JP2758464B2 - Frequency analyzer - Google Patents

Frequency analyzer

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JP2758464B2
JP2758464B2 JP31410589A JP31410589A JP2758464B2 JP 2758464 B2 JP2758464 B2 JP 2758464B2 JP 31410589 A JP31410589 A JP 31410589A JP 31410589 A JP31410589 A JP 31410589A JP 2758464 B2 JP2758464 B2 JP 2758464B2
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optical waveguide
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智之 中口
賢二 辰巳
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、表面弾性波と光との相互作用を利用して
電気信号の周波数を分析する周波数分析装置に関するも
のである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a frequency analyzer that analyzes the frequency of an electric signal by utilizing the interaction between surface acoustic waves and light.

〔従来の技術〕 第5図は金澤、渥味らにより文献「フォース インタ
ナショナルコンファランス オン インテグレーテッド
オプティクス アンド オプティカルファイバコミュ
ニケーション、東京、テクニカルダイジェスト、258〜2
59頁、1983」(4th Int.Conf.on Integrated Optics an
d optical Fiber Communication,Tokyo,Technical Dige
st,pp.258〜259,1983)において報告された周波数分析
装置の構成図である。図において、1はLiNbO3などの圧
電性基板、2は圧電性基板1の表面にTiやNiなどの金属
を蒸着した後熱拡散させて製作した2次元の光導波路、
3は光導波路2の端面に取り付けられた半導体レーザ、
4および5は光導波路2上に製作された第1および第2
のジオデシックレンズ、6および7は光導波路2上でか
つ第1のジオデシックレンズ4および第2のジオデシッ
クレンズ5の間に製作されたトランスジューサおよびダ
ンパ、8は光導波路2の上記半導体レーザ3と対向する
端面に取り付けられた光検出器、9は半導体レーザ3か
ら出射される発散光、10は平行光、11は非回折光、12は
回折光、13は、上記トランスジューサ6より励振される
表面弾性波である。
[Prior Art] FIG. 5 is a report by Kanazawa and Atsumi et al., “Force International Conference on Integrated Optics and Optical Fiber Communication, Tokyo, Technical Digest, 258-2”
59, 1983 ”(4th Int. Conf.on Integrated Optics an
d optical Fiber Communication, Tokyo, Technical Dige
FIG. 1 is a configuration diagram of a frequency analyzer reported in St., pp. 258-259, 1983). In the figure, 1 is a piezoelectric substrate such as LiNbO 3 , 2 is a two-dimensional optical waveguide manufactured by depositing a metal such as Ti or Ni on the surface of the piezoelectric substrate 1 and then thermally diffusing the same.
3 is a semiconductor laser attached to the end face of the optical waveguide 2,
4 and 5 are the first and second fabricated on the optical waveguide 2.
, 6 and 7 are a transducer and a damper manufactured on the optical waveguide 2 and between the first and second geodesic lenses 4 and 5, and 8 is opposed to the semiconductor laser 3 of the optical waveguide 2. A photodetector attached to the end face, 9 is a divergent light emitted from the semiconductor laser 3, 10 is a parallel light, 11 is an undiffracted light, 12 is a diffracted light, and 13 is a surface acoustic wave excited by the transducer 6. It is.

次に動作について説明する。半導体レーザ3から出射
され光導波路2に導波された発散光9は、第1のジオデ
シックレンズ4により平行光10に変換され、第2のジオ
デシックレンズ5に入射してさらに収束光に変換され、
光検出器8上に集光する。ここでトランスジューサ6に
電気信号が印加されると、トランスジューサ6により上
記電気信号の周波数に対応する周期Λをもつ表面弾性波
13が、光導波路2に励振される。上記周期Λは、光導波
路2中を伝播する表面弾性波13の速度をVs、上記電気信
号の周波数をfrとすると第1式で与えられる。
Next, the operation will be described. The divergent light 9 emitted from the semiconductor laser 3 and guided to the optical waveguide 2 is converted into parallel light 10 by the first geodesic lens 4, enters the second geodesic lens 5 and is further converted into convergent light,
The light is condensed on the photodetector 8. When an electric signal is applied to the transducer 6, the surface acoustic wave having a period Λ corresponding to the frequency of the electric signal is generated by the transducer 6.
13 is excited in the optical waveguide 2. The period Λ is given by the first equation, where V s is the velocity of the surface acoustic wave 13 propagating in the optical waveguide 2 and fr is the frequency of the electric signal.

