámvezető másik vége a 32 polarizációs csatolóelem 1 hullámvezetőjéhez van csatlakoztatva, amely a bemenetét képezi, és egy optikai 28 hullámvezető egyik vége is a 30 szubsztrátum pereméhez illően van kiképezve, a másik vége pedig a 32 polarizációs csatolóelem bemeneti 3 hullámvezetőjéhez van csatlakoztatva. A 32 polarizációs csatolóelem másik 3 hullámvezetője 35 hullámvezetőhöz van csatlakoztatva, amely a 40 polarizációs csatolóelem 4 hullámvezetőjével, mint bemeneti hullámvezetővel van összekapcsolva. Egy 48 csatolóelem 3 hullámvezetője a 36 hullámvezetőhöz van csatlakoztatva, amely a 37 polarizációs csatolóelem 4 hullámvezetőjével van összekapcsolva. A bemeneti 2 hullámvezető az utóbb említett 37 polarizációs csatolóelemnél a 38 hullámvezető egyik végéhez van csatlakoztatva, amelynek a másik vége azután a 30 szubsztrátum pereménél végződik, lehetővé téve így az optikai jel kimenetét, például egy rácsatlakoztatott optikai szálon keresztül. Végül a 37 polarizációs csatolóelem 3 hullámvezetője 29 hullámvezetőhöz van csatlakoztatva, amely szintén a 30 szubsztrátum pereménél végződik.

A 30 szubsztrátumon még a további elemek is ki vannak képezve: 41 akusztikus hullámvezető, amely a 30 szubsztrátum azon részén van elhelyezve, amely az optikai 35 és 36 hullámvezetőket tartalmazza, és ezt a 41 akusztikus csatolóelemet két, az optikai 35 és 36 hullámvezetőnél szimmetrikusan elhelyezett 42 és 43 sáv határolja, amelyekben az akusztikus hullámok sebessége nagyobb, min a 41 akusztikus hullámvezetőben. A 41 akusztikus hullámvezető mentén egy 44 elektroakusztikus távadó is el van helyezve, amely a 35 hullámvezetőnek azon végéhez közel van elhelyezve, amely a polarizációs csatolóelemhez van csatlakoztatva, és feladata az, hogy felületi hanghullámokat hozzon létre a 41 akusztikus hullámvezetőben, tartalmaz továbbá ez a rész még egy 45 hangelnyelőt is, amely a 41 akusztikus hullámvezető mentén van elrendezve, közel ahhoz a vé7

HU 216 560 A géhez, ahol a 36 hullámvezető a 37 csatolóelemhez van csatlakoztatva, és feladata az, hogy a visszamaradó felületi hanghullámokat elnyelje. A 46 hangelnyelő szintén a 41 akusztikus hullámvezető mentén van elrendezve a 35 hullámvezetőhöz azon végénél, amely a 32 polarizációs csatolóelemhez van csatlakoztatva, és feladata az, hogy azokat a hanghullámokat nyelje el, amelyeket a 44 elektroakusztikus távadó hoz létre, és amelyek az optikai jelekkel ellentétes irányban terjednek tovább.

A bejelentő szerint már korábban gyártott akusztikaioptikai berendezéseinél a gyártási paraméterek úgy lettek kiválasztva, hogy szobahőmérsékleten az optikai hullámhosszsáv legalább 100 nm, és a középpontja 1550 nm-nél van. Ez a sávszélesség különösen alkalmas optikai adatátvitelre. A területen jártas szakember számára a megfelelő paraméterek kiválasztása ismert, különösen az optikai hullámvezetőké, a polarizációs csatolóelemeké és azok az akusztikus hullámoké, amelyek az akusztikus hullámvezetőkre vannak kialakítva, ily módon tehát szakember képes arra, hogy más hőmérsékletekre, vagy más hullámhosszsávokra, így például egy 1300 nm körüli hullámhosszsávra is megfelelő optikai adatátvitelt megvalósító elrendezést hozzon létre.

A 30 szubsztrátum LiNbO₃-kristályból készült, amely az x tengelyhez képest merőlegesen van lemetszve. A 31, 35, 36 és 38 hullámvezetők, valamint a 32, 40 és 37 polarizációs csatolóelemek 5 hullámvezetője a kristály y tengelye irányában helyezkednek el.

LiNbO₃ helyett egyéb kettős fénytörésü és fotoelasztikus anyag is használható szubsztrátumként.

Azokban a sávokban, amelyek az akusztikus hullámvezetőt határolják, az akusztikai hullámok sebességének növekedése elérhető úgy, hogy ezeket a 30 szubsztrátumban megfelelő szubsztanciákat diffundálnak.

A 41 akusztikus hullámvezető teljes hosszúsága körülbelül 30 mm, amelyet fotolitografikus maszk alkalmazásával hoztak létre, amely a 42 és 43 sávokat úgy határolta be, hogy egymástól való távolságuk 110 um legyen, magát a 41 hullámvezetőt pedig 160 nm vastagságban a behatárolt felületen titán lerakódásával hozták létre, majd ezt követően a titánt a 30 szubsztrátumban 31 órán keresztül diffundáltatták, egy olyan kemencében, amelyben a hőmérséklet 1060 °C volt. A diffúzió hatásaként az akusztikus hullám sebessége körülbelül 0,3%-kal növekedett, ily módon tehát, a 42 és 43 sávok következtében az akusztikus hullámok megfelelően behatárolásra kerültek a 41 akusztikus hullámvezető mentén. A 41 akusztikus hullámvezető egymodusú hullámvezető akusztikus hullámokra. A csillapítási tényezője akusztikus hullámokra körülbelül 0,1 dB/cm.

A 32, 37 és 40 polarizációs csatolóelemek a 30 szubsztrátumba diffúzióval vihetők be, olyan szubsztancia diffúziójával, amely a törésmutatót növeli. Az optikai hullámvezetők és polarizációs csatolóelemek általában fotolitografikus maszk alkalmazásával készíthetők, amikor is a 30 szubsztrátumra 105 nm vastagságban titánt viszünk, majd ezt kővetően diffúziónak vetjük alá 9 órán keresztül 1030 °C hőmérsékleten.

Az optikai hullámvezetőknél a fotolitografikus maszk nyílása 7 pm szélességű volt.

Az adatátviteli vizsgálatok nagyszámú, ilyen típusú egyenes hullámvezető esetén azt mutatták, hogy a csillapítás körülbelül 0,03 dB/cm TM komponensek esetében, és 0,07 dB/cm a TE komponensekre.

A 32, 37 és 40 polarizációs csatolóelemek lecsengő típusú csatolóelemek sík szubsztrátumon.

Lecsengő típusú csatolóelem alatt olyan eszközöket értünk, amelyek két optikai hullámvezetőt tartalmaznak, amelyek a csatolóelem legalább egy szakaszán olyan közel vannak egymáshoz, hogy mindegyik hullámvezető a másik hullámvezetőben teijedö sugárzás lecsengő hullámtartományán belül helyezkedik el, ily módon tehát biztosítható a két hullámvezető sugárzása közötti csatolás, és az optikai telj esitményátvitel egyiktől a másik felé.

A találmány szerinti kiviteli alaknál a 32, 37 és 40 polarizációs csatolóelemek LiNbO₃-szubsztrátűmön vannak kiképezve önmagában ismert módon úgy, ahogy például A. Neyer publikálta az Applied Physics Letters 55. kötetében 1989. szeptember 4-én a 10. számban a 927-929. oldalakon.

A lecsengő típusú 32, 37, 40 polarizációs csatolóelemek, amelyeket a találmány szerinti eszközökben is alkalmazunk, az 5. ábrán bemutatott kiviteli alak szerint vannak kiképezve. Az 5. ábrán látható kiviteli alaknál megfigyelhető, hogy a 32, 37, 40 polarizációs csatolóelem két Le hosszúságú két, egymodusú 5 hullámvezetőt tartalmaz, amelyek egymástól C távolságra vannak párhuzamosan elhelyezve, és amelyek az egymodusú 1, 2, 4 és 3 hullámvezetőkhöz vannak csatlakoztatva. Az 5 hullámvezetők két külső pereme közötti távolság D. Az 1-5 hullámvezetők szélessége ugyanaz, mint a 31, 35, 36, 38 hullámvezetőké. Ugyancsak megegyezik az a Θ szeg is, amelyet az 1 és 4, illetve a 2 és 3 hullámvezetők egymással bezárnak, valamint az a maximális távolság is, amelyet az ábrán A, illetve B-vei jelöltünk, ahol az A távolság az 1 és 4 hullámvezetők, míg a B távolság a 2 és 3 hullámvezető középpontjai közötti távolság. Az 5. ábrán az E távolság a 32, 37,40 polarizációs csatolóelem teljes hosszúságát jelöli.

