JP2790379B2 - 理想に近い帯域特性を有する音響光学フィルタ - Google Patents
理想に近い帯域特性を有する音響光学フィルタInfo
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- G02—OPTICS
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、波長分割多重（Wavelength Division Mult
iplexed:WDM）光通信システムにおいてスイッチとして
用いられる音響光学フィルタ（acousto−optic filte
r）に関する。従来技術の音響光学フィルタは、多重波
長ルーチング応用（multiwavelength routing applicat
ions）におけるきびしい波長アライメント要求（wavele
ngth alignment requirements）による非常に狭いピー
ク通過域の周波数応答を備えている。本発明は、従来技
術の音響光学フィルタにおいて見られる波長アライメン
ト問題を緩和するために、通過域がほとんど方形の形で
ある音響光学フィルタを提供するものである。
iplexed:WDM）光通信システムにおいてスイッチとして
用いられる音響光学フィルタ（acousto−optic filte
r）に関する。従来技術の音響光学フィルタは、多重波
長ルーチング応用（multiwavelength routing applicat
ions）におけるきびしい波長アライメント要求（wavele
ngth alignment requirements）による非常に狭いピー
ク通過域の周波数応答を備えている。本発明は、従来技
術の音響光学フィルタにおいて見られる波長アライメン
ト問題を緩和するために、通過域がほとんど方形の形で
ある音響光学フィルタを提供するものである。
発明の背景 ブラッグ散乱メカニズムを用いる音響光学フィルタ
は、一般的に次のように動作する。単一モード光導波路
が、LiNbO3のような光学材料より成る基板上に形成され
る。表面弾性波（surface acoustic wave:SAW）は、表
面弾性波変換器により基板上に発生させられる。特定の
偏波状態（polarization sate）（TEまたはTM）を備え
る多重波長光（multiwavelength light）が光導波路の
一端に入力する。この光は、表面弾性波変換器により発
生させられた表面弾性波と相互作用する。表面弾性波と
多重波長光との相互作用により、多重波長光における波
長のうち特定の１つに偏波状態の変化をもたらすことが
できる。特に、多重波長光における特定の波長の伝搬定
数（propagation constant）は、表面弾性波の伝搬定数
と（加算または減算により）結合して、特定の波長で、
直交偏波状態（orthogonal polarization state）の光
の伝搬定数となる。特定の波長の入射光と表面弾性波と
の伝搬定数がこの方法で結合するとき、特定の波長にお
ける入射光の偏波状態の効率的な変換が起こる。したが
って、フィルタ入力光において、すべての波長は同一の
偏波を備えているものとする。フィルタ出力光におい
て、特定の波長の偏波状態は変化させられるが、すべて
の他の波長の偏波状態は変化しないでそのままである。
偏波状態が変化する光の波長は、表面弾性波の伝搬定数
を選択することにより選ぶことができる。偏波状態が変
化する選択された光の波長は一つのポートに向けること
ができ、選択されなかった波長は第２の帯域消去（band
−reject）ポートへ向けることができる。このように、
この型の音響光学フィルタは、WDM光学通信システムに
おける波長選択スイッチを得るために用いられることが
できる。
は、一般的に次のように動作する。単一モード光導波路
が、LiNbO3のような光学材料より成る基板上に形成され
る。表面弾性波（surface acoustic wave:SAW）は、表
面弾性波変換器により基板上に発生させられる。特定の
偏波状態（polarization sate）（TEまたはTM）を備え
る多重波長光（multiwavelength light）が光導波路の
一端に入力する。この光は、表面弾性波変換器により発
生させられた表面弾性波と相互作用する。表面弾性波と
多重波長光との相互作用により、多重波長光における波
長のうち特定の１つに偏波状態の変化をもたらすことが
できる。特に、多重波長光における特定の波長の伝搬定
数（propagation constant）は、表面弾性波の伝搬定数
と（加算または減算により）結合して、特定の波長で、
直交偏波状態（orthogonal polarization state）の光
の伝搬定数となる。特定の波長の入射光と表面弾性波と
の伝搬定数がこの方法で結合するとき、特定の波長にお
ける入射光の偏波状態の効率的な変換が起こる。したが
って、フィルタ入力光において、すべての波長は同一の
偏波を備えているものとする。フィルタ出力光におい
て、特定の波長の偏波状態は変化させられるが、すべて
の他の波長の偏波状態は変化しないでそのままである。
偏波状態が変化する光の波長は、表面弾性波の伝搬定数
を選択することにより選ぶことができる。偏波状態が変
化する選択された光の波長は一つのポートに向けること
ができ、選択されなかった波長は第２の帯域消去（band
−reject）ポートへ向けることができる。このように、
この型の音響光学フィルタは、WDM光学通信システムに
おける波長選択スイッチを得るために用いられることが
できる。
上述した型の音響光学フィルタの有する１つの問題
は、周波数応答（frequency response）がある望ましく
ない特性を備えているかもしれないということである。
特に、従来技術の音響光学フィルタは、高いピークと有
意なサイドロープ（side−lobes）とを有する周波数応
答を備えている。高いピークを有する通過域（highly p
eaked passband）は、同調がはずれた（off−tuned）入
力光の波長に対してほとんど許容がないことを意味す
る。サイドローブは、電気通信システムの応用におい
て、選択された波長と選択されなかった波長との間に十
分な分離がないかもしれないことを意味する。これらの
問題の両方とも通信路間の漏話の原因となる。
は、周波数応答（frequency response）がある望ましく
ない特性を備えているかもしれないということである。
特に、従来技術の音響光学フィルタは、高いピークと有
意なサイドロープ（side−lobes）とを有する周波数応
答を備えている。高いピークを有する通過域（highly p
eaked passband）は、同調がはずれた（off−tuned）入
力光の波長に対してほとんど許容がないことを意味す
る。サイドローブは、電気通信システムの応用におい
て、選択された波長と選択されなかった波長との間に十
分な分離がないかもしれないことを意味する。これらの
問題の両方とも通信路間の漏話の原因となる。
上述した型の音響光学フィルタの伝送帯域（transmis
sion bandpass）特性は、音響光学相互作用プロファイ
ル（profile）により決定される。音響光学相互作用プ
ロファイルは、光波との相互作用の経路に沿う、すなわ
ち光導波路に沿う、伝搬音波からの表面の波動（undula
tion）の振幅プロファイルである。換言すれば、音響光
学相互作用プロファイルは、表面におけるもしそうでな
ければ単調で正弦的な音波と積をとる変調または包絡線
関数としてみることができる。音響光学相互作用プロフ