上記表面弾性波13は上記平行光10を横切った後、ダン
パで吸収される。表面弾性波13が平行光10を横切るとき
表面弾性波13はこの平行光10に対して周期Λの回折格子
として作用し、また平行光10と表面弾性波13はブラッグ
条件を満たすように交差させているため、平行光10の一
部は第2式で与えられる角度θで回折される。
After traversing the parallel light 10, the surface acoustic wave 13 is absorbed by the damper. When the surface acoustic wave 13 crosses the parallel light 10, the surface acoustic wave 13 acts as a diffraction grating having a period of Λ with respect to the parallel light 10, and the parallel light 10 and the surface acoustic wave 13 intersect so as to satisfy the Bragg condition. and for that, a part of the parallel light 10 is diffracted at an angle theta 1 given by the second equation.

ここで、λは半導体レーザ3の出射光の波長、neff
光導波路2に導波された光に対する実効屈折率である。
すなわち、平行光10は非回折光11と回折光12とに分か
れ、それぞれ第2のジオデシックレンズ5により収束さ
れ、光検出器8上の点AおよびBに集光する。上記集光
点AとB間の距離lは、第2のジオデシックレンズ5の
焦点距離をfzとすると、第3式で与えられる。
Here, λ is the wavelength of the light emitted from the semiconductor laser 3, and n eff is the effective refractive index for the light guided through the optical waveguide 2.
That is, the parallel light 10 is split into the non-diffracted light 11 and the diffracted light 12, each of which is converged by the second geodesic lens 5 and condensed on points A and B on the photodetector 8. The distance 1 between the converging points A and B is given by the third equation, where fz is the focal length of the second geodesic lens 5.

l=fz・θ …(3) ここで、θは第2式で示した角度である。第3式か
らlを知ることによりトランスジューサ6に印加された
電気信号の周波数frを求めることができる。
1 = fz · θ 1 (3) Here, θ 1 is an angle represented by the second equation. By knowing l from the third equation, the frequency fr of the electric signal applied to the transducer 6 can be obtained.

ところで、上記第1および第2のジオデシックレンズ
4および5は、圧電性基板1の表面に半球状に窪みを加
工形成し、光導波路2の製作と同様にして窪みの表面に
TiやNiなどの金属を熱拡散して光の導波路を製作したも
のであり、この光の導波路は上記光導波路2と同様の屈
折率分布を持つ。光導波路2から上記第1および第2の
ジオデシックレンズ4および5に導波光が入射すると導
波光は窪みに沿って進む。このとき導波光はフェルマー
の原理により最短光路を進むため、上記窪みにより曲げ
られ窪みがレンズの作用を持つ。
Incidentally, the first and second geodesic lenses 4 and 5 are formed by forming a hemispherical recess on the surface of the piezoelectric substrate 1, and are formed on the surface of the recess in the same manner as in the manufacture of the optical waveguide 2.
The optical waveguide is manufactured by thermally diffusing a metal such as Ti or Ni. The optical waveguide has the same refractive index distribution as the optical waveguide 2. When guided light enters the first and second geodesic lenses 4 and 5 from the optical waveguide 2, the guided light travels along the depression. At this time, the guided light travels on the shortest optical path according to the Fermat's principle, and is bent by the above-described dent, and the dent acts as a lens.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

従来の周波数分析装置は以上のように構成されている
ので、光検出器8を用いて高い信号対雑音比(S/N)で
回折光12の集光点Bを検出するには集光点Bの集光スポ
ットにサイドローブが無いこと、および背景光が無いこ
とが必要である。
Since the conventional frequency analysis device is configured as described above, the focus point B of the diffracted light 12 is detected using the photodetector 8 with a high signal-to-noise ratio (S / N). It is necessary that the focused spot of B has no side lobe and no background light.

ところで、このサイドローブをなくすためには、第1
および第2のジオデシックレンズ4および5を無収差と
せねばならないが、このためには形状を設計値に対して
誤差が1ミクロン以下となるように高精度に加工せねば
ならない。上記の加工は圧電性基板1をまずダイヤモン
ドバイトにより切削し、次に切削面を光学研磨すること
によりなされるが、レンズを1個ずつ加工せねばならな
い上、長時間の加工のため生産性が極めて悪く、さらに
再現性も悪いため高価でかつ歩留りのわるい加工である
という問題点があった。
By the way, in order to eliminate this side lobe,
In addition, the second geodesic lenses 4 and 5 must have no aberration. For this purpose, the shape must be processed with high precision so that an error with respect to a design value is 1 micron or less. The above processing is performed by first cutting the piezoelectric substrate 1 with a diamond cutting tool, and then optically polishing the cut surface. There is a problem in that the processing is expensive and the yield is low because of extremely poor reproducibility.