A C távolságot úgy kell megválasztani, hogy az elegendően kicsi legyen ahhoz, hogy a két, 5 hullámvezető közötti sugárzás csatolását lehetővé tegye. Adott esetben a C értéke akár 0 is lehet. Ebben az esetben a két párhuzamos 5 hullámvezetőt egyetlen kétmódusú 5 hullámvezetővel helyettesítjük, amelynek a szélessége D. A továbbiakban a példakénti kiviteli alakot arra az esetre ismertetjük, amikor a C= 0, természetesen szakember számára a megvalósítás akkor sem jelent gondot, ha C> 0.

A lecsengő típusú 32, 37, 40 polarizációs csatolóelemek működése a kővetkező. Az egymodusú optikai jel, amely például az 1 hullámvezetőn keresztül van az 5 hullámvezetőhöz továbbítva, az 5 hullámvezetőben geqeszti az alap szimmetrikus módust és az elsőrendű aszimmetrikus módust. A kétmodulú 5 hullámvezető mentén az effektív törésmutató egyrészt, a két módusra különböző, másrészt pedig különböző a TE és a TM polarizációra is. A két módus interferencia az 5 hullámvezető mentén növekvő fáziskülönbséggel (ΔΦ_ΤΕ és ΔΦ_ΤΜ) megy végbe a TE és TM komponenseken, ily módon az optikai teljesítményben egy lebegést hoz létre, amelynek időtartama

HU 216 560 A függ a polarizációtól. Az 5 hullámvezető kimeneténél a két polarizációs komponens két egymódusú 2 és 3 hullámvezető mentén választható szét akkor, ha az 5 hullámvezető megfelelő L_c hosszúságú, és a paraméterek pedig valóban a megfelelő törésmutatók.

A találmány szerinti példakénti kiviteli alaknál a lecsengő hullámú 32, 37, és 40 polarizációs csatolóelemeket a következő paraméterekkel alakítottuk ki:

C= Opm

D= 14pm

E= 5mm

0=0,55°.

A TE és TM komponensek megfelelő leválasztása érdekében úgy kell kialakítani a berendezést, hogy az A és B értéke legalább 30 pm legyen, abban az esetben, ha a 32, 37 és 40 polarizációs csatolóelemnek a fenti paraméterei vannak.

A találmány szerinti 32,40 és 37 polarizációs csatolóelemeknél A és B távolsága 30 pm volt.

Az optikai 35, 36 hullámvezetők és a 42, illetve 43 sávok közötti távolság is a hang sebességénél nagyobb sebesség esetére, egy adott minimális távolságnál nagyobb kell legyen. Ez a távolság a 35 és 36 hullámvezetők anyagának optikai paramétereitől, valamint a méreteitől függenek. Abban az esetben, ha a 30 szubsztrátum és az optikai 35 és 36 hullámvezetők hasonlóak azokhoz, amelyet korábbiakban is gyártottunk, úgy ez a távolság legalább 35 pm legyen, előnyös azonban, a legalább 40 pm, ekkor ugyanis elkerülhetők azok az optikaijelveszteségek, amelyek abból fakadnak, hogy az optikai jelek egy részét a 42 és 43 sávokhoz csatlakoztatjuk, amelyek a titándiffúzió következtében nagyobb optikai törésmutatóval rendelkezik, mint a 30 szubsztrátum.

A 32 polarizációs csatolóelem bemeneti 2 hullámvezetője és a 40 polarizációs csatolóelem 2 hullámvezetője olyan hosszúságúra van kiképezve, amely hosszabb, mint az egyéb vételi hullámvezetők hosszúsága. A sugárzás ezekről a hullámvezetőkről a 42 sávon keresztül terjed, korlátozva így az akusztikai hullámvezetőt, amelynek a törésmutatója nagyobb, mint a 30 szubsztrátum törésmutatója, és a hullám a 42 sávból diffúzióval lép ki a sáv felületéről, vagy pedig Fresnelveszteségként a 42 sáv végénél. Annak érdekében, hogy a 2 hullámvezetők mentén terjedő sugárzás elnyelését javítsuk, a példakénti kiviteli alaknál 51 fény elnyelőket alkalmazunk úgy például, hogy egy fémréteget helyezünk el a megfelelő 2 hullámvezetők mentén, 3-4 mm hosszúságban. Az 51 fényelnyelő ugyanazon eljárás során állítható elő, amelynek során a 44 és 47 elektroakusztikai távadókat is elhelyezzük.

Annak érdekében, hogy az L_c hosszúság optimális értékét meg lehessen állapítani, a lecsengő típusú 32, 40 és 37 polarizációs csatolóelemek esetében kísérleteket végeztünk, amelynek eredményét a 6A ábrán mutatjuk be.

A 6A ábrán a 61 görbe az SR leválasztást arányt mutatja L_c függvényében a TM komponensekre, míg a 62 görbe mutatja a TE komponensekre mutatja az SR leválasztást arányt, a vízszintes tengelyen pedig az L_c hosszúság látható pm-ben.

Az 5. ábrán bemutatott kiviteli alaknak megfelelően többféle kísérletet végeztünk, ahol az L_c hosszúságot 140 és 500 pm között állítottuk be. A 6A ábrán erre a tartományra mutatjuk be a leválasztást arányt.

A 6A ábrán látható, hogy a mért SR leválasztást arány, amely dB-ben van a függőleges tengelyen feltüntetve, az alábbi képlet szerint számítható ki:

SR_X= log(P_x4 / P_x-2) ahol

P_x! - az x (TE vagy TM) kimeneti teljesítmény polarizációja a hullámvezető például a 2 hullámvezető egyik kimenetéről; míg a

Ρχ,χ,2 - az a kimeneti teljesítmény x polarizációra, amely a hullámvezető, itt például a 3 hullámvezető másik kimenetén érzékelhető.

A 6A ábrán látható, hogy a 61,62 görbék periodikus változást mutatnak az L_c függvényében. A két TE és TM polarizációra azonban eltérőek a periódus idők.

A nagy leválasztást arány, amelyet egy adott polarizációban abszolút értékkel fejezünk ki, az adott komponens szinte teljes leválasztásának felel meg a két kimeneti pont felé. A leválasztást arány pozitív értéke az eszközön olyan egyenes átvitelnek tekinthető, amelynek során a jel teljes egészében az azon az oldalon elhelyezkedő kimeneti hullámvezetőhöz jut, amely oldalon a középvonalhoz viszonyítva bemeneti hullámvezető is helyezkedik el. Ez azt jelenti az összes ábra viszonylatában, hogy a 2 hullámvezető esetében teljes egészében itt jut ki a jel, ha bemenetként az 1 hullámvezetőt tekintjük. A leválasztást arány negatív értéke keresztirányú átvitelnek felel meg, ez gyakorlatilag azt jelenti, hogy a bemenöjel azon a kimeneti hullámvezetőn fog kilépni, amely a bemeneti hullámvezetőhöz képest az 5 hullámvezető középvonalára szimmetrikusan helyezkedik el. Ez tehát azt jelenti, hogy ha a 3 hullámvezető a bemenet, a 3 hullámvezetőn fog távozni a jel akkor, ha a jelbemenet az 5. ábrát tekintve az 1 hullámvezető felől történt.

A 61 görbe, amely a TM polarizációnak felel meg, esetében a reprodukálható maximális érték L_c hosszúság vonatkozásában körülbelül 180 pm-nél van, ez felel meg tehát az egyenes átvitelnek.

A 62 görbe esetében, amely a TE polarizációra vonatkozik, ezzel ellentétben a reprodukálható minimális érték, amely a keresztirányú átvitelnek felel meg, esetében az L_c értékére 200 pm adódik.

Az L_c hosszúság optimális értéke ott van, ahol abszolút értékben A a leválasztást arány, egyidejűleg mindkét fajta polarizációra úgy, hogy az egyik polarizáció esetében a teljes átvitel valósítható meg, míg a másik polarizáció esetében a keresztátvitel.

A fenti megfontolások figyelembevételével az L_c= 180 pm értéket választottuk a csillapodó lecsengő típusú csatolóelemként a találmány szerinti berendezésben. Ez az érték biztosítja a TM komponensek esetében a körülbelül 20 dB értékű leválasztást arányt, és a TE komponensekre is a körülbelül 20 dB-es arányt úgy, hogy a TM komponens esetében az egyenes átvitel valósul meg, a TE komponens esetében pedig a keresztátvitel. A fenti kiviteli alak esetében a mért csillapítás a

HU 216 560 A

TM komponensekre körülbelül 0,4 dB volt, míg a TE komponens esetére körülbelül 0,5 dB volt.

A 6B és 6C ábrákon SR leválasztást arány látható a hullámhosszúság függvényében olyan lecsengő polarizációs csatolóelemekre, ahol az L_c= 140 μιη. A 6B ábrán látható a leválasztást arány a TM polarizáció esetére, míg a 6C ábrán a TE polarizáció esetére.