ァイルは、周知のフーリエ変換と類似しているいわゆる
逆散乱変換（inverse−scattering transform）を用い
ることにより、ある種のフィルタ分光応答（spectral r
esponse）関数から決定することができる（G.H.Song,et
al,“Inverse−scattering Problem For The coupled
−wave Epuations When The Reflection Coefficieut I
s A Rational Functions"「反射係数が有理関数である
ときの結合波方程式に対する逆散乱問題」,Proc IEEE,7
1,pp.266−268,1983;G.H.Song,et al,“Design of Corr
ugated Waveguide filters By The Gel'fand−Levitan
−Marchenko Inverse−scattering Method"「ゲルファ
ンドーレビタン−マルチェンコ逆散乱法による波型導波
路フィルタの設計」参照）,J.Opt.Soc.Am.,A,2,pp.1905
−1915,1985。フィルタ周波数応答は、周知の結合モー
ド（coupled−mode）方程式を解くことにより、音響光
学相互作用プロファイルから決定することができる。
sion bandpass）特性は、音響光学相互作用プロファイ
ル（profile）により決定される。音響光学相互作用プ
ロファイルは、光波との相互作用の経路に沿う、すなわ
ち光導波路に沿う、伝搬音波からの表面の波動（undula
tion）の振幅プロファイルである。換言すれば、音響光
学相互作用プロファイルは、表面におけるもしそうでな
ければ単調で正弦的な音波と積をとる変調または包絡線
関数としてみることができる。音響光学相互作用プロフ
ァイルは、周知のフーリエ変換と類似しているいわゆる
逆散乱変換（inverse−scattering transform）を用い
ることにより、ある種のフィルタ分光応答（spectral r
esponse）関数から決定することができる（G.H.Song,et
al,“Inverse−scattering Problem For The coupled
−wave Epuations When The Reflection Coefficieut I
s A Rational Functions"「反射係数が有理関数である
ときの結合波方程式に対する逆散乱問題」,Proc IEEE,7
1,pp.266−268,1983;G.H.Song,et al,“Design of Corr
ugated Waveguide filters By The Gel'fand−Levitan
−Marchenko Inverse−scattering Method"「ゲルファ
ンドーレビタン−マルチェンコ逆散乱法による波型導波
路フィルタの設計」参照）,J.Opt.Soc.Am.,A,2,pp.1905
−1915,1985。フィルタ周波数応答は、周知の結合モー
ド（coupled−mode）方程式を解くことにより、音響光
学相互作用プロファイルから決定することができる。
図１は、従来技術においてみられる単純な普通の音響
光学同調（tunable）可能フィルタの平面図である。図
１の音響光学同調可能フィルタ10は、LiNbO3のような圧
電音響光学材料からできている基板12から成っている。
単一モード光導波路14は基板12上に形成されている。表
面弾性波を導くための音響導波路16もまた基板12上に形
成されている。光導波路14は音響導波路16の内部に含ま
れている。光導波路14は光導波路の領域中の基板表面の
中へチタンを拡散させることによって形成される。音響
導波路もまた表面弾性波障壁領域（barrier re−gion
s）21および22の中へチタンを拡散させることによって
形成される。音響導波路の途中におけるチタン拡散され
た光導波路の存在が、音響導波路が単一モード音響導波
路となるのを妨げないようにするために、光導波路の寸
法は音響導波路のそれよりも相当小さい。表面弾性波
は、互いにかみあった櫛型（inter−digitated comb）
電極23,24へ交流電圧を印加することにより、音響導波
路16の中に放射される。表面弾性波は音響導波路16の中
を距離Ｌ伝搬して、表面弾性波吸収器（absorber）25に
よって吸収される。バックワードに伝搬する表面弾性波
は吸収器25′により吸収される。
光学同調（tunable）可能フィルタの平面図である。図
１の音響光学同調可能フィルタ10は、LiNbO3のような圧
電音響光学材料からできている基板12から成っている。
単一モード光導波路14は基板12上に形成されている。表
面弾性波を導くための音響導波路16もまた基板12上に形
成されている。光導波路14は音響導波路16の内部に含ま
れている。光導波路14は光導波路の領域中の基板表面の
中へチタンを拡散させることによって形成される。音響
導波路もまた表面弾性波障壁領域（barrier re−gion
s）21および22の中へチタンを拡散させることによって
形成される。音響導波路の途中におけるチタン拡散され
た光導波路の存在が、音響導波路が単一モード音響導波
路となるのを妨げないようにするために、光導波路の寸
法は音響導波路のそれよりも相当小さい。表面弾性波
は、互いにかみあった櫛型（inter−digitated comb）
電極23,24へ交流電圧を印加することにより、音響導波
路16の中に放射される。表面弾性波は音響導波路16の中
を距離Ｌ伝搬して、表面弾性波吸収器（absorber）25に
よって吸収される。バックワードに伝搬する表面弾性波
は吸収器25′により吸収される。
多重波長光は、ここではすべての波長が同一の偏波状
態を有しているものとするが、入力端26から光導波路に
入射する。光導波路14中の光波は、長さＬの音響光学相
互作用領域中の音響導波路で、表面弾性波と相互作用す
る。前に述べたように、表面弾性波の伝搬定数は、光の
波長の１つはその偏波状態を変えるが、他の光の波長の
偏波状態は変化せず光導波路14の出力端27から現れる、
というように選ばれている。
態を有しているものとするが、入力端26から光導波路に
入射する。光導波路14中の光波は、長さＬの音響光学相
互作用領域中の音響導波路で、表面弾性波と相互作用す
る。前に述べたように、表面弾性波の伝搬定数は、光の
波長の１つはその偏波状態を変えるが、他の光の波長の
偏波状態は変化せず光導波路14の出力端27から現れる、
というように選ばれている。
音波の振幅は全相互作用長Ｌにわたって一定である。
このように、音響光学相互作用プロファイルは表面弾性
ｚ波の振幅包絡線であり、方形をしている。相互作用プ
ロファイルは、長さＬの領域内ではｚ軸の関数として一
定であり、長さＬ領域外ではゼロである。相互作用プロ
ファイルｑ（ｚ）は、図２において正規化ｚ軸（normal
ized z coordinate）の関数としてプロットされてい
る。対応する音響光学フィルタの周波数応答は、図３に
おいて正規化周波数（normalized frequency）の関数と
してプロットされている。（物理的世界における周波数
応答の中央の周波数は、偏波状態が変化させられる選択
された波長の公称（nominal）周波数に等しい。しかし
ながら、図３において、この中央の周波数はゼロに正規
化されている。）図３においてみられるように、図１の
フィルタ10の周波数応答は高いピークを有する通過域を
持ち、サイドローブは大きい。