一方、上記背景光を無くするには、背景光は主に第6
図および第7図に示す基板伝搬光20および第1,第2の散
乱光21,22によって生じるためこれらを無くす必要があ
る。ここで第6図および第7図は第5図を上面および側
面から見た図であり、第7図は第1図および第2図のジ
オデシックレンズ4および5の中心を通る断面図であ
る。
On the other hand, to eliminate the background light, the background light is mainly
Since the light is generated by the substrate propagating light 20 and the first and second scattered lights 21 and 22 shown in FIG. 7 and FIG. 6 and 7 are views of FIG. 5 as viewed from above and from the side, and FIG. 7 is a cross-sectional view passing through the center of the geodesic lenses 4 and 5 in FIGS. 1 and 2.

上記基板伝搬光20は半導体レーザ3の出射光のうち光
導波路2に導波されず圧電性基板1に侵入して伝搬する
ものである。上記第1の散乱光21は第1および第2のジ
オデシックレンズ4および5を導波光が通過するとき発
生するものであり、上記第2の散乱光22は光導波路2を
導波光が伝搬するとき発生するものである。
The substrate propagating light 20 of the light emitted from the semiconductor laser 3 is not guided by the optical waveguide 2 but penetrates the piezoelectric substrate 1 and propagates. The first scattered light 21 is generated when the guided light passes through the first and second geodesic lenses 4 and 5, and the second scattered light 22 is generated when the guided light propagates through the optical waveguide 2. What happens.

そしてこの基板伝搬光20を低減するのは困難であり、
これにより発生する背景光は避けられないという問題点
があった。また、上記第1の散乱光21を無くするには第
1および第2のジオデシックレンズ4および5の損失を
無くする必要があるが、損失の小さなものでも3dB程度
あるのが現状である。したがって第1および第2の2個
のジオデシックレンズで6dBもの損失があり、失われた
光の一部が背景光となる問題点があった。さらに、上記
第2の散乱光22を無くするには光導波路2の損失を無く
する必要があるが、損失が小さいといわれるTiを拡散し
て製作した光導波路2でも0.5dB/cm程度の損失があるの
が現状である。半導体レーザ3から光検出器8にいたる
光導波路2は7cm程度の長さがあるため導波光は3.5dBの
損失を受け、失われた光の一部が背景光となる問題点が
あった。
And it is difficult to reduce the substrate propagation light 20,
There is a problem that background light generated by this is inevitable. Further, in order to eliminate the first scattered light 21, it is necessary to eliminate the loss of the first and second geodesic lenses 4 and 5. However, at present, even a small loss is about 3 dB. Therefore, the first and second two geodesic lenses have a loss of as much as 6 dB, and a part of the lost light becomes a background light. Further, in order to eliminate the second scattered light 22, it is necessary to eliminate the loss of the optical waveguide 2. However, even if the optical waveguide 2 is manufactured by diffusing Ti, which is said to have a small loss, the loss is about 0.5 dB / cm. There is a current situation. Since the optical waveguide 2 from the semiconductor laser 3 to the photodetector 8 has a length of about 7 cm, the guided light suffers a loss of 3.5 dB and a part of the lost light becomes a background light.

上記のように光導波路2、第1および第2のジオデシ
ックレンズ4および5の損失は、背景光を発生するだけ
でなく導波光を合計9.5dBも減衰させるためにS/Nはせい
ぜい30dBとなり実用化に至らないという問題点があっ
た。
As described above, the loss of the optical waveguide 2, the first and second geodesic lenses 4 and 5, not only generates the background light but also attenuates the guided light by 9.5 dB in total, so that the S / N becomes 30 dB at most. There was a problem that it did not lead to conversion.