Ha a 4. ábrán bemutatott kiviteli alakoknál a 32 és 37 polarizációs csatolóelemek úgy vannak csatlakoztatva, hogy a keresztátvitelt is felhasználják, akkor amikor TE áteresztő polarizációs szűrőként működnek. A 40 polarizációs csatolóelem az egyenes átvitelre van használva, és ez mint TM áteresztő polarizációs szűrő működik.

A 4. ábrán, illetve a 7. ábrán látható 44 elektroakusztikus távadó megfelelő frekvenciájú villamos jelből kiindulva akusztikus hullámokat hoz létre, amely a 41 akusztikus csatolóelemen belül terjed tovább. Abban az esetben, ha a 30 szubsztrátum piezoelektromos anyagból van, például LiNbO₃, úgy a 44 elektroakusztikus távadó előnyösen olyan fésűs elektródokként van kiképezve, amelyek a 30 szubsztrátumon vannak elhelyezve. Ha a 30 szubsztrátum nempiezoelektromos anyagból van, úgy a fésűs elektródok piezoelektromos anyagból kialakítva külön helyezhetők el azután a 30 szubsztrátumra.

Az US 5,002,349 lajstromszámú szabadalmi leírás ír arról, hogy ha a szubsztrátum LiNbO₃-ból van kialakítva, úgy a 44 elektroakusztikus távadó úgy helyezhető el, hogy az y tengellyel körülbelül 5°-os szöget záijon be.

A bejelentő szerint kialakított akusztikai-optikai berendezésekben a 44 elektroakusztikus távadók általában három pár fésűs elektródot tartalmaznak, amelyeknek a periodicitása 21,6 μιη, amely LiNbO₃ esetében olyan hullámhosszúság-értéknek felel meg, amely felületi hanghullám és a frekvenciája körülbelül 173,5 MHz. Ez a frekvencia szükséges a TE< ...> TM konverzióhoz 1550 nm-es hullámhosszúságú optikai hullámok esetére. Nyilvánvaló az is, hogy ha az elektródok periodicitását változtatjuk, úgy lehet olyan 44 elektroakusztikus távadókat is készíteni, amely más hullámhosszsávokban működő akusztikai-optikai berendezésekben alkalmazhatók.

A fésűs elektródok kialakíthatók úgy is például, hogy fém, például alumíniumréteget fektetünk le, például 500 nm vastagságban a 30 szubsztrátumra. Megfigyeltük azt is, hogy ha egy közbeeső Y₂O₃-réteget is elhelyezünk, úgy az elősegíti azt, hogy az alatta lévő optikai hullámvezetőben a veszteségek csökkenjenek. Egészen pontosan elhanyagolható mértékű veszteség érhető el olyan közbeeső réteggel, amelynek vastagsága 100 nm körül van. Közbeeső rétegként különböző anyagok, például SiO₂ vagy A1₂O₃ használhatók, amelyek vastagságát úgy kell megválasztanunk, hogy az alsó optikai vezetőkben úgy legyen minimális veszteség, hogy a szubsztrátumban akusztikai hullámok gerjedése ne sérüljön.

Az akusztikai-optikai szerkezetek 1500 nm vagy 1600 nm hullámhosszúságokra hangolhatok, azaz az 1550 nm-es középhullám-hosszúságtól 50 nm távolságra lehet mindkét irányban elhangolni. Ehhez a fésűs elektródokat körülbelül 100 mW teljesítménnyel kell megtáplálni, ellentétben azzal az 50 mW-tal, amelyre akkor van szükség, ha a közép hullámhosszon működik a rendszer.

A találmány szerinti akusztikai-optikai eszköz gyártása során lényegesen egyszerűbben tudunk eljárni, mint az ismert hasonló szerkezetek gyártás során. Mivel a TM áteresztő polarizációs szűrő egy hullámvezetős polarizációs csatolóelem, így ugyanazon gyártási lépés során kialakítható és beírható a 30 szubsztrátumba, amikor a többi polarizációs csatolóelemet és az optikai hullámvezetőket készítik.

Akusztikai-optikai eszkazckre a beiktatási veszteség értéke 2,5 dB és 3,5 dB között került meghatározásra olyan jelekre, amelyeknek TE polarizációja van. A csillapítás úgy értendő, hogy az optikai jel, amely TE polarizációval rendelkezik, olyan hullámhosszúságú, amelynek a hullámhosszúsága a sávszélesség közepén van.

Ha a bemenet és kimeneti csillapításokat úgy tekintjük, mint annak eredményét, amely azáltal jön létre, hogy a két optikai szál közötti csatoláshoz hullámvezető szükséges, és a csatoláshoz akusztikai-optikai átalakítókra is szükség van, a beiktatási veszteség TE polarizáció esetén 4,0 dB és 5,0 dB között szokott lenni.

A fél maximális sávszélességet 1,2 nm és 2,0 nm között határozták meg.

A sávszélességoldal hurokszélessége úgy van meghatározva, hogy a központi adatátvitel csúcshoz képesti átvitel legalább 20 dB-lel csökkenjen. A legkedvezőbb eset az, amikor a hurokszélességnél a csökkenés 25 dB.

A fennmaradó háttérzaj, azoknak a jeleknek a csillapítása, amelyeknek hullámhosszúsága sávszélességen kívül esik, alacsonyabb, mint 25 dB.

A fent ismertetett akusztikai-optikai berendezés hullámhosszvezérelt szűrőknél alkalmazhat adott polarizációjú jelekhez. Különösen jól alkalmazható, mint hullámhossz-szelektív szűrő lézerüregben, amely adott esetben egy aktív optikai szál is lehet.

Különösen előnyösen alkalmazható a találmány szerinti akusztikai-optikai eszköz akkor, ha az első és a második fokozatok hosszúságait megfelelően választjuk meg úgy, hogy a hosszúságuk aránya 1: 1.6. Ily módon ugyanis a spektrumválaszgörbének a minimumai az első fokozathoz képest koincidenciába kerülnek a második fokozati spektrális válaszgörbe hullámszélességével, ily módon a teljes spektrális válaszgörbe oldalszélessége az akusztikai-optikai eszközben nagymértékben tovább csillapodik.

Egy teljes TE —> TM —> TE konverziót különböző hosszúságú kétfokozatú rendszerrel megvalósítva szükség van arra, hogy az első fokozatban az akusztikai teljesítmény nagyobb legyen, mint a második fokozatban lévő akusztikus teljesítmény, mitöbb ez a különbség legalább 4 dB legyen.

A fentiek úgy érhetők el, hogy a második fokozatban az akusztikus teljesítményt egy hangelnyelővel csillapítsuk, amely az akusztikus hullámvezető mentén van elhelyezve, az első és a második fokozat között, és ez például mikrolitográfiás eljárással van kialakítva.

Az elsőként ismertetett akusztikai-optikai eszköz kialakítható még úgy is, hogy egy 46 hangelnyelőt helye10

HU 216 560 A zünk el a 41 akusztikus hullámvezető mentén, közel a hullámvezetőnek ahhoz a végéhez, amelyre a 40 polarizációs csatolóelem van elhelyezve, és ennek a 46 hangelnyelőnek az a szerepe, hogy a maradó felületi hanghullámokat elnyelje. Egy második 47 elektroakusztikus távadó is el van helyezve a 41 akusztikus hullámvezető mentén a 36 hullámvezető azon végénél, amely a 40 polarizációs csatolóelemmel kapcsolódik, és az a szerepe, hogy felületi hanghullámokat hozzon létre a 41 akusztikus hullámvezetőben. Egy további 49 hangelnyelő található még meg a 41 hullámvezető mentén a hullámvezetőnek azon végéhez közel, amely a 40 polarizációs csatolóelemmel van összekapcsolva, ennek pedig az a szerepe, hogy azokat az akusztikus hullámokat, amelyeket a 47 elektroakusztikus távadó létrehoz, és amelyek az optikai jelekkel ellentétes irányba tejednek, elnyelje.

Ily módon tehát azok a felületi akusztikus hullámok, amelyek az első és második fokozatba létrejönnek, egymástól függetlenül vannak létrehozva. Ily módon az akusztikus teljesítmény a két fokozatban különböző lehet, és ezzel lehet az akusztikai-optikai berendezés spektrális paramétereit optimalizálni.

Azáltal, hogy a két fokozatban a felületi akusztikus hullámoknak a vezérlésre egymástól függetlenül történik, lehetőség van arra is, hogy a két fokozatban a sávszélességek közepét egymástól kissé eltolva válasszuk meg. Ezáltal az egész berendezéssel szélesebb sávszélességet tudunk megvalósítani.