このように、音響光学相互作用プロファイルは表面弾性
ｚ波の振幅包絡線であり、方形をしている。相互作用プ
ロファイルは、長さＬの領域内ではｚ軸の関数として一
定であり、長さＬ領域外ではゼロである。相互作用プロ
ファイルｑ（ｚ）は、図２において正規化ｚ軸（normal
ized z coordinate）の関数としてプロットされてい
る。対応する音響光学フィルタの周波数応答は、図３に
おいて正規化周波数（normalized frequency）の関数と
してプロットされている。（物理的世界における周波数
応答の中央の周波数は、偏波状態が変化させられる選択
された波長の公称（nominal）周波数に等しい。しかし
ながら、図３において、この中央の周波数はゼロに正規
化されている。）図３においてみられるように、図１の
フィルタ10の周波数応答は高いピークを有する通過域を
持ち、サイドローブは大きい。
図４は、相互作用プロファイルが半周期の正弦波であ
るフィルタに対する音響光学相互作用プロファイルを示
している。周知の結合モード方程式を解くことによっ
て、この相互作用プロファイルを有する音響光学フィル
タの周波数応答が決定されることができ、図５において
プロットされている。図３の周波数応答と比較すると、
図５の周波数応答は実質的に側波帯を減少させている
が、通過域はまだ高いピークを有している。
るフィルタに対する音響光学相互作用プロファイルを示
している。周知の結合モード方程式を解くことによっ
て、この相互作用プロファイルを有する音響光学フィル
タの周波数応答が決定されることができ、図５において
プロットされている。図３の周波数応答と比較すると、
図５の周波数応答は実質的に側波帯を減少させている
が、通過域はまだ高いピークを有している。
図４の相互作用プロファイル、したがって図５の周波
数応答を達成する従来技術のフィルタ構造は、図６に図
示されている。フィルタ構造40は、LiNbO3のような圧電
音響光学材料からできている基板42から成っている。光
導波路44は基板40上に形成されている。一組の平行な音
響導波路46,48もまた、基板上に形成されている。光導
波路44はチタン拡散により基板上に形成されている。表
面弾性波を導くための音響導波路46,48は、表面弾性波
障壁領域50,52,54中にチタン拡散によりLiNbO3基板上に
形成されている。光導波路44が音響導波路46内に置かれ
ていることに留意されたい。第２の光導波路45は音響導
波路48の中に形成することができ、その結果、２つの音
響導波路は対称となり、２つの音響導波路の間の効率的
な方向性結合（directional coupling）が得られる。
数応答を達成する従来技術のフィルタ構造は、図６に図
示されている。フィルタ構造40は、LiNbO3のような圧電
音響光学材料からできている基板42から成っている。光
導波路44は基板40上に形成されている。一組の平行な音
響導波路46,48もまた、基板上に形成されている。光導
波路44はチタン拡散により基板上に形成されている。表
面弾性波を導くための音響導波路46,48は、表面弾性波
障壁領域50,52,54中にチタン拡散によりLiNbO3基板上に
形成されている。光導波路44が音響導波路46内に置かれ
ていることに留意されたい。第２の光導波路45は音響導
波路48の中に形成することができ、その結果、２つの音
響導波路は対称となり、２つの音響導波路の間の効率的
な方向性結合（directional coupling）が得られる。
フィルタ40において、多重波長光は、ここではすべて
の波長が同一の偏波状態を有しているものとするが、入
力端55から光導波路44に入射する。多重波長光は、選択
された波長の偏波状態は変化し、かつ他の波長の偏波状
態は変化しないで、出力端56から光導波路44を出る。
の波長が同一の偏波状態を有しているものとするが、入
力端55から光導波路44に入射する。多重波長光は、選択
された波長の偏波状態は変化し、かつ他の波長の偏波状
態は変化しないで、出力端56から光導波路44を出る。
選択された光の波長の偏波状態は、選択された光の波
長と表面弾性波との相互作用により変化する。表面弾性
波は、音響導波路48中に互いにかみあった櫛型電極57,5
8により放射されて、吸収器59により吸収される。バッ
クワードに伝搬する表面弾性波は、吸収器59′により吸
収される。表面弾性波は、点線60で示されるように音響
導波路48から音響導波路46へ結合する。結合は、音響導
波46中の表面弾性波は位置61においてゼロに近い振幅プ
ロファイルを持ち、位置62におけるピークにむかって正
弦的に増大し、そして半周期の正弦関数にしたがい位置
63においてゼロに戻る、というようなものである。した
がって、音響光学相互作用プロファイルは図４において
示され、高いピークの通過域を有する周波数応答は図５
において示される。
長と表面弾性波との相互作用により変化する。表面弾性
波は、音響導波路48中に互いにかみあった櫛型電極57,5
8により放射されて、吸収器59により吸収される。バッ
クワードに伝搬する表面弾性波は、吸収器59′により吸
収される。表面弾性波は、点線60で示されるように音響
導波路48から音響導波路46へ結合する。結合は、音響導
波46中の表面弾性波は位置61においてゼロに近い振幅プ
ロファイルを持ち、位置62におけるピークにむかって正
弦的に増大し、そして半周期の正弦関数にしたがい位置
63においてゼロに戻る、というようなものである。した
がって、音響光学相互作用プロファイルは図４において
示され、高いピークの通過域を有する周波数応答は図５
において示される。
従来技術の音響光学フィルタと関連する課題を克服す
る音響光学フィルタを提供することが本発明の目的であ
る。特に、周波数応答が利用に近い帯域フィルタ特性、
すなわち通過帯域内では均一に近い（near−unity）伝
送そして通過帯域外ではゼロに近い（near−zero）伝
送、を持つ音響光学フィルタを提供することが本発明の
目的である。
る音響光学フィルタを提供することが本発明の目的であ
る。特に、周波数応答が利用に近い帯域フィルタ特性、
すなわち通過帯域内では均一に近い（near−unity）伝
送そして通過帯域外ではゼロに近い（near−zero）伝
送、を持つ音響光学フィルタを提供することが本発明の
目的である。
発明の要約 本発明の説明のための実施例にしたがって、音響光学
同調可能フィルタが特有の音響光学相互作用プロファイ
ルで提供される。この音響光学相互作用プロファイル
は、理想に近い帯域特性、すなわち従来技術のフィルタ
構造の高いピークを有する通過帯域と比較して、均一に
近い伝送通過帯域とゼロに近い帯域外の伝送、を備える
フィルタをもたらす。この周波数応答は電気通信システ
ムの応用にとって重要な利点を持つ。広くて平坦な通過
帯域は、同調されていない入力波長に対する許容が増加
することを意味する。サイドローブの除去は、選択され
た波長と選択されていない波長との間の分離を増大させ
る。結果として、通信路間の漏話が減少する。
同調可能フィルタが特有の音響光学相互作用プロファイ
ルで提供される。この音響光学相互作用プロファイル
は、理想に近い帯域特性、すなわち従来技術のフィルタ
構造の高いピークを有する通過帯域と比較して、均一に
近い伝送通過帯域とゼロに近い帯域外の伝送、を備える
フィルタをもたらす。この周波数応答は電気通信システ
ムの応用にとって重要な利点を持つ。広くて平坦な通過
帯域は、同調されていない入力波長に対する許容が増加
することを意味する。サイドローブの除去は、選択され
た波長と選択されていない波長との間の分離を増大させ