この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、点Bにおける回折光12の集光スポットを高
いS/Nで検出できるとともに生産性がよく、かつ安価な
周波数分析装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is possible to detect a condensed spot of the diffracted light 12 at the point B with high S / N, and at the same time, to provide a high productivity and an inexpensive frequency analyzer. The purpose is to gain.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

この発明に係る周波数分析装置は、出射光をZ方向に
出射する半導体レーザと、Z方向に垂直な互いに直交す
る2方向をX方向およびY方向とした場合、XZ面内にお
いては第1の焦点距離をもち、YZ面内においては上記第
1の焦点距離とは異なる第2の焦点距離をもち、上記半
導体レーザの出射光を、XZ面内においては第1の集光点
に、YZ面内においては第2の集光点に集光するレンズ
と、XZ面内に存在し、入力端面が上記第2の集光点に設
置され、上記出射光が入力される光導波路および上記光
導波路中を伝搬する導波光を斜交して上記導波光の一部
を回折させ上記導波光を回折光と非回折光に分離させる
表面弾性波を励振するトランスデューサを備えた圧電性
基板と、入力端面が上記圧電性基板の出力端面に接続さ
れ、出力端面が上記第1の集光点に設置されたスラブ導
波路と、上記スラブ導波路の出力端面に設置され、上記
回折光の集光位置を検出する光検出器と、上記圧電性基
板の出力端面または上記スラブ導波路の入力端面におい
て上記導波光を妨げない部分に形成した反射膜または吸
収膜とを備え、上記トランスデューサに印加された電気
信号の周波数を分析するようにしたものである。
According to the frequency analysis apparatus of the present invention, when a semiconductor laser that emits outgoing light in the Z direction and two directions perpendicular to the Z direction that are orthogonal to each other are the X direction and the Y direction, the first focal point is located in the XZ plane. And has a second focal length different from the first focal length in the YZ plane, and emits the light emitted from the semiconductor laser to a first focal point in the XZ plane, And a lens that converges on a second converging point, an optical waveguide that exists in the XZ plane, an input end face is installed on the second converging point, and the outgoing light is input into the optical waveguide and A piezoelectric substrate provided with a transducer that excites a surface acoustic wave that obliquely intersects the guided light propagating through and diffracts a part of the guided light and separates the guided light into diffracted light and undiffracted light; The piezoelectric substrate is connected to an output end face, and the output end face is the first end face. A slab waveguide installed at a converging point, a photodetector installed at an output end face of the slab waveguide to detect a condensing position of the diffracted light, and an output end face of the piezoelectric substrate or the slab waveguide And a reflection film or an absorption film formed on a portion of the input end face which does not hinder the guided light, and analyzes the frequency of the electric signal applied to the transducer.

〔作用〕[Action]

この発明においては、レンズはXZ面内とYZ面内で異な
る焦点距離をもち半導体レーザの発散する出射光を異な
る第1および第2の集光点で収束光に変換し、圧電性基
板は入力端面を上記第2の集光点に位置して上記収束光
を光導波路に入力し、スラブ導波路は入力端面を上記圧
電性基板の出力端面に接続して光導波路から導波光を受
取り上記第1の集光点に位置する出力端面まで導波して
出力端面において上記出射光の集光スポットを得、反射
膜または吸収膜は上記圧電性基板の出力端面あるいは上
記スラブ導波路の入力端面の導波光を妨げない部分に位
置して上記圧電性基板中の基板伝搬波が上記スラブ導波
路に侵入するのを遮断する構成としたから、回折光のス
ポットを高いS/Nで検出することができる。
In the present invention, the lens has different focal lengths in the XZ plane and the YZ plane, and converts outgoing light diverging from the semiconductor laser into convergent light at different first and second focal points. The convergence light is input to the optical waveguide with the end face located at the second condensing point, and the slab waveguide receives the guided light from the optical waveguide by connecting the input end face to the output end face of the piezoelectric substrate. The light is guided to the output end face located at the first condensing point to obtain a condensed spot of the emitted light at the output end face, and the reflection film or the absorption film is formed on the output end face of the piezoelectric substrate or the input end face of the slab waveguide. Since it is configured so as to block the substrate propagation wave in the piezoelectric substrate from entering the slab waveguide by being located at a portion that does not hinder the guided light, it is possible to detect the spot of the diffracted light with a high S / N. it can.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例による周波数分析装置を示
し、図において、1は圧電性基板、2は光導波路、3は
半導体レーザ、6はトランスジューサ、7はダンパ、8
は光検出器、11は非回折光、12は回折光、13は表面弾性
波、14はレンズ、15はスラブ導波路である。
FIG. 1 shows a frequency analyzer according to one embodiment of the present invention, in which 1 is a piezoelectric substrate, 2 is an optical waveguide, 3 is a semiconductor laser, 6 is a transducer, 7 is a damper, 8
Is a photodetector, 11 is undiffracted light, 12 is diffracted light, 13 is a surface acoustic wave, 14 is a lens, and 15 is a slab waveguide.