Végül megjegyezzük, hogy a két fokozat egymástól független meghajtása lehetővé teszi annak az időnek a csökkentését, amely az elektroakusztikus eszköz hangolásához szükséges, ezáltal gyakorlatilag a hangolási idó felére csökkenthető. Az az idó, amelynek során az akusztikus hullámok a kétfokozatú berendezésen áthaladnak alacsonyabb, mint az az idó, amely ahhoz szükséges, hogy a teljes akusztikus hullámvezetőn továbbhaladjanak és abban az esetben, hogyha a két fokozatnak ugyanaz a hosszúsága, akkor ez az érték csak a fele lesz. Ha akusztikus-optikai eszközt használunk hullámhosszosztásos multiplex adatátviteli rendszerben sokcsatornás elrendezésnél a szűréshez, úgy azáltal, hogy a hangolási idő rövidebb lesz, az az előny is tapasztalható, hogy maga a rendszer gyorsabban rekonfigurálható.

Egy további lehetőség a hangelnyelő alkalmazása, amely itt a 46 és 49 hangelnyelőket jelenti, amelyeknek szerepe, hogy az optikai jelekkel szemben haladó felületi hanghullámokat elnyeljék. Ezek a 46 és 49 hangelnyelők lényegében egyirányú elektroakusztikus távadók, ellentétben a korábbi kiviteli alaknál alkalmazott 44 és adott esetben 47 elektroakusztikus távadókkal. Az ilyen típusú átalakítókra találhatunk ismertetést J. H. Collins és társai által írt cikkben, amelynek címe: „Egyirányú felületi hullám távadók”, amely a Proceedings of the IEEE-ben lett publikálva a Proceedings Letters 1969. májusi számában a 833- 835. oldalon.

A 7. ábrán két sorba kapcsolt fésűs elektródokból álló 44’ és 44” elektroakusztikus távadók láthatók, amelyek a 30 szubsztrátumon vannak kiképezve egymástól (1/4 + η) · λ_Α távolságra, ahol λ_Α az akusztikus hullám hosszúsága, n pedig a fésűs elektródok száma. A 44’ és 44” elektroakusztikus távadók 90°-kal eltolt villamos jelekkel vannak meghajtva. Az ábrán látható egy 71 generátor, amely rádiófrekvenciás jeleket hoz létre, és kimenete a 44’ elektroakusztikus távadóra van csatlakoztatva, míg ugyanez a jel 90°-kal eltolva, amelyet egy 72 késleltető áramkör valósít meg, van a 44” elektroakusztikus távadó elektródjaira elvezetve.

Ez az elrendezés a 30 szubsztrátum felületén a 44’ elektroakusztikus távadó elektródjaitól a 44” elektroakusztikus távadó elektródjai felé haladó felületen keletkező akusztikus hullámok destruktív interferenciáját hozza létre. A 44” elektroakusztikus távadó elektródjaitól a 44’ elektroakusztikus távadó elektródjai felé haladó irányban ezzel ellentétben egy konstruktív interferenciajön létre, és a szubsztrátum felületén 73 akusztikai hullámokjönnek létre.

Az egyirányú 44’ és 44” elektroakusztikus távadók alkalmazása lehetővé teszi, hogy a korábbi ábrán bemutatott 46 és adott esetben 49 hangelnyelőket elhagyjuk, ily módon a 30 szubsztrátum felületének a fölösleges melegedése elkerülhető, amely melegedés annak következtében alakul ki, hogy rajta hangenergia disszipálódik. Az elektroakusztikus konverzió hatásfokának a kétszerezésével a rádiófrekvenciás jelgenerátor kisebb teljesítménnyel működtethető.

Egy hullámhosszintegrált akusztikai eszköz egy további kiviteli alakja a 8. ábrán látható.

Ezen kiviteli alak szerint az optikai hullámvezetők és a csillapodó típusú polarizációs csatolóelemek a hullámvezetőben megegyeznek a 4. ábrán bemutatott kiviteli alakkal, és lényegében ugyanúgy is vannak elrendezve a 30 szubsztrátumon.

A 8. ábrán látható kiviteli alaknál az optikai 34 és 36 hullámvezetők a 30 szubsztrátumnak azon a részén találhatók meg, amelyek az akusztikus 81 és 83 hullámvezetőkön belül helyezkednek el.

A 44 és 47 elektroakusztikus távadók felületi akusztikus hullámokat hoznak létre, amelyek az egymás mellett elhelyezett két akusztikus 82 és 84 hullámvezetőn terjednek tovább, amelyek a 81 és 83 hullámvezetőkkel szemben helyezkednek el és ily módon képeznek akusztikus csatolóelemeket.

A fenti akusztikus 81- 84 hullámvezetös csatolóelemek hasonló módon működnek, mint az optikai hullámvezetös csatolóelemek, van egy középső részük, ahol az akusztikus hullámvezetők egymáshoz közel vannak, és ahol a felületi akusztikus hullámok az egyik hullámvezetőtől a másik felé tudnak terjedni.

Az ismert megoldások közül ilyen jellegű megoldás van például az Electronics Letters 28. kötete 11. számában a 979-980. oldalon ismertetve. Ezek a csatolóelemek úgy vannak kialakítva, hogy a felületi hanghullámok profilját erősítik a 81 és 83 hullámvezetők mentén, a maximum ezen hullámvezetők középső tartományában van, a két minimuma pedig a végeiknél. Azok az optikai jelek, amelyek az optikai 35 és 36 hullámvezetőkön terjednek, a növekvő intenzitású akusztikai hullámmal az útvonal első részében úgy hatnak, hogy az adatátvite11

HU 216 560 A li útvonal első felében az intenzitás nőni fog, míg az útvonal másik felében az intenzitás csökken.

Az akusztikus 82 és 84 hullámvezetők mindkét végén hangelnyelők vannak elhelyezve, amelyek a maradó felületi akusztikus hullámokat és az optikai jellel szemben teijedö hullámokat csillapítják. Ennél az elrendezésnél az akusztikus energia disszipációja következtében fellépő felületi melegedés a szubsztrátum azon részére korlátozódik, ahol az optikai hullámvezetők nincsenek elhelyezve, és ily módon az egész berendezés működése szempontjából nem is jelentenek problémát.

A találmány szerinti megoldás ezen példakénti kiviteli alakjánál akialakított akusztikai-optikai eszköznek a spektrális válaszgörbéjénél az oldalágaknál a csillapítás nagyobb, mint a 4. ábrán bemutatott kiviteli alaknál.

Kétfokozatú polarizációtól független akusztikai-optikai eszköz találmány szerinti kiviteli alakja látható a 9. ábrán.

A 9. ábrán bemutatott kiviteli alaknál a 30 szubsztrátumon az alábbi alkatrészek találhatók: egy csatornához kiképezett optikai 31 hullámvezető, amelynek egyik vége a 30 szubsztrátum pereménél helyezkedik el, és a készülékbe bejovöoptikai jelek fogadására van kiképezve, amely ezen végéhez csatlakoztatott optikai szál felöl jön például. A 31 hullámvezető másik vége a 32 polarizációs csatolóelem bemeneti 1 hullámvezetőjéhez van csatlakoztatva. Az optikai 28 hullámvezető egyik vége a 30 szubsztrátum szélénél van, és ezenkívül hozzá van csatlakoztatva a 32 polarizációs csatolóelem 4 hullámvezetőjéhez. A 2 hullámvezető, amely a 32 polarizációs csatolóelem részét képezi, a 37 polarizációs csatolóelem 1 hullámvezetőjére van csatlakoztatva, mégpedig egy 33 hullámvezetőn egy 9 TE áteresztő polarizációs szűrön és egy 34 hullámvezetőn keresztül. A 32 polarizációs csatolóelem 39 hullámvezetője egy 35 hullámvezetőn keresztül van egy, a 40 polarizációs csatolóelem hullámvezetőjére csatlakoztatva. A 40 polarizációs csatolóelem 2 hullámvezetője egy 36 hullámvezetőn keresztül van a 37 polarizációs csatolóelem 4 hullámvezetőjével összekapcsolva. A 37 polarizációs csatolóelem hullámvezetője egy 38 hullámvezetőn keresztül van a 30 szubsztrátum széléhez elvezetve, lehetővé téve így az optikai jelek továbbjutását. Ez tehát egy optikaijel-kimenet olyan megfelelő csatolóelemeken keresztül, amelyek ehhez csatlakoztatva például egy optikai szálra vannak elvezetve. A 37 polarizációs csatolóelem 3 hullámvezetője végül egy 29 hullámvezetőn keresztül van a 30 szubsztrátum széléhez elvezetve.