る。結果として、通信路間の漏話が減少する。
この周波数応答をもたらす音響光学相互作用プロファ
イルは、極性が交番する減衰している振動を備えてい
る。すなわち、音響光学相互作用プロファイルは、減衰
振動の形を備えている。そのようなプロファイルの例は
４次のバスワース（Butterworth）プロファイルであ
る。
イルは、極性が交番する減衰している振動を備えてい
る。すなわち、音響光学相互作用プロファイルは、減衰
振動の形を備えている。そのようなプロファイルの例は
４次のバスワース（Butterworth）プロファイルであ
る。
フィルタを製造するために用いられる図示の物理的構
造は、基板表面上に形成された第１と第２の結合された
音響導波路より成る。光導波路は、第２の音響導波路内
に置かれている。第１と第２の音響導波路は、基板の一
端の近くに位置づけられたそれらの長さの少なくとも一
部では、互いにテーパがつけられており（taper）、そ
れらの長さの残りでは一定の間隔を持っている。減衰構
造は、方向性結合された２つの音響導波路中を伝搬する
表面弾性波を減衰させるために提供される。第１の音響
導波路中に放射された表面弾性波は、第２の音響導波路
に結合されて、示されたように、光導波路を含んでいる
第２の音響導波路内で所期の相互作用プロファイルを得
る。減衰振動の形を備える所望の相互作用プロファイル
は、音響導波路の減衰構造とテーパ構造とにより達成さ
れる。
造は、基板表面上に形成された第１と第２の結合された
音響導波路より成る。光導波路は、第２の音響導波路内
に置かれている。第１と第２の音響導波路は、基板の一
端の近くに位置づけられたそれらの長さの少なくとも一
部では、互いにテーパがつけられており（taper）、そ
れらの長さの残りでは一定の間隔を持っている。減衰構
造は、方向性結合された２つの音響導波路中を伝搬する
表面弾性波を減衰させるために提供される。第１の音響
導波路中に放射された表面弾性波は、第２の音響導波路
に結合されて、示されたように、光導波路を含んでいる
第２の音響導波路内で所期の相互作用プロファイルを得
る。減衰振動の形を備える所望の相互作用プロファイル
は、音響導波路の減衰構造とテーパ構造とにより達成さ
れる。
図面の簡単な説明 図１は、周波数応答が高いピークの通過域と強いサイ
ドローブを持つ従来技術の音響光学フィルタを概略的に
図示している。
ドローブを持つ従来技術の音響光学フィルタを概略的に
図示している。
図２は、図１のフィルタの音響光学相互作用プロファ
イルを図示している。
イルを図示している。
図３は、図１のフィルタの周波数応答を図示してい
る。
る。
図４は、周波数応答が狭く高くピークの通過域を持つ
が、サイドローブは抑えられているフィルタをもたらす
音響光学相互作用プロファイルを図示している。
が、サイドローブは抑えられているフィルタをもたらす
音響光学相互作用プロファイルを図示している。
図５は、図４の音響光学相互作用プロファイルに対応
する周波数応答を図示している。
する周波数応答を図示している。
図６は、図４の音響光学相互作用プロファイルにした
がって図５の周波数応答を備える従来技術のフィルタを
図示している。
がって図５の周波数応答を備える従来技術のフィルタを
図示している。
図７は、正規化された長さ対振幅目盛における３つの
異なる音響光学相互作用プロファイルを図示している。
曲線Ｔは、第３ゼロ交点で打ち切られた４次のバタワー
ス・フィルタのプロファイルを表している。曲線Ａは、
発明にしたがって曲線Ｔに密接に近づくプロファイルを
表している。曲線Ｎは、同じ正規化された長さ対振幅目
盛における直線的な音響光学相互作用のプロファイルを
表している。
異なる音響光学相互作用プロファイルを図示している。
曲線Ｔは、第３ゼロ交点で打ち切られた４次のバタワー
ス・フィルタのプロファイルを表している。曲線Ａは、
発明にしたがって曲線Ｔに密接に近づくプロファイルを
表している。曲線Ｎは、同じ正規化された長さ対振幅目
盛における直線的な音響光学相互作用のプロファイルを
表している。
図８は、図７における曲線Ｔの音響光学相互作用プロ
ファイルを備える音響光学フィルタの周波数応答を図示
している。
ファイルを備える音響光学フィルタの周波数応答を図示
している。
図９は、図７の音響光学相互作用プロファイルを備え
る本発明の第１のフィルタ構造を図示している。
る本発明の第１のフィルタ構造を図示している。
図10Aと図10Bは、図７の音響光学相互作用プロファイ
ルを備える本発明の別の音響光学フィルタの平面図と側
面図とを図示している。
ルを備える本発明の別の音響光学フィルタの平面図と側
面図とを図示している。
図10Cは、平面図が図10Aと同様である、音響光学フィ
ルタの本発明の側面図を図示している。
ルタの本発明の側面図を図示している。
図11は、図７の音響光学相互作用プロファイルを備え
る本発明の第２のフィルタ構造を図示している。
る本発明の第２のフィルタ構造を図示している。
発明の詳細な説明 図７を参照すると、曲線Ｔ（破線の曲線）は、４次の
バスワース・プロファイルである音響光学相互作用プロ
ファイルのプロットである。図８は、図７の曲線Ｔの音
響光学相互作用プロファイルを有する音響光学フィルタ
の周波数応答を示している。図８において見られるよう
に、この周波数応答は、伝送の大きさが均一に近い広く
て平坦な通過域を備え、かつ仮想的にゼロのサイドロー
ブを備えている。上述のように、この周波数応答は、同
調されていない入力光の波長への許容を大きくし、そし
て選択されていない波長に対する選択性を増大するため
に、電気通信の応用にとって非常に望ましいものであ
る。
バスワース・プロファイルである音響光学相互作用プロ
ファイルのプロットである。図８は、図７の曲線Ｔの音
響光学相互作用プロファイルを有する音響光学フィルタ
の周波数応答を示している。図８において見られるよう
に、この周波数応答は、伝送の大きさが均一に近い広く
て平坦な通過域を備え、かつ仮想的にゼロのサイドロー
ブを備えている。上述のように、この周波数応答は、同
調されていない入力光の波長への許容を大きくし、そし
て選択されていない波長に対する選択性を増大するため
に、電気通信の応用にとって非常に望ましいものであ
る。
図７における曲線Ａ（実線）は、打ち切られた４次の
バスワース・プロファイルにより近似し、かつ物理的構
造（以下で詳細に説明される）において実現可能な、音
響光学相互作用プロファイルである。特に、曲線Ａの相
互作用プロファイルは、まず最初に緩やかな開始を有す
る指数的に減衰する正弦曲線である。図７の曲線Ａの音
響光学相互作用プロファイルを有する物理的に実現可能
なフィルタは、図８の周波数応答に非常に近い周波数応
答を備えている。
バスワース・プロファイルにより近似し、かつ物理的構
造（以下で詳細に説明される）において実現可能な、音
響光学相互作用プロファイルである。特に、曲線Ａの相
互作用プロファイルは、まず最初に緩やかな開始を有す
る指数的に減衰する正弦曲線である。図７の曲線Ａの音
響光学相互作用プロファイルを有する物理的に実現可能
なフィルタは、図８の周波数応答に非常に近い周波数応
答を備えている。
位相極性（phase polarity）で振動し、かつ減衰する
他の相互作用プロファイルもまた、良い周波数応答特性
を備えるフィルタをもたらすことに留意すべきである。
そのような関数の例として、３次および高次のバタワー
ス関数およびそれについての物理的に実現可能な近似で
ある指数的に減衰する正弦関数を含む。
他の相互作用プロファイルもまた、良い周波数応答特性