次に動作について説明する。半導体レーザ3からZ方
向に出射された発散光は、Z方向に垂直な互いに直交す
る2方向をXおよびY方向とすると、XY面内において焦
点距離fをもちYZ面内においてfより短い焦点距離f′
をもつレンズ14により、YZ面内においては、表面に光導
波路2とトランスジューサ6とダンパ7とを備えた圧電
性基板1の入力端面D上に集光され、XZ面内においては
スラブ導波路15の出力端面E上に集光される。上記圧電
性基板1の入力端面Dに入射する光束はX方向に沿った
線状の強度分布をもち、XZ面内にある光導波路2に入力
され導波光となる。
Next, the operation will be described. The divergent light emitted from the semiconductor laser 3 in the Z direction has a focal length f in the XY plane and a focal length shorter than f in the YZ plane, assuming that two directions perpendicular to the Z direction and orthogonal to each other are the X and Y directions. f '
In the YZ plane, the light is focused on the input end face D of the piezoelectric substrate 1 having the optical waveguide 2, the transducer 6, and the damper 7 in the YZ plane, and the slab waveguide 15 in the XZ plane. Is focused on the output end face E of The light beam incident on the input end face D of the piezoelectric substrate 1 has a linear intensity distribution along the X direction, and is input to the optical waveguide 2 in the XZ plane to become guided light.

上記導波光は上記光導波路2を距離l1伝搬した後圧電
性基板1の出力端面に接続されたスラブ導波路15に入射
し、スラブ導波路15の出力端面E上に集光される。ここ
で、トランスジューサ6に電気信号が印加されると表面
弾性波13が光導波路2中に励振される。表面弾性波13に
より導波光は一部回折され回折光12と非回折光11に分離
される。回折光12および非回折光11はそれぞれスラブ導
波路15の出力端面における点Bおよび点Aに集光する。
スラブ導波路15の出力端面には光検出器8が結合されて
上記集光点AおよびBを検出する。集光点AおよびBか
らトランスジューサ6に印加された電気信号の周波数を
求める方法は従来例と同様である。
The guided light propagates through the optical waveguide 2 for a distance l 1 , then enters the slab waveguide 15 connected to the output end face of the piezoelectric substrate 1, and is focused on the output end face E of the slab waveguide 15. Here, when an electric signal is applied to the transducer 6, the surface acoustic wave 13 is excited in the optical waveguide 2. The guided light is partially diffracted by the surface acoustic waves 13 and separated into a diffracted light 12 and a non-diffracted light 11. The diffracted light 12 and the undiffracted light 11 converge at points B and A on the output end face of the slab waveguide 15, respectively.
A photodetector 8 is coupled to the output end face of the slab waveguide 15 to detect the light converging points A and B. The method of obtaining the frequency of the electric signal applied to the transducer 6 from the light converging points A and B is the same as in the conventional example.