A 30 szubsztrátumon ezenkívül még a kővetkező elemek találhatók: 41 akusztikus hullámvezető, amely a 30 szubsztrátum azon részén van kiképezve, amely a 33, 34, 35 és 36 hullámvezetőket foglalja magában és két, 42 és 43 sáv határolja, ahol az akusztikus hullámok sebessége nagyobb, mint a 41 akusztikus hullámvezetőben. Megtalálható még két egyirányú 44’ és 44” elektroakusztikus távadó, amelyek a 41 akusztikus hullámvezető mentén vannak elhelyezve, a 33 és 35 hullámvezetők azon végei közelében, amelyek a 32 polarizációs csatolóelemhez vannak csatlakoztatva, és feladatuk az, hogy a 41 akusztikus hullámvezetőben felületi akusztikus hullámokat hozzanak létre. A 41 akusztikus hullámvezető mentén 45 hangelnyelő van elhelyezve, ahol a 34 és 36 hullámvezetők a 37 polarizációs csatolóelemhez vannak csatlakoztatva, és feladatuk, hogy a maradó felületi hanghullámokat elnyeljék.

A bejelentő által kidolgozott polarizáció független akusztikai-optikai eszközöknél ugyanazokat alakokat alkalmaztuk, és ugyanazokat a konstrukciós paramétereket választottuk meg, mint amelyet a 4. ábrán bemutatott akusztikai-optikai berendezésnél is használtunk.

Természetesen különböző anyagok választhatók a kettős fénytörésü anyagok közül és a fotoelasztikus anyagok közül, és különböző paraméterek is megválaszthatok, ezek szakember számára nyilvánvalóak, itt mindenkor a berendezés optimalizálása szükséges a különböző működési paraméterek, valamint a hullámhossz sávok vonatkozásában.

A 30 szubsztrátum célszerűen LiNbO₃-kristály, amely az x tengelyére 90°ra van vágva. A 31, 34, 35, 36, 38 hullámvezetők, valamint a 32, 40 és 37 polarizációs csatolóelemek 5 hullámvezetője a kristály y-tengelye irányába van kiképezve.

Az akusztikus hullámvezetők, optikai hullámvezetők és polarizációs csatolóelemek lényegében a titánlerakódással, valamint ezt követő diffúzióval a 30 szubsztrátumban vannak kiképezve. A méretük és a gyártási módjuk ugyanaz, mint a 4. ábrán bemutatott kiviteli alaknál.

A 33, 35 és a 34, 36 optikai hullámvezetőket egymástól minimális távolságra külön kell választani annak érdekében, hogy a rajtuk keresztül terjedő hullámok lecsengő részének a szuperpozícióját a szomszédos hullámvezetőn el lehessen kerülni, és el lehessen kerülni a hullámvezetők közötti jeleknek az interferenciáját.

Ezt a távolság szakember önmagában ismert módon az optikai paraméterek és az anyag függvényében, valamint a hullámvezető méretétől függően ki tudja választani. Abban az esetben, ha a szubsztrátum és az optikai hullámvezetők azonosak azzal, amelyet már a korábbiakban is gyártottunk és ismertettünk, ez a minimális távolság 40 pm körüli. Nagyobb távolság is választható az optikai hullámvezetők esetében akkor, ha biztosítjuk azt a követelményt, hogy a hullámvezetőknek maximális akusztikai intenzitása azon a területen legyen, amely az akusztikus hullámvezető középvonala közelében fekszik.

A 33, 34 hullámvezetők és a 42 sáv közötti távolság, és ennek megfelelően a 35 és 36 hullámvezetők, és 43 sáv közötti távolság nagyobb sebességű akusztikus hullámok esetén nagyobb lehet, mint az a minimális távolság, amely az anyagok optikai paramétereitől és a 33- 36 hullámvezetők méreteitől függ. Abban az esetben, amikor a 30 szubsztrátum és az optikai 33- 36 hullámvezetők ugyanolyan anyagból vannak, mint amelyet már a korábbiakban is ismertettünk, ez a távolság legalább 35 pm, előnyösen azonban 40 pm kell legyen annak érdekében, hogy azokat az optikai veszteségeket elkerüljük, amelyek abból származnak, hogy a 42 és 43 sávokhoz optikai jelek jutnak el a titándiffúzió következtében, és a 42 és 43 sávoknak az optikai törésmutatója ily módon nagyobb lesz, mint a szubsztrátumé.

HU 216 560 A

A találmány szerinti megoldásnál a 32 polarizációs csatolóelemnél A, a 40 polarizációs csatolóelemnél A és B, míg a 37 polarizációs csatolóelemnél a B értéke 30 pm volt. A 32 polarizációs csatolóelemnél és a 37 polarizációs csatolóelemnél B értéke 30 pm volt.

A 40 polarizációs csatolóelem 3 hullámvezetője hosszabbra van kiképezve, mint ugyanezen 40 polarizációs csatolóelem többi 1, 2, és 4 hullámvezetője. A 3 hullámvezetőről a sugárzás a 43 sávba terjed tovább, amely az akusztikus hullámvezető egyik határolóeleme, majd a 43 sávról a sáv felületéről történő diffúzióval vagy Fresnel veszteség következtében lép ki a sáv másik végénél.

A hullámvezető mentén teqedö sugárzás abszorpciójának a javítása érdekében egy 51 fényelnyelö van a sávban a 3 hullámvezető végénél elhelyezve, amely lehet például a 3 hullámvezetőn kiképezett fémréteg, amelynek hosszúsága 3 vagy 4 mm. Ez az 51 fényelnyelö ugyanazon technológiai lépés során alakítható ki, amikor az elektroakusztikus távadót kialakítjuk.

A 39 TE áteresztő polarizációs szűrő ismert elvek alapján készült, ahogyan erre már utaltunk az F. Tian és társai által írt cikkre, és metszetben a 10. ábrán mutatjuk be. A 39 TE áteresztő polarizációs szűrő tartalmaz egy körülbelül 1,5 mm hosszú, egymódusú 101 optikai hullámvezetőt, amely hasonló típusú, mint a korábbiakban ismertetett hullámvezetők, és amely egyidejűleg készült a többi hullámvezetővel és a polarizációs csatolóelemekkel, és erre a 101 optikai hullámvezetőre egy 102 tárolóréteg van 17 nm vastagságban felvive, amelynek anyag SiO₂, majd egy 103 alumíniumréteg 100 nm vastagságban, körülbelül 30 pm szélességben. A 39 TE áteresztő polarizációs szűrő fényelnyelési aránya 25 dB-nél nagyobb, és a TE komponenst 0,5 dB-nél kisebb csillapítással továbbítja. A 39 TE áteresztő polarizációs szűrő arra a hullámhosszsávra van optimalizálva, amely az 1550 nm középhullám-hosszúságúság sávszélességének felel meg. Szakember számára nyilvánvaló, hogy egy ilyen, a 10. ábrán bemutatott 39 TE áteresztő polarizációs szűrő egyéb hullámhosszúságokra is megvalósítható oly módon, hogy a konstrukciós paramétereket, elsődlegesen a szélességet vagy a 102 tárolóréteg anyagát változtatja.

Az egyirányú elektroakusztikus távadó a találmány szerinti egyik kiviteli alakja 44’ és 44” elektroakusztikus távadókból van kialakítva, amelyek egymástól 5 pm távolságban helyezkednek el, és öt pár fésűs elektródot tartalmaznak, amelyeknek a periodicitása 21,6 pm, és amely a LiNbO₃-rétegben olyan akusztikus hullámhosszúságokhoz alkalmazható, amelyeknek a frekvenciája 173,5 MHz körül van, és amely frekvencia szükséges a kétirányú TE< ...> TM konverzióhoz, 155 nm hullámhossztartományban. Nyilvánvaló az is, hogyha az elektródok periodicitását változtatjuk, akkor lehet olyan elektroakusztikus távadót készíteni, amely alkalmas egyéb hullámhosszsávokban működő optikai szúróként is. A fésüszerűen elrendezett elektródok hasonló módon és módozatokkal alakíthatók ki, mint ahogy azt a 4. ábrán bemutatott berendezésnél ismertettük.

Az akusztikai-optikai készülékekre a beiktatási veszteség, az a csillapítás, amelyet az optikai jelek szenvednek, amelyek a hullámsáv közepének felelnek meg, amikor a készüléken áthaladnak 2,5 dB és 3,5 dB került meghatározásra.

A bemeneti és a kimeneti csillapítások, amelyek tehát abból fakadnak, hogy a hullámvezető van két optikaiszál-rész közé iktatva, és ebbe belevesszük azokat az alkatrészeket is, amelyek az optikai áramkör különböző elemei, úgy a beiktatási veszteség értéke 4,0-5,0 dB-t is eléri. A sávszélességnek a fél szélességét 1,2 nm és 2,0 nm között állapítottuk meg.

A sávszélesség oldalsó homlokszélessége legalább 20 dB csillapítást jelent az átviteli középpont csúcsértékéhez képest. Legkedvezőbb esetben ez a csillapítás 25 dB az oldalszélességeknél.

A polarizációt függő veszteség (az egymásra merőleges polarizációjú két optikai jelkomponens közötti csillapításkülönbség) 0,5 dB és 1,0 dB közé van korlátozva.