を備えるフィルタをもたらすことに留意すべきである。
そのような関数の例として、３次および高次のバタワー
ス関数およびそれについての物理的に実現可能な近似で
ある指数的に減衰する正弦関数を含む。
図９は、本発明による音響光学フィルタを概略的に図
示している。以下に示されるように、図９の音響光学フ
ィルタ100は、極性が交番しかつ減衰し、そして４次の
バタワース・プロファイルをよく近似する音響光学相互
作用プロファイルを備えている。このように、図９のフ
ィルタ構造はとても望ましい周波数応答特性を備えてい
る。
示している。以下に示されるように、図９の音響光学フ
ィルタ100は、極性が交番しかつ減衰し、そして４次の
バタワース・プロファイルをよく近似する音響光学相互
作用プロファイルを備えている。このように、図９のフ
ィルタ構造はとても望ましい周波数応答特性を備えてい
る。
図９の音響光学フィルタ100はLiNbO3基板102より成っ
ている。
ている。
第１と第２の結合された音響導波路110と112はまた基
板102上に形成されている。ダミーの光導波路106は音響
導波路110の中に置かれている。光導波路104は音響導波
路112の中に置かれている。音響導波路110および112は
例示的に100μｍの幅を持っている。音響導波路は表面
弾性波障壁領域114,116,118の中へチタン拡散により形
成されている。障壁領域は、160nmの厚さにチタンを堆
積させ、ついで22.5時間と8.5時間の２つの別個の工程
において、1050℃で基板表面の中へTiを拡散することに
より形成される。ここで、第２番目の工程は後に述べる
光導波路形成のための工程である。導波路形成の詳細
は、J.J.Johnson“Surface−acoustic−wave direction
al coupler for apodization of integrated acousto−
optic filters"「集積化音響光学フィルタのアポダイゼ
ーションのための表面弾性波方向性結合器」,IEEE Tran
sactions on Ultrasonics,Ferro−electrics,and Frequ
ency Control,vol.40,pp.22−25においてみることがで
きる。基板102の端120の近くで、音響導波路110,112は
互いにテーパがつけられている。テーパをつけること
は、ｚ軸に沿って長さ2ztのテーパ領域122で行ってい
る。長さ2ztは長さL1の約8/5である（約15mm）。平行の
結合した導波路構造のテーパ部分は、所望の相互作用プ
ロファイルの緩やかな開始を得るために用いられてい
る。テーパ領域122の開始において、音響導波路110,112
は150μｍのギャップ距離で分離している。テーパ領域1
22の終わりにおいて、音響導波路は20μｍのギャップ距
離で互いに分離している。図９に示される本発明のフィ
ルタの説明のための実施例において、音響導波路はテー
パ領域122においてその全長の一部についてのみ互いに
向けてテーパしており、そしてテーパ領域の外では平行
である。本発明の他の実施例において、音響導波路は、
図７の曲線Ｔと物理的な実施例から実現された音響光学
相互作用プロファイルとの間のより正確な整合を得るた
めに、その全ての長さにおいて互いにテーパをつけるこ
ともできる。
板102上に形成されている。ダミーの光導波路106は音響
導波路110の中に置かれている。光導波路104は音響導波
路112の中に置かれている。音響導波路110および112は
例示的に100μｍの幅を持っている。音響導波路は表面
弾性波障壁領域114,116,118の中へチタン拡散により形
成されている。障壁領域は、160nmの厚さにチタンを堆
積させ、ついで22.5時間と8.5時間の２つの別個の工程
において、1050℃で基板表面の中へTiを拡散することに
より形成される。ここで、第２番目の工程は後に述べる
光導波路形成のための工程である。導波路形成の詳細
は、J.J.Johnson“Surface−acoustic−wave direction
al coupler for apodization of integrated acousto−
optic filters"「集積化音響光学フィルタのアポダイゼ
ーションのための表面弾性波方向性結合器」,IEEE Tran
sactions on Ultrasonics,Ferro−electrics,and Frequ
ency Control,vol.40,pp.22−25においてみることがで
きる。基板102の端120の近くで、音響導波路110,112は
互いにテーパがつけられている。テーパをつけること
は、ｚ軸に沿って長さ2ztのテーパ領域122で行ってい
る。長さ2ztは長さL1の約8/5である（約15mm）。平行の
結合した導波路構造のテーパ部分は、所望の相互作用プ
ロファイルの緩やかな開始を得るために用いられてい
る。テーパ領域122の開始において、音響導波路110,112
は150μｍのギャップ距離で分離している。テーパ領域1
22の終わりにおいて、音響導波路は20μｍのギャップ距
離で互いに分離している。図９に示される本発明のフィ
ルタの説明のための実施例において、音響導波路はテー
パ領域122においてその全長の一部についてのみ互いに
向けてテーパしており、そしてテーパ領域の外では平行
である。本発明の他の実施例において、音響導波路は、
図７の曲線Ｔと物理的な実施例から実現された音響光学
相互作用プロファイルとの間のより正確な整合を得るた
めに、その全ての長さにおいて互いにテーパをつけるこ
ともできる。
一組の光導波路104と106は基板上に形成されている。
光導波路104と106はチタン拡散（diffusion）プロセス
により形成される。チタンは厚さ80nmで幅８μｍの薄膜
ストライプ（stripe）になるためにLiNbO3基板上に堆積
される。それから、チタン原子がLiNbO3基板の表面の中
へ拡散されるために、8.5時間にわたり1050℃で加熱さ
れる。表面弾性波変換器は、第１の音響導波路110の一
端に一組の互いにかみあった櫛型電極126,128を置くこ
とにより作られる。電極は交流電圧により励起される。
表面弾性波変換器は、約175MHzの周波数で音響導波路11
0の中へ表面弾性波を放射する。この周波数は偏波状態
が変化させられる光の特定の波長に依存する。表面弾性
波エネルギは、曲線130により示されるように、導波路1
10と112との間でいききしながら結合する。
光導波路104と106はチタン拡散（diffusion）プロセス
により形成される。チタンは厚さ80nmで幅８μｍの薄膜
ストライプ（stripe）になるためにLiNbO3基板上に堆積
される。それから、チタン原子がLiNbO3基板の表面の中
へ拡散されるために、8.5時間にわたり1050℃で加熱さ
れる。表面弾性波変換器は、第１の音響導波路110の一
端に一組の互いにかみあった櫛型電極126,128を置くこ
とにより作られる。電極は交流電圧により励起される。
表面弾性波変換器は、約175MHzの周波数で音響導波路11
0の中へ表面弾性波を放射する。この周波数は偏波状態
が変化させられる光の特定の波長に依存する。表面弾性
波エネルギは、曲線130により示されるように、導波路1
10と112との間でいききしながら結合する。
多重波長光は、単一偏波状態を有するものとして、入
力端108から光導波路104に入射する。導波路104におけ
る多重波長光は、位相極性が交番しかつ減衰する音響光
学相互作用プロファイルで、表面弾性波と相互作用す
る。多重波長光は、選択された波長の１つの偏波状態が