ところで、スラブ導波路15は第2図に示すようにガイ
ド層16をガイド層16より低い屈折率をもつ第1,第2のク
ラッド層17,18でサンドイッチされたもので、導波光は
光導波路2から上記ガイド層16に入射しガイド層16と第
1および第2のクラッド層17および18との境界で全反射
を繰り返しながら伝搬する。ガイド層16および第1,第2
のクラッド層17,18は光の吸収がほとんどない光学ガラ
スで構成され、導波光の伝搬損失は0.001dB/cm以下でほ
とんど無視でき、したがって背景光の要因となる導波光
の散乱もほとんど無視できる。また、第1図のl1は1cm
程度でよいため光導波路2中での損失は0.5dB程度です
む。また、レンズ14における損失は反射防止膜を設ける
ことによりほとんど無視できる程度にできる。さらに、
レンズ14は空間伝搬光に対するものであるからジオデシ
ックレンズなどの導波路型のレンズと異なり、設計・製
造技術が確立されているためほとんど無収差なレンズが
得られ、集光点AおよびBのスポットはほぼ回折限界な
ものとなり、半導体レーザ3の出射光はガウシャンビー
ムであるためレンズ14の開口を上記ガウンシャンビーム
がケラれない大きさとすることにより集光スポットのサ
イドローブを無視できる程度に小さくできる。さらに、
圧電性基板1の出力端面あるいはスラブ導波路15の入力
端面には反射膜または吸収膜を形成している。第3図は
反射膜19を形成した例を示している。第3図(a)は圧
電性基板1の出力端面を示しており、斜線で示す反射膜
19は光導波路2を除く部分に形成されている。第3図
(b)はスラブ導波路15の入力端面を示しており、斜線
で示す反射膜19は第1のクラッド層17に形成されてい
る。
By the way, the slab waveguide 15 is such that the guide layer 16 is sandwiched between first and second cladding layers 17 and 18 having a lower refractive index than the guide layer 16 as shown in FIG. 2 and enters the guide layer 16 and propagates while repeating total reflection at the boundary between the guide layer 16 and the first and second cladding layers 17 and 18. Guide layer 16 and first and second layers
The cladding layers 17 and 18 are made of optical glass with little absorption of light, the propagation loss of guided light is less than 0.001 dB / cm and can be almost ignored, and therefore, the scattering of guided light which causes background light can be almost ignored. . Also, l 1 in FIG. 1 is 1 cm
Therefore, the loss in the optical waveguide 2 is only about 0.5 dB. Further, the loss in the lens 14 can be made almost negligible by providing the antireflection film. further,
Since the lens 14 is for spatially propagating light, unlike a waveguide type lens such as a geodesic lens, an almost aberration-free lens can be obtained because the design and manufacturing technology has been established, and the spots at the focal points A and B can be obtained. Is almost diffraction-limited, and since the emitted light of the semiconductor laser 3 is a Gaussian beam, the side lobe of the focused spot can be ignored by setting the aperture of the lens 14 to a size such that the Gaunsian beam is not vignetted. Can be smaller. further,
A reflection film or an absorption film is formed on the output end face of the piezoelectric substrate 1 or the input end face of the slab waveguide 15. FIG. 3 shows an example in which the reflection film 19 is formed. FIG. 3 (a) shows an output end face of the piezoelectric substrate 1, and a reflection film indicated by oblique lines.
Reference numeral 19 is formed in a portion other than the optical waveguide 2. FIG. 3 (b) shows an input end face of the slab waveguide 15, and a reflection film 19 shown by oblique lines is formed on the first cladding layer 17.

反射膜19は、第4図に示すように光導波路2に光を入
射させるとき導波光23とならずに圧電性基板1中の基板
伝搬光20となった光を反射するため、基板伝搬光20はス
ラブ導波路15に侵入できない。このため基板伝搬光20が
光検出器8に入射して背景光となることはない。
As shown in FIG. 4, the reflection film 19 reflects the light that has become the substrate propagation light 20 in the piezoelectric substrate 1 instead of the guided light 23 when the light is made incident on the optical waveguide 2. 20 cannot enter the slab waveguide 15. For this reason, the substrate propagation light 20 does not enter the photodetector 8 and becomes the background light.

なお、上記反射膜19は例えばAl(アルミニウム)やAu
(金)などの金属を蒸着することにより簡単に形成でき
る。上記反射膜19の代わりに基板伝搬光20を吸収する吸
収膜を用いても良い。吸収膜は例えばC(カーボン)な
どの金属を蒸着することにより簡単に形成できる。
The reflection film 19 is made of, for example, Al (aluminum) or Au.
It can be easily formed by evaporating a metal such as (gold). Instead of the reflection film 19, an absorption film that absorbs the substrate propagation light 20 may be used. The absorption film can be easily formed by evaporating a metal such as C (carbon).

以上のように本実施例では半導体レーザ3から出射さ
れた光が光検出器8に至るまでに受ける損失を、光導波
路2に入力するときの損失10dB、光導波路2中の伝搬損
失0.5dBの合計10.5dBとすることができ、従来例では光
導波路2に入力するときの損失10dB、光導波路2中の伝
搬損失3.5dB、第1および第2のジオデシックレンズ4
および5の損失6dBの合計19.5dBであるのに対して光検
出器8に到達する導波光の強度を9dB増加できる。
As described above, in the present embodiment, the loss of the light emitted from the semiconductor laser 3 to reach the photodetector 8 is the loss of 10 dB when input to the optical waveguide 2 and the propagation loss of 0.5 dB in the optical waveguide 2. In the conventional example, the loss at the time of input to the optical waveguide 2 is 10 dB, the propagation loss in the optical waveguide 2 is 3.5 dB, the first and second geodesic lenses 4
5 and the loss of 6 dB, which is a total of 19.5 dB, while the intensity of the guided light reaching the photodetector 8 can be increased by 9 dB.