A maradó háttérzaj (azoknak a jeleknek a csillapítása, amelyeknek hullámhosszúsága a szélességen kívül esik) - 25 dB-nél kisebb.

Az ismertetett polarizációtól független akusztikaioptikai elrendezés hullámhosszvezérelt szűrőként alkalmazható. Előnyösen alkalmazható olyan szűrőként, amely hullámhosszosztásos multiplex optikai adatátviteli rendszerek csatomakiválasztó szűrőjeként van kiképezve. Ha a 44 elektroakusztikus távadót olyan villamos jellel hajtjuk meg, amely különböző frekvenciájú, különböző villamos jelek szuperpozíciójával jött létre, olyan szürösávszélességet kapunk, amely annyi különböző hullámhosszúság különbségének összegéből tevődik össze, ahány különböző frekvenciájú komponenst tartalmazott a meghajtójel, és a hullámhosszúságok amelyek az egyes intervallumok közepének felelnek meg, a villamos meghajtójel komponenseinek a frekvenciáitól függenek. Ily módon tehát az akusztikai-optikai szűrő különböző hullámhosszúságú csatornák egyidejű kiválasztására, és a villamos meghajtójellel vezérelhető.

A fent leírt polarizációtól független akusztikai-optikai eszköz az impulzus optikai adatátviteli rendszerekben az impulzusok alakjának a regenerálására is használhatók.

A fent leírt polarizációtól független akusztikai-optikai eszköz alkalmas arra is, hogy a felületi akusztikus hullámokat függetlenül hozzuk létre, és váltakozva vezessük be egy kékfokozatú berendezésbe úgy, hogy egy a 9. ábrán nem szerepló második egyirányú elektroakusztikus távadót is alkalmazunk, amely két, sorosan kapcsolt fésűs elektródot tartalmaz, amely hasonló módon van kialakítva, mint a 7. ábrán bemutatott távadó, és a 41 akusztikus hullámvezető mentén vannak elhelyezve a 34 és 36 hullámvezetők azon végei közelében, amelyhez a 39 TE áteresztő polarizációs szűrőhöz és a 40 polarizációs csatolóelemhez vannak csatlakoztatva, és amelyeknek feladata, hogy felületi hanghullámot hozzanak létre a 41 akusztikus hullámvezetőben, továbbá egy 46 hangelnyelő, amely a 9. ábrán szintén nem látható, van a 41 akusztikus hullámvezető mentén elhelyezve a 33 és 35 hullámvezetők azon végeinek közelé13

HU 216 560 A ben, amelyek a 39 TE áteresztő polarizációs szűrőhöz, illetve a 40 polarizációs csatolóelemhez vannak csatlakoztatva, és ezen 46 hangelnyelő szerepe, hogy az első fokozatban visszamaradó felületi hanghullámokat elnyelje.

Kétfokozatú hullámhossz integrált akusztikai-optikai eszköz a találmány szerint kialakítható úgy is, hogy TE áteresztő és TM áteresztő polarizációs szüröelemeket helyezünk el az első és a második fokozat között, és mindkettő csillapodó, lecsengő típusú polarizációs csatolóelem.

All. ábrán látható egy olyan kiviteli alak, amely a következő elemeket tartalmazza. Egy 3 szubsztrátumon, amely kettős fénytörésű és fotoelasztikus anyagból van, három lecsengő típusú 32, 40 és 37 polarizációs csatolóelem van elhelyezve a 41 hullámvezetőben, ezek azonos típusúak, lényegében megegyeznek az 5. ábrán bemutatott kiviteli alakkal, és az L_c hosszúságuk oly módon van megválasztva, hogy a TM komponensekre egyenes átvitelt, a TE komponensekre pedig keresztátvitelt valósítson meg. Az 5. ábrán bemutatott elrendezéshez hasonló, lecsengő típusú 111 polarizációs csatolóelem is megtalálható, amelynek L_c hosszúsága úgy van megállapítva, hogy a TE komponensekre egyenes átvitelt, míg a TM komponensekre keresztirányú átvitelt valósítson meg. All. ábrán látható még egy csatornához tartozó 31 optikai hullámvezető, amely 30 szubsztrátum azon végéből indulóan van kiképezve, amelynél az 1 hullámvezető van, amely a 32 polarizációs csatolóelem hullámvezetője. A másik 28 optikai hullámvezető is megtalálható, amely a 32 polarizációs csatolóelem 4 hullámvezetőjéhez csatlakozik egyik végével, másik vége pedig a 30 szubsztrátum pereménél helyezkedik el. A 32 polarizációs csatolóelem 2 hullámvezetője és a 111 polarizációs csatolóelem 4 hullámvezetője között egy 33 hullámvezető van elhelyezve, míg egy 34 hullámvezető van a 37 polarizációs csatolóelem 1 hullámvezetője és a 111 polarizációs csatolóelem 3 hullámvezetője között van elhelyezve. A 32 polarizációs csatolóelem 3 hullámvezetője és a 40 polarizációs csatolóelem 1 hullámvezetője között 35 hullámvezető van elhelyezve, míg a 37 polarizációs csatolóelem 4 hullámvezetője és a 40 polarizációs csatolóelem 2 hullámvezetője között egy további 36 hullámvezető van elhelyezve. A 37 polarizációs csatolóelem 2 hullámvezetőjéhez egy olyan 38 hullámvezető van csatlakoztatva, amelynek másik vége a 30 szubsztrátum szélénél van. Hasonló módon a 37 polarizációs csatolóelem 3 hullámvezetőjéhez is egy olyan 29 hullámvezető van csatlakoztatva, amely a 30 szubsztrátum pereménél végződik. A 41 akusztikus csatolóelem a szubsztrátum azon részén helyezkedik el, amely magában foglalja a 33, 34, 35 és 36 hullámvezetőket, és amelyeket két 42 és 43 sáv határol, ahol az akusztikus hullám sebessége nagyobb, mint a 41 hullámvezetőben. All. ábrán láthatjuk még a 44 elektroakusztikus távadót, amely a 41 akusztikus hullámvezető mentén ott van elhelyezve, ahol a 33 és 35 hullámvezetők a 32 polarizációs csatolóelem megfelelő 2 és 3 hullámvezetőihez vannak csatlakoztatva. Megtalálható még a 45 hangelnyelő is, amely a 41 akusztikus csatolóelem mentén ott van elhelyezve, ahol a 34 és hullámvezetők a 37 polarizációs csatolóelem 1 és 4 hullámvezetőjével kapcsolódnak. A 44 elektroakusztikus távadó felületi akusztikus hullámokat hoz létre a hullámvezetőben. A 45 hangelnyelő pedig a maradó felületi akusztikus hullámok elnyelésére van kiképezve.

A 31, 33, 34, 35, 36 és 38 hullámvezetők, valamint a 32, 111, 40 és 37 polarizációs csatolóelem 5 hullámvezetői egymással párhuzamosan vannak elrendezve.

Alii polarizációs csatolóelem 2 hullámvezetője és 40 polarizációs csatolóelem 3 hullámvezetője hosszabbra van kiképezve, mint ugyanezen polarizációs csatolóelemek másik két 2, illetve 3 hullámvezetője. A sugárzás a 111 polarizációs csatolóelem 2 hullámvezetőjéből és a 40 polarizációs csatolóelem 3 hullámvezetőjével a 42, illetve 43 sávokba teqed tovább, amelyek az akusztikus hullámvezető határait képezték, és amelyeknek nagyobb a törésmutatója, mint a 30 szubsztrátumé és a hullámok a 42 és a 43 sávból kifelé szóródással vagy pedig Fresnel-veszteségként lépnek ki a sávok végénél.

A hullámvezető mentén terjedő sugárzás elnyelésének a javítására 51 fény elnyelők vannak elhelyezve a és 43 sávoknál, ezek lehetnek fémrétegek, amelyek a megfelelő, itt 2 és 3 hullámvezetőkre lerakódással vannak felvive, 3 vagy 4 cm hosszúságban. Az 51 fényelnyelö ugyanazon eljárási folyamat során állítható elő, mint maguk az elektroakusztikus távadók.

Alii polarizációs csatolóelem 5 hullámvezetőjének L_c hosszúsága úgy van megválasztva, hogy lehetővé tegye a TM komponensek egyenes átvitelét, a TE komponensek keresztirányú átvitelét az 1550 nm hullámhosszúság körüli tartományba, ez az érték 500 pm és 1000 pm közé esik, akkor ha a kettős elágazási szög 0= 0,5°. Ezen szög növelésével az előzetes számítások szerint a jelenlegi értéknél kisebb L_c hosszúság is megvalósítható.

A 30 szubsztrátum anyagának megválasztása, valamint az irányítottságának a megválasztása, továbbá az optikai és akusztikus hullámvezetők méretének és gyártási technológiájának a megválasztása, valamint a polarizációs csatolóelemek és az elektroakusztikus távadók megválasztása hasonló kritériumok alapján történik, mint ahogy arról részletesebben a 9. ábra bemutatásánál írtunk.