変化するが、波長の残りは変化しない偏波状態を有し
て、出力端109から光導波路104を出る。光導波路106は
ダミーの光導波路である。しかしながら、その存在によ
って全音響導波路構造が対称になっているので、２つの
導波路の間で音響エネルギーの完全な転送が起こり得
る。
力端108から光導波路104に入射する。導波路104におけ
る多重波長光は、位相極性が交番しかつ減衰する音響光
学相互作用プロファイルで、表面弾性波と相互作用す
る。多重波長光は、選択された波長の１つの偏波状態が
変化するが、波長の残りは変化しない偏波状態を有し
て、出力端109から光導波路104を出る。光導波路106は
ダミーの光導波路である。しかしながら、その存在によ
って全音響導波路構造が対称になっているので、２つの
導波路の間で音響エネルギーの完全な転送が起こり得
る。
減衰構造はフィルタ100に組み込まれている。減衰構
造の目的は、音響導波路110と112の中を伝搬する表面弾
性波を減衰させることである。前に説明したテーパのつ
けられた幾何学的配置により実現している開始領域を除
いて、図７における曲線Ｔの規定された音響光学相互作
用プロファイルが近似的に減衰正弦曲線であるという理
由で、減衰が使用されている。図９のフィルタ100にお
いて、減衰構造は音響導波路110,112にかぶせるPMMA
（ポリメチル・メタクリレート（polymethyl metacryla
te））のような粘性の重合体材料の薄い層132より成っ
ている。重合体材料は、広くまたは音響導波路上にのみ
適用することもできる。好ましくは、光導波路構造は屈
折率プロファイルに関して漏れ（leaky）構造であるべ
きではない。ほとんどすべての重合体材料は、LiNbO3の
屈折率よりも小さい屈折率を持っている。したがって、
光導波路構造は漏れるようになることはない。そうでな
い場合、または重合体材料が光学的に損失のあるもので
ある場合は、重合体オーバーレイ・パターン（overlay
pattern）は光導波路の付近に存在しないように設計す
るべきである。
造の目的は、音響導波路110と112の中を伝搬する表面弾
性波を減衰させることである。前に説明したテーパのつ
けられた幾何学的配置により実現している開始領域を除
いて、図７における曲線Ｔの規定された音響光学相互作
用プロファイルが近似的に減衰正弦曲線であるという理
由で、減衰が使用されている。図９のフィルタ100にお
いて、減衰構造は音響導波路110,112にかぶせるPMMA
（ポリメチル・メタクリレート（polymethyl metacryla
te））のような粘性の重合体材料の薄い層132より成っ
ている。重合体材料は、広くまたは音響導波路上にのみ
適用することもできる。好ましくは、光導波路構造は屈
折率プロファイルに関して漏れ（leaky）構造であるべ
きではない。ほとんどすべての重合体材料は、LiNbO3の
屈折率よりも小さい屈折率を持っている。したがって、
光導波路構造は漏れるようになることはない。そうでな
い場合、または重合体材料が光学的に損失のあるもので
ある場合は、重合体オーバーレイ・パターン（overlay
pattern）は光導波路の付近に存在しないように設計す
るべきである。
吸収器134,134′は、例示的にゴム・セメント（rubbe
r cement）から形成されるが、端140,120の近くで基板1
02の表面上に置かれる。吸収器134は、好ましくは光導
波路104に沿う音響光学相互作用プロファイルがゼロと
交差する所で、導波路110,112の中を伝搬する表面弾性
波を吸収する。吸収器134′は変換器124により発生させ
られた後方に伝搬する表面弾性波を吸収する。
r cement）から形成されるが、端140,120の近くで基板1
02の表面上に置かれる。吸収器134は、好ましくは光導
波路104に沿う音響光学相互作用プロファイルがゼロと
交差する所で、導波路110,112の中を伝搬する表面弾性
波を吸収する。吸収器134′は変換器124により発生させ
られた後方に伝搬する表面弾性波を吸収する。
テーパ領域122における互いにテーパのつけられてい
る音響導波路110,112のテーパづけ、および音響導波路1
10,112において表面弾性波が減衰することにより、光導
波路104に沿った表面のもしそうでなければ単調に正弦
波となる音波と積をとる包絡線関数、すなわち音響光学
相互作用プロファイルは、緩やかな開始を有する減衰振
動形を持っている。特に、相互作用プロファイルは、位
置170で正の最大値をとり、位置172でゼロと交差し、位
置174で負の最小値をとり、位置176でゼロと交差し、位
置178で第２の正の最大値をとる。これは、ダンパ（dam
per）132により導入された減衰のために位置170の最初
の正の最大値より小さい。
る音響導波路110,112のテーパづけ、および音響導波路1
10,112において表面弾性波が減衰することにより、光導
波路104に沿った表面のもしそうでなければ単調に正弦
波となる音波と積をとる包絡線関数、すなわち音響光学
相互作用プロファイルは、緩やかな開始を有する減衰振
動形を持っている。特に、相互作用プロファイルは、位
置170で正の最大値をとり、位置172でゼロと交差し、位
置174で負の最小値をとり、位置176でゼロと交差し、位
置178で第２の正の最大値をとる。これは、ダンパ（dam
per）132により導入された減衰のために位置170の最初
の正の最大値より小さい。
図９のフィルタ100の相互作用プロファイルｑ（ｚ）
は指数的に減衰する正弦曲線である。
は指数的に減衰する正弦曲線である。
ここで、 である。ｚは導波路に沿う伝搬の方向であり、Ｌは音響
光学相互作用領域の全長であり、Ｎは極性交番の回数で
あり、αは表面弾性波の正規化損失定数（normalized l
oss constant）であり、2ztはテーパ領域の長さであ
り、そしてＱは全体の振幅係数である。
光学相互作用領域の全長であり、Ｎは極性交番の回数で
あり、αは表面弾性波の正規化損失定数（normalized l
oss constant）であり、2ztはテーパ領域の長さであ
り、そしてＱは全体の振幅係数である。
いくつかの例示的なパラメータ値は、 Ｌ＝7.5cm Ｑ＝3.5cm-1 zt＝1.4cm Ｎ＝３ α＝4.0 である。
上の式によって与えられ、図７において、曲線Ａとし
てプロットされる減衰正弦曲線ｑ（ｚ）は、図７の曲線
Ｔの４次のバタワース音響光学相互作用プロファイルに
よく近似している。このように、図９のフィルタ100は
非常に良い周波数応答特性を備えている。上に与えられ
た数値の集合は、近似的に1.1nmまたは150GHzオーダ（o
rder）の通過域幅という結果になる。
てプロットされる減衰正弦曲線ｑ（ｚ）は、図７の曲線
Ｔの４次のバタワース音響光学相互作用プロファイルに
よく近似している。このように、図９のフィルタ100は
非常に良い周波数応答特性を備えている。上に与えられ
た数値の集合は、近似的に1.1nmまたは150GHzオーダ（o
rder）の通過域幅という結果になる。
４次のバタワース・プロファイル以外のプロファイル
は、表面弾性波の結合制御するための２つの導波路の間
のギャップを調整する（tayloring）ことにより合成す
ることができるということに留意するべきである。
は、表面弾性波の結合制御するための２つの導波路の間
のギャップを調整する（tayloring）ことにより合成す
ることができるということに留意するべきである。
音響導波路中の表面弾性波を減衰させるために、重合
体材料の層を用いるかわりに、不純物を注入した半導体