ここで、点Bにおいて回折光12の集光スポットを光検
出器8で検出する場合を考えると、第1図は従来例に比
べて表面弾性波13と交差する導波光が収束光である分だ
け回折効率が低くなるが、収束光の収束角度を1゜以下
とすることにより2dB以下の低下に抑えることができ
る。したがって、本実施例では従来例に比べて7dB以上
大きな強度をもつ回折光12の集光スポットが得られ、さ
らに背景光もほとんどないためS/Nを大幅に向上でき
る。
Here, considering the case where the condensed spot of the diffracted light 12 is detected by the photodetector 8 at the point B, FIG. 1 shows that the guided light intersecting with the surface acoustic wave 13 is a convergent light as compared with the conventional example. The diffraction efficiency is reduced only by this, but by setting the convergence angle of the convergent light to 1 ° or less, it is possible to suppress the decrease to 2 dB or less. Therefore, in this embodiment, a condensed spot of the diffracted light 12 having an intensity greater than that of the conventional example by 7 dB or more can be obtained, and since there is almost no background light, the S / N can be greatly improved.

また、レンズ14は容易に設計・製造できるため、長時
間の加工と低い歩留まりのため高価なレンズであるジオ
デシックレンズを用いた従来例に比べて安価な装置を構
成できる。
In addition, since the lens 14 can be easily designed and manufactured, an inexpensive device can be configured as compared with a conventional example using a geodesic lens which is an expensive lens due to long processing and low yield.