Ennek a kiviteli alaknak az az előnye, hogy rendkívül egyszerű módon gyártható. Az optikai hullámvezetők és a polarizációs csatolóelemek egyidejűleg írhatók be a szubsztrátumba, ily módon csökken az az idő, illetve kihagyható az a rész is, amely a TE áteresztő polarizációs szűrő készítésére vonatkozik, ily módon tehát az eljárási lépések száma is csökken.

Egy további példakénti kiviteli alak látható a 12. ábrán, ahol szintén lecsengő típusú 121 polarizációs csatolóelemet alkalmazunk, amely megegyezik a 32, 37 és 40 polarizációs csatolóelemmel, és az első és a második fokozat között, mint TM áteresztő polarizációs szűrő működik. Alii polarizációs csatolóelem a 30 szubsztrátumban lévő optikai áramkörök fennmaradó részéhez az 1 és 3 hullámvezetők segítségével van kapcsolva, amelyek az 5 hullámvezető középvonalához képest ellentétes oldalakon helyezkednek el, és ily módon lehet a keresztátvitel üzemmódot felhasználni.

HU 216 560 A

A 33 hullámvezető összekapcsolása a 121 polarizációs csatolóelem 1 hullámvezetőjével egy 122 ívelt szakasz segítségével történik, amely egy csatorna optikai hullámvezető, és amelynek a hosszúsága F. Annak érdekében, hogy a szuperpozíciót a 122 ívelt szakasz és azon határoló sávok között, amelyek az akusztikus hullámvezető határait elkerüljük, mivel ez a 122 ívelt szakaszban teljedó optikai jelekben veszteséget okozna a határoló sávok felé, az akusztikus hullámvezetőt és a hozzá tartozó határoló sávokat a közepe táján megszakítottuk. Ily módon kapjuk a 12. ábrán látható kiviteli alakot, amikor is 123 és 126 akusztikus hullámvezetőt figyelhetünk meg, mindegyik egy-egy fokozathoz tartozik, és a 123 akusztikus hullámvezetőt a 124 és 125 sávok, míg a 126 akusztikus hullámvezetőt a 127 és 128 sávok határolják, ahol nagyobb a sebesség a felületi akusztikus hullámokra.

A 123 és 126 akusztikus hullámvezetők el vannak látva még 44’ és 44” elektroakusztikus távadóval, ez a 123 akusztikus hullámvezetőhöz tartozik, és 47’ és 47” elektroakusztikus távadóval, amely a 126 akusztikus hullámvezetőhöz tartozik. A 44’, 44” elektroakusztikus távadó a 123 akusztikus hullámvezető azon végénél van elhelyezve, ahol a 33 és 35 hullámvezetők a 32 polarizációs csatolóelemhez vannak csatlakoztatva, a 47’ és 47” elektroakusztikus távadó a 126 akusztikus hullámvezető azon végénél van elhelyezve, ahol a 35 és 36 hullámvezetők a 121, illetve 40 polarizációs csatolóelemhez vannak csatlakoztatva.

Ez a második példakénti kiviteli alak olyan alkatrészekkel van kiegészítve, amelyeket a korábbi megoldásokban is alkalmaztak már, és tulajdonképpen az elrendezésük is hasonló.

Az egyik példánál a 122 ívelt szakasz F hosszúsága 4 mm volt, az optikai hullámvezető hajlítási sugara 100 mm-nél kisebb volt annak érdekében, hogy az optikai hullámvezetők hajlítása következtében fellépett veszteségeket csökkenteni lehessen.

A találmány szerinti ezen második kiviteli alak gyártása ugyanazokkal az előnyökkel rendelkezik, mint az első kiviteli alak, nevezetesen az eljáráshoz szükséges technológiai lépések száma kevesebb. Ezen túlmenően ezen második kiviteli alaknál az összes 121, 40, 32, 37 polarizációs csatolóelem egymással megegyezik, ez az egész elrendezést az eljárási változások iránt kevésbé érzékennyé teszik, leegyszerűsíti a tervezési lépéseket is, mivel az egyes polarizációs csatolóelem méreteinek az optimalizálására nincs szükség, a többi csatolóelemmel ellentétben ahhoz, hogy a TE komponensek egyenes irányú átvitelét, és az ezzel egyidejű TM komponensek keresztirányú átvitelét megvalósítsuk.

A találmány egy további, harmadik kiviteli alakja a

13. ábrán látható, ez a 12. ábrán bemutatott második kiviteli alaktól abban különbözik, hogy csak egyetlen lecsengő típusú 131 polarizációs csatolóelem van elhelyezve a 31, 33, 34, 35, 36, 38 hullámvezetők irányához képest elforgatott helyzetben.

A 131 polarizációs csatolóelem elforgatási szöge az egyes 32, 37 polarizációs csatolóelemek kettős szétválási θ szögének a felére van megválasztva, ily módon a 132 ívelt szakasznak a hosszúságát csökkenteni lehet, ez a 132 ívelt szakasz a 131 polarizációs csatolóelem és a 34 hullámvezető között helyezkedik el. Ebben az esetben a 132 ívelt szakasz hossza 0,5 mm-nél is kisebb lehet.

Abban az esetben, ha a 30 szubsztrátum LiNbO₃ anyagból készült, és a sugárzás teqedése a kristály y tengelye mentén történik, az elforgatott 131 polarizációs csatolóelem lényegében hasonló módon működik, mint a többi 40, 32 és 37 polarizációs csatolóelem akkor, ha az elforgatási szöge 0/2, és ez kisebb, mint az a pontosság, amelynél a kristály y tengelyét a szubsztrátumhoz képest megfelelően irányítani lehet, és amely körülbelül 0,3°.

Más szóval a kisebb különbségek kompenzálásához a teljes szürószerkezetet ellentétes irányban el kell forgatni 0/4 szöggel, és a harmadik kiviteli alaknak az előnyei ily módon biztosíthatók.

A találmány ismertetésekor utaltunk arra, hogy a felületi akusztikus hullámok és az optikai jelek azonos irányban haladnak a megfelelő párhuzamos hullámvezetők mentén. Kialakítható olyan kiviteli alak is, amikor a felületi akusztikus hullámok az optikai jelekkel ellentétes irányban haladnak. Annak érdekében, hogy az akusztikus hullámoknak az irányítottsági paramétereit javítsuk, és a maximális akusztikus intenzitást az optikai hullámvezetők közelébe éljük el, részletesen ismertettük az akusztikus hullámvezetők elrendezését. A találmány szerinti megoldás azonban lehetőséget kínál arra is, hogy irányított távadókat hozzunk létre, amelyek olyan felületi akusztikus hullámokat hoznak létre, amelyek az optikai hullámvezetők mentén terjednek akkor, ha nincsenek akusztikus hullámvezetők.

Hasonló módon a többféle változat dolgozható ki a találmány szerinti berendezéssel kapcsolatosan, amikor is azt egyéb berendezéshez alkalmazzuk azt követően, hogy a szakember a megfelelő javításokat, illetve illesztéseket elvégezte. A találmányt arra az esetre írtuk le, amikor a polarizációs szúrók, amelyek két akusztikus hullámfokozatot kapcsolnak össze, egyetlen lecsengő típusú polarizációs csatolóelemet tartalmaznak, szakember számára azonban nyilvánvaló, hogy a hosszúságot kissé növeljük, és a berendezés csillapítása még elfogadható, akkor egy vagy mindegyik olyan polarizációs csatolóelem, amely a két fokozatot összekapcsolja, két vagy adott esetben több, sorosan kapcsolt lecsengő típusú polarizációs csatolóelemböl állhat, amikor is az egyes polarizációs csatolóelemnek alacsonyabb a fényelnyelési aránya, és alacsonyabb a háttérzaja is, ily módon tehát a berendezés egészére kedvező paramétereket tudunk kapni.