バー（bar）をこの目的のために用いることもできる。
図10Aは、注入された半導体バーを用いて表面弾性波を
減衰することができる音響光学フィルタ100′の平面図
を示し、図10Bは側面図を示している。したがって、図1
0Aと10Bにおいて、注入されたシリコン・バーは重合体
フィルム132を置き換えている。バー300が約１μｍ以上
の厚さを有し、かつ、ｎ型かまたはｐ型のどちらかの不
純物が注入して、その導電率が約１Ω-1・m-1であるよ
うにしている。スペーサ302,302′は、LiNbO3基板102の
表面の上に、0.1μｍから１μｍの範囲内にある距離の
空隙を有するバー300を支持する。半導体バー300により
提供される減衰の量は、バー300の上部の表面に取り付
けられた電極306と基板102の底面上に取り付けられた電
極308とを用いて、空隙304の両端にバイアス電圧を印加
することにより制御することができる。シリコン・バー
300の底部の表面309は、酸化させられており、半導体表
面準位の増大を防ぐ。
体材料の層を用いるかわりに、不純物を注入した半導体
バー（bar）をこの目的のために用いることもできる。
図10Aは、注入された半導体バーを用いて表面弾性波を
減衰することができる音響光学フィルタ100′の平面図
を示し、図10Bは側面図を示している。したがって、図1
0Aと10Bにおいて、注入されたシリコン・バーは重合体
フィルム132を置き換えている。バー300が約１μｍ以上
の厚さを有し、かつ、ｎ型かまたはｐ型のどちらかの不
純物が注入して、その導電率が約１Ω-1・m-1であるよ
うにしている。スペーサ302,302′は、LiNbO3基板102の
表面の上に、0.1μｍから１μｍの範囲内にある距離の
空隙を有するバー300を支持する。半導体バー300により
提供される減衰の量は、バー300の上部の表面に取り付
けられた電極306と基板102の底面上に取り付けられた電
極308とを用いて、空隙304の両端にバイアス電圧を印加
することにより制御することができる。シリコン・バー
300の底部の表面309は、酸化させられており、半導体表
面準位の増大を防ぐ。
この半導体構成は、表面音響コンボルバ（convolve
r）（1966年ニューヨーク（NY）,Polytechnic Institut
e of brooklyn,Joint Services Technical Advisory Co
mmittee Meetingに提出されたW.C.Wangの“A novel ult
rasonic oscillation and convolution inte−grator"
「新しい超音波発振器とたたみこみ積算器」）において
用いられた。これは、典型的表面弾性波遅延線フィルタ
の変挿である。この場合、減衰は望ましい特徴を有して
いない。
r）（1966年ニューヨーク（NY）,Polytechnic Institut
e of brooklyn,Joint Services Technical Advisory Co
mmittee Meetingに提出されたW.C.Wangの“A novel ult
rasonic oscillation and convolution inte−grator"
「新しい超音波発振器とたたみこみ積算器」）において
用いられた。これは、典型的表面弾性波遅延線フィルタ
の変挿である。この場合、減衰は望ましい特徴を有して
いない。
上の構造の改良は、表面音響増幅器（P.K.Tien、米国
特許第3,158,819号、1964.11.24）の構成を利用するこ
とにより可能である。これは、前と同様に、表面弾性波
遅延線フィルタである。電極パッチ312,314は、図10Cの
側面図の説明において示されたように、半導体フィルム
300の２つの端に置かれている。図10Cにおいて、半導体
フィルム310は、サファイア基板311上に約１μｍ厚のシ
リコン薄層を成長させることにより形成される。全体の
構造は、たとえばシリコーン・ゴムを用いることで、圧
力をかけられることができ、均一のエアーギャップを有
するように全ての部品の適切に保つことができる。電流
が投入され、ｚ軸に沿って電荷キャリヤ（carriers）を
駆動する。それから、これらの走行する電気的な電荷キ
ャリヤは、LiNbO3基板の表面上の表面弾性波により生じ
る半導体フィルム300の中の圧電場と相互作用する。電
流を調整することにより、減衰レベルを所望の値に簡単
に調整することができる。半導体を用いる上記の２つの
変形において（図10Bと図10C）、減衰の正確な制御は、
エアギャップ距離と不純物注入レベルの精密な制御によ
り、基本的に可能である。しかしながら、製造後に減衰
レベルを調整できることは大きな利点である。
特許第3,158,819号、1964.11.24）の構成を利用するこ
とにより可能である。これは、前と同様に、表面弾性波
遅延線フィルタである。電極パッチ312,314は、図10Cの
側面図の説明において示されたように、半導体フィルム
300の２つの端に置かれている。図10Cにおいて、半導体
フィルム310は、サファイア基板311上に約１μｍ厚のシ
リコン薄層を成長させることにより形成される。全体の
構造は、たとえばシリコーン・ゴムを用いることで、圧
力をかけられることができ、均一のエアーギャップを有
するように全ての部品の適切に保つことができる。電流
が投入され、ｚ軸に沿って電荷キャリヤ（carriers）を
駆動する。それから、これらの走行する電気的な電荷キ
ャリヤは、LiNbO3基板の表面上の表面弾性波により生じ
る半導体フィルム300の中の圧電場と相互作用する。電
流を調整することにより、減衰レベルを所望の値に簡単
に調整することができる。半導体を用いる上記の２つの
変形において（図10Bと図10C）、減衰の正確な制御は、
エアギャップ距離と不純物注入レベルの精密な制御によ
り、基本的に可能である。しかしながら、製造後に減衰
レベルを調整できることは大きな利点である。
上述した２つの古典的表面音響装置−表面音響コンボ
ルバと表面音響増幅器−の良い概要は、Proceedings of
the IEEE,vol.64,pp.724−728（1976）,G.S.Kino“Aco
ustoelectric interactions in acoustic−surface−wa
ve devices"「表面弾性波装置における音響電気相互作
用」において見られる。
ルバと表面音響増幅器−の良い概要は、Proceedings of
the IEEE,vol.64,pp.724−728（1976）,G.S.Kino“Aco
ustoelectric interactions in acoustic−surface−wa
ve devices"「表面弾性波装置における音響電気相互作
用」において見られる。
表面弾性波障壁領域114,116,118の中へのチタン拡散
のほかにも、他の技術が音響導波路110,112を形成する
ために用いられることができることにもまた留意するべ
きである。たとえば、図11において、フィルタ100′
は、音響導波路110′,112′が半導体薄膜（たとえばInS
b）または金属薄膜ストライプ（stripes）202,204、そ
して206,208により形成されるということを除いて、図
９のフィルタ100と同一である。音響増幅器構成に対す
るLiNbO3の基板上に直接的に置かれた半導体ストリップ
（strip）の使用は、Applied Physics Letters,vol.23,
pp.117−118（1973）,L.A.Coldren and G.S.Kino“CW m