〔発明の効果〕 以上のように、この発明に係る周波数分析装置によれ
ば、出射光をZ方向に出射する半導体レーザと、Z方向
に垂直な互いに直交する2方向をX方向およびY方向と
した場合、XZ面内においては第1の焦点距離をもち、YZ
面内においては上記第1の焦点距離とは異なる第2の焦
点距離をもち、上記半導体レーザの出射光を、XZ面内に
おいては第1の集光点に、YZ面内においては第2の集光
点に集光するレンズと、XZ面内に存在し、入力端面が上
記第2の集光点に設置され、上記出射光が入力される光
導波路および上記光導波路中を伝搬する導波光を斜交し
て上記導波光の一部を回折させ上記導波光を回折光と非
回折光に分離させる表面弾性波を励振するトランスデュ
ーサを備えた圧電性基板と、入力端面が上記圧電性基板
の出力端面に接続され、出力端面が上記第1の集光点に
設置されたスラブ導波路と、上記スラブ導波路の出力端
面に設置され、上記回折光の集光位置を検出する光検出
器と、上記圧電性基板の出力端面または上記スラブ導波
路の入力端面において上記導波光を妨げない部分に形成
した反射膜または吸収膜とを備え、上記トランスデュー
サに印加された電気信号の周波数を分析するようにした
ので、サイドローブと背景光の無い集光スポットが得ら
れるため高いS/Nで上記集光スポットを検出でき、また
高価な導波路型のレンズを必要としないため安価な装置
が得られる効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the frequency analyzer according to the present invention, the semiconductor laser that emits emitted light in the Z direction, and two directions perpendicular to the Z direction that are orthogonal to each other are defined as the X direction and the Y direction. The first focal length in the XZ plane and YZ
It has a second focal length different from the first focal length in the plane, and emits the light of the semiconductor laser to a first focal point in the XZ plane and a second focal point in the YZ plane. A lens for condensing light at a light condensing point, and an optical waveguide that exists in the XZ plane, the input end face is located at the second light condensing point, and the optical waveguide to which the outgoing light is input and the light propagating through the optical waveguide. And a piezoelectric substrate having a transducer that excites a surface acoustic wave that diffracts part of the guided light and separates the guided light into diffracted light and undiffracted light, and an input end face of the piezoelectric substrate. A slab waveguide connected to the output end face, the output end face being provided at the first converging point, and a photodetector being provided at the output end face of the slab waveguide and detecting a condensing position of the diffracted light; The output end face of the piezoelectric substrate or the input end face of the slab waveguide. Since a reflection film or an absorption film formed on a portion that does not hinder the guided light is provided, and the frequency of the electric signal applied to the transducer is analyzed, a focused spot without side lobes and background light can be obtained. Therefore, the above focused spot can be detected with a high S / N, and an inexpensive device can be obtained because an expensive waveguide type lens is not required.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の一実施例による周波数分析装置の構
成図、第2図は第1図の装置のスラブ導波路の構成図、
第3図は第1図の装置の反射膜の形成部分を示す図、第
4図は基板伝搬光の遮断の様子を示す図、第5図は従来
の周波数分析装置の構成図、第6図は従来の周波数分析
装置の上面図、第7図は従来の周波数分析装置の側面図
である。 図において、1は圧電性基板、2は光導波路、3は半導
体レーザ、4は第1のジオデシックレンズ、5は第2の
ジオデシックレンズ、6はトランスジューサ、7はダン
パ、8は光検出器、9は発散光、10は平行光、11は非回
折光、12は回折光、13は表面弾性波、14はレンズ、15は
スラブ導波路、16はガイド層、17は第1のクラッド層、
18は第2のクラッド層、19は反射膜、20は基板伝搬光、
21は第1の散乱光、22は第2の散乱光、23は導波光であ
る。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a configuration diagram of a frequency analyzer according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a slab waveguide of the device of FIG. 1,
FIG. 3 is a view showing a portion where a reflection film is formed in the apparatus shown in FIG. 1, FIG. 4 is a view showing a state of blocking light transmitted through the substrate, FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional frequency analyzer, and FIG. Is a top view of a conventional frequency analyzer, and FIG. 7 is a side view of the conventional frequency analyzer. In the figure, 1 is a piezoelectric substrate, 2 is an optical waveguide, 3 is a semiconductor laser, 4 is a first geodesic lens, 5 is a second geodesic lens, 6 is a transducer, 7 is a damper, 8 is a photodetector, 9 Is divergent light, 10 is parallel light, 11 is undiffracted light, 12 is diffracted light, 13 is surface acoustic wave, 14 is a lens, 15 is a slab waveguide, 16 is a guide layer, 17 is a first cladding layer,
18 is the second cladding layer, 19 is the reflection film, 20 is the substrate propagation light,
21 is the first scattered light, 22 is the second scattered light, and 23 is the guided light. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】出射光をZ方向に出射する半導体レーザ
と、 Z方向に垂直な互いに直交する2方向をX方向およびY
方向とした場合、XZ面内においては第1の焦点距離をも
ち、YZ面内においては上記第1の焦点距離とは異なる第
2の焦点距離をもち、上記半導体レーザの出射光を、XZ
面内においては第1の集光点に、YZ面内においては第2
の集光点に集光するレンズと、 XZ面内に存在し、入力端面が上記第2の集光点に設置さ
れ、上記出射光が入力される光導波路および上記光導波
路中を伝搬する導波光を斜交して上記導波光の一部を回
折させ上記導波光を回折光と非回折光に分離させる表面
弾性波を励振するトランスデューサを備えた圧電性基板
と、 入力端面が上記圧電性基板の出力端面に接続され、出力
端面が上記第1の集光点に設置されたスラブ導波路と、 上記スラブ導波路の出力端面に設置され、上記回折光の
集光位置を検出する光検出器と、 上記圧電性基板の出力端面または上記スラブ導波路の入
力端面において上記導波光を妨げない部分に形成した反
射膜または吸収膜とを備え、 上記トランスデューサに印加された電気信号の周波数を
分析することを特徴とする周波数分析装置。
1. A semiconductor laser that emits outgoing light in a Z direction, and two directions perpendicular to the Z direction that are orthogonal to each other are an X direction and a Y direction.
In the case where the direction is the direction, it has a first focal length in the XZ plane, and has a second focal length different from the first focal length in the YZ plane.
The first focal point in the plane and the second focal point in the YZ plane
A lens that converges at the converging point, and an optical waveguide that exists in the XZ plane, the input end face is located at the second converging point, and the optical waveguide to which the outgoing light is input and the optical waveguide that propagates through the optical waveguide. A piezoelectric substrate having a transducer for exciting a surface acoustic wave that obliquely intersects the wave light and diffracts a part of the guided light to separate the guided light into diffracted light and undiffracted light; A slab waveguide connected to the output end face of the slab waveguide, the output end face being provided at the first converging point; and a photodetector provided at the output end face of the slab waveguide, detecting the condensing position of the diffracted light. And a reflection film or an absorption film formed on a portion of the output end face of the piezoelectric substrate or the input end face of the slab waveguide that does not hinder the guided light, and analyzes a frequency of an electric signal applied to the transducer. Lap characterized by that Wave number analyzer.
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