Claims (26)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Akusztikai-optikai hullámvezető berendezés hullámhossz kiválasztásra, amely kettős fénytörésü fotoelasztikus anyagból kialakított szubsztrátumot (30) tartalmaz, és ezen a szubsztrátumon az alábbi elemek vannak elhelyezve:

   HU 216 560 A

   - egy első hullámhossztartományba eső optikai jel polarizációs síkját forgató első fokozat, amely legalább egy ezen optikai jellel átjárt optikai hullámvezetőt tartalmaz;

   - egy második hullámhossztartományba esó optikai jel polarizációs síkját forgató második fokozat, amely legalább egy ezen jellel átjárt optikai vezetőt tartalmaz;

   - legalább egy, az első és a második fokozatot összekapcsoló optikai hullámvezető, amely polarizációs csatolóelemet tartalmaz;

   - legalább egy optikai hullámvezető, amely a második fokozat után van elrendezve, és amely polarizációszelektív elemmel van ellátva, azzal jellemezve, hogy a polarizációs csatolóelem (32, 37, 40) lecsengő típusú csatolóelem.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti akusztikai-optikai hullámvezető berendezés, azzal jellemezve, hogy legalább az első és második fokozat közül az egyik tartalmaz akusztikus felületi hullámokat létrehozó elemet.
3. 3. A 2. igénypont szerinti akusztikai-optikai berendezés, azzal jellemezve, hogy a szubsztrátum (30) akusztikus hullámvezetőt (41) tartalmaz, amely magában foglalja az első és a második fokozat optikai hullámvezetőinek legalább egy tartományát.
4. 4. A 3. igénypont szerinti akusztikai-optikai berendezés, azzal jellemezve, hogy tartalmaz egy első akusztikus hullámvezetőt (41), amely az első fokozat szubsztrátum részén van, és tartalmaz egy optikai hullámvezetőt (35), és tartalmaz egy második akusztikus hullámvezetőt (41), amely a szubsztrátum (30) azon részén van, amelyik a második fokozat optikai hullámvezetőjét (36) tartalmazza.
5. 5. A 3. igénypont szerinti akusztikai-optikai berendezés, azzal jellemezve, hogy az akusztikai felületi hullámokat létrehozó elrendezések legalább az egyik akusztikai hullámvezetőnél (41) vannak úgy elhelyezve, hogy ez utóbbinak a végéhez közel vannak elhelyezve, és ezáltal van biztosítva az akusztikus hullámoknak az akusztikus hullámvezetőben (41) történő egyidejű továbbterjedése.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti akusztikai-optikai berendezés, azzal jellemezve, hogy az akusztikai felületi hullámokat létrehozó elem fésűs elektródok sorozatából álló elektroakusztikus távadó, és az elektródok az akusztikus hullámvezetőre (41) keresztirányban vannak elrendezve.
7. 7. A 6. igénypont szerinti akusztikai-optikai berendezés, azzal jellemezve, hogy az akusztikus hullámvezető (41) végénél hangelnyelő (51) van elhelyezve.
8. 8. Az 5. igénypont szerinti akusztikai-optikai berendezés, azzal jellemezve, hogy a hangelnyelőt (51), amely az akusztikus hullámvezető (41) azon végénél van elhelyezve, amely azzal a végével ellentétes oldalán van, ahol az akusztikai felületi hullámokat létrehozó elem van elhelyezve.
9. 9. Az 5. igénypont szerinti akusztikai-optikai berendezés, azzal jellemezve, hogy az akusztikai felületi hullámokat létrehozó elem két, sorosan kapcsolt fésűs elektródokat tartalmazó elektroakusztikus távadó (44’,

   44”), amelyek egymástól előre megadott távolságra vannak elrendezve, és egy első váltakozó jelű feszültséggenerátorra (71) van csatlakoztatva az egyik, míg a másik az előzőhöz képest 90°-kal eltolt villamos jelre van csatlakoztatva, az egyirányú akusztikai hullám (73) létrehozásához.
10. 10. Az 1. igénypont szerinti akusztikai-optikai berendezés, azzal jellemezve, hogy az első és a második fokozatban két párhuzamos optikai hullámvezetőt (33, 34, 35, 36) tartalmaz, tartalmaz továbbá két optikai csatlakozó hullámvezetőt az első és a második fokozat között, ahol az optikai csatlakozó hullámvezető a két egymásra merőleges polarizációs jel egyikét továbbítandó polarizátort tartalmaz, és legalább az egyik polarizátor lecsengő típusú polarizációs csatolóelem (111).
11. 11. A 10. igénypont szerinti akusztikai-optikai berendezés, azzal jellemezve, hogy a egyik polarizátor egy TE áteresztő polarizációs szűrő (39), és a megfelelő csatlakozó optikai hullámvezetőn (101) felvitt fémrétegként van kiképezve, az első és a második fokozat között úgy, hogy a fémréteg és az optikai hullámvezető között egy tárolóréteg (102) is el van helyezve.
12. 12. A 10. igénypont szerinti akusztikai-optikai berendezés, azzal jellemezve, hogy mindegyik polarizációs csatolóelem (111,121) lecsengő típusú.
13. 13. A 12. igénypont szerinti akusztikai-optikai berendezés, azzal jellemezve, hogy mindkét lecsengő típusú polarizációs csatolóelem (111, 121) egyenes irányú csatolást valósít meg a megfelelő jelekre.
14. 14. A 12. igénypont szerinti akusztikai-optikai berendezés, azzal jellemezve, hogy a lecsengő típusú polarizációs csatolóelemek (111, 121) közül az egyik a rajta áthaladó jelekre egyenes átvitelt valósít meg, míg a másik, a rajta áthaladó jelre keresztirányú átvitelt valósít meg.
15. 15. A 14. igénypont szerinti akusztikai-optikai berendezés, azzal jellemezve, hogy második lecsengő típusú polarizációs csatolóelem (121) ívelt szakasszal (132) van a megfelelő optikai hullámvezetőhöz (33) csatlakoztatva.
16. 16. A 14. igénypont szerinti akusztikai-optikai berendezés, azzal jellemezve, hogy egy második lecsengő típusú polarizációs csatolóelem (131) egy olyan egyenes tartománnyal van ellátva, amely a csatlakozó hullámvezetővel O-tól eltérő szöget zár be.
17. 17. A 12. igénypont szerinti akusztikai-optikai berendezés, azzal jellemezve, hogy legalább az egyik polarizátor két lecsengő típusú polarizációs csatolóelemet tartalmaz.
18. 18. A 17. igénypont szerinti akusztikai-optikai berendezés, azzal jellemezve, hogy mindegyik polarizátor két lecsengő típusú polarizációs csatolóelemet tartalmaz.
19. 19. Az 1. igénypont szerinti akusztikai-optikai berendezés, azzal jellemezve, hogy a kettős fénytörésü fotoelasztikus anyag LiNbO₃.
20. 20. A 19. igénypont szerinti akusztikai-optikai berendezés, azzal jellemezve, hogy az optikai hullámvezetők és a lecsengő típusú polarizációs csatolóelemek fotolitográfiás maszkkal vannak kialakítva, egy fémréteg

    HU 216 560 A megfelelő lerakódásával, majd ezt kővetően a fémnek a szubsztrátumba történő diffúziójával.
21. 21. A 20. igénypont szerinti akusztikai-optikai berendezés, azzal jellemezve, hogy a fém titán.
22. 22. Eljárás akusztikai-optikai hullámvezető berendezés létrehozására hullámhossz-kiválasztásra, amely eljárás során az alábbi lépéseket valósítjuk meg:

    - kettős fénytörést! fotoelasztikus anyagra egy első fémnek a szubsztrátumban történő diffúziójával legalább egy akusztikus hullámvezetőt hozunk létre;

    - első és második lecsengő típusú polarizációs csatolóelemet hozunk létre a szubsztrátumon úgy, hogy egy második fémet fotolitográfiás úton viszünk fel a szubsztrátumra, majd abba diffúzióval visszük be, és legalább egy optikai hullámvezetőt képezünk ki a polarizációs csatolóelemek közötti összekapcsolásra, és az optikai hullámvezető legalább részben az akusztikus hullámvezetőt is magában foglalja;

    - az optikai csatlakozó hullámvezető mentén polarizátort hozunk létre,

    - elektroakusztikus távadót hozunk létre, amely fésűs elektródokat tartalmaz legalább az akusztikus hullámvezetők egyikében, ezt egy harmadik fémnek a szubsztrátumba történő fotolitográfiás úton elvégzett lerakódásával hozzuk létre, azzal jellemezve, hogy a polarizátorok kialakítása során első és második polarizációs csatolóelemet és csatlakozó optikai hullámvezetőket is létrehozunk, és egy harmadik lecsengő típusú polarizációs csatolóelemet is kiképezünk.
23. 23. A 22. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első, második és harmadik lecsengő típusú polarizációs csatolóelemek azonosak.
24. 24. A 22. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy második fém fotolitografikus úton történő lerakódásával, majd ezt követő diffúziójával a szubsztrátumon első és második optikai csatlakozó hullámvezetőket hozunk létre az első és második polarizációs csatolóelem közé, az optikai hullámvezetők legalább részben az akusztikus hullámvezetőkbe helyezkednek el, polarizátorokat képezünk ki mindegyik optikai csatlakozó hullámvezető mentén.
25. 25. A 24. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a polarizátorokat az első és második polarizációs csatolóelemek és az optikai csatlakozó hullámvezetők gyártásával egyidejűleg hozzuk létre, és egyúttal harmadik és negyedik lecsengő típusú polarizációs csatolóelemeket is létrehozunk, az első és második optikai csatlakozó hullámvezetők mentén.
26. 26. A 25. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első, második, harmadik és negyedik lecsengő típusú polarizációs csatolóelemek azonosak.