onolithic acoustic surface wave amplifier incorpor
ated in a Δν／ν waveguide"「Δν／ν導波路に組
み込まれたCWモノリシック表面弾性波増幅器」において
報告された。光導波路104,106は、ストライプ202,204と
206,208の間のチタン拡散により形成される。
のほかにも、他の技術が音響導波路110,112を形成する
ために用いられることができることにもまた留意するべ
きである。たとえば、図11において、フィルタ100′
は、音響導波路110′,112′が半導体薄膜（たとえばInS
b）または金属薄膜ストライプ（stripes）202,204、そ
して206,208により形成されるということを除いて、図
９のフィルタ100と同一である。音響増幅器構成に対す
るLiNbO3の基板上に直接的に置かれた半導体ストリップ
（strip）の使用は、Applied Physics Letters,vol.23,
pp.117−118（1973）,L.A.Coldren and G.S.Kino“CW m
onolithic acoustic surface wave amplifier incorpor
ated in a Δν／ν waveguide"「Δν／ν導波路に組
み込まれたCWモノリシック表面弾性波増幅器」において
報告された。光導波路104,106は、ストライプ202,204と
206,208の間のチタン拡散により形成される。
音響導波路が半導体または金属ストライプ202,204そ
いて206,208により形成される場合には、表面弾性波の
減衰はストライプの有限の導電率により提供される。し
たがって、これらの場合、半導体または金属ストライプ
が音響導波路を定めるために用いられるときは、別の減
衰構造は必要ではなく、むしろ、半導体または金属スト
ライプ自身が音響導波路と音響減衰構造の双方の役割を
果たすのである。減衰定数を同調させるために、長いス
トライプに沿って電流を流してもよい。
いて206,208により形成される場合には、表面弾性波の
減衰はストライプの有限の導電率により提供される。し
たがって、これらの場合、半導体または金属ストライプ
が音響導波路を定めるために用いられるときは、別の減
衰構造は必要ではなく、むしろ、半導体または金属スト
ライプ自身が音響導波路と音響減衰構造の双方の役割を
果たすのである。減衰定数を同調させるために、長いス
トライプに沿って電流を流してもよい。
本発明は、音響光学相互作用に基づくフィルタと関連
して説明してきたが、本発明はまた他の相互作用にも同
様に応用できる。したがって、多重波長光放射（optica
l radiation）における１つの波長の偏波状態を変化さ
せることのかわりに、本フィルタは、ミリメータ波長放
射のような異なる波長領域の多重波長電磁放射（electr
omagnetic radiation）における１つの波長の偏波状態
を変化させるために用いることができる。同様にして、
偏波状態を変化させるために音波を用いるかわりに、強
磁性体波（ferro−magnetic wave）のような他の波を用
いることができる。多重波長電磁放射と相互作用でき、
そして選択された電磁的波長の最初と最後の偏波状態間
の伝搬定数における変化に等しい伝搬定数を持つどのよ
うな波も、用いることができる。
して説明してきたが、本発明はまた他の相互作用にも同
様に応用できる。したがって、多重波長光放射（optica
l radiation）における１つの波長の偏波状態を変化さ
せることのかわりに、本フィルタは、ミリメータ波長放
射のような異なる波長領域の多重波長電磁放射（electr
omagnetic radiation）における１つの波長の偏波状態
を変化させるために用いることができる。同様にして、
偏波状態を変化させるために音波を用いるかわりに、強
磁性体波（ferro−magnetic wave）のような他の波を用
いることができる。多重波長電磁放射と相互作用でき、
そして選択された電磁的波長の最初と最後の偏波状態間
の伝搬定数における変化に等しい伝搬定数を持つどのよ
うな波も、用いることができる。
最後に、上述された発明の実施例は説明するためのも
のにすぎない。多くの代替の実施例が、以下の請求の範
囲の精神と範囲から逸脱することなく当業者により考え
出されることができるものである。
のにすぎない。多くの代替の実施例が、以下の請求の範
囲の精神と範囲から逸脱することなく当業者により考え
出されることができるものである。
Claims (10)
- 【請求項１】単一の偏波状態を有する多重波長電磁放射
をフィルタして、少なくとも１つの波長の偏波状態を選
択的に変化させる方法において、位相極性において振動
し、および減衰し、および選択された波長の伝搬定数に
おける変化と等しい伝搬定数を持つ相互作用プロファイ
ルを有する他の波と、前記電磁放射とを相互作用させる
ステップを備えたことを特徴とする多重波長電磁放射を
フィルタする方法。 - 【請求項２】前記多重波長電磁放射が光の放射であり、
前記他の波が音波であることを特徴とする請求項１記載
の方法。 - 【請求項３】相互作用プロファイルが音響光学相互作用
プロファイルであることを特徴とする請求項２記載の方
法。 - 【請求項４】単一偏波状態を持つ多重波長電磁放射をフ
ィルタするフィルタにおいて、少なくとも波長の１つの
前記偏波状態を選択的に変化させるために、前記多重波
長電磁放射を入力端で受信し、少なくとも波長の１つが
変化された偏波状態を持つ前記多重波長電磁放射を出力
端で出力する電磁導波路と、 位相極性において振動し、および減衰する、別の波に対
する相互作用プロファイルを形成するために結合し、お
よび選択された波長の伝搬定数における変化に等しい伝
搬定数を有し、前記電磁導波路において前記多重波長電
磁放射と相互作用する前記別の波を発生させる構造 を備えたことを特徴とする多重波長電磁放射をフィルタ
するフィルタ。 - 【請求項５】前記多重波長電磁放射が多重波長光の放射
であり、前記電磁導波路が光導波路であることを特徴と
する請求項４記載のフィルタ。 - 【請求項６】前記別の波が音波であることを特徴とする
請求項５記載のフィルタ。 - 【請求項７】前記相互作用プロファイルが音響光学相互
作用プロファイルであることを特徴とする請求項６記載
のフィルタ。 - 【請求項８】前記別の波を発生させる構造は、 音波が伝搬される第１の音響導波路と、 前記第１の音響導波路と結合し前記光導波路を含む第２
の音響導波路と、 前記第１と第２の音響導波路において伝搬する音波を減
衰させる減衰構造とを備え、 前記音波は、前記第２の音響導波路の中へ結合されてい
る前記第１の音響導波路中を伝搬し、 前記第２の音響導波路における前記音波は、前記相互作
用プロファイルを持つ ことを特徴とする請求項７記載のフィルタ。 - 【請求項９】前記第１と第２の音響導波路は、それらの
長さの少なくとも一部が互いに向ってテーパすることを
特徴とする請求項８記載のフィルタ。 - 【請求項１０】単一偏波状態を有する多重波長光の放射
を受信し、光の波長の１つの偏波状態を変化させる音響
光学フィルタにおいて、 前記基板上に形成され、第１および第２の結合された音
響導波路であって、前記基板の一端の近傍に配置され、
それらの長さの少なくとも一部分にわって互いにテーパ
づけられた音響導波路と、 前記第１の音響導波路において表面弾性波を発射し、該
表面弾性波は前記第２の音響導波路の中に結合する変換
器と、 前記第１および第２の音響導波路において前記表面弾性
波を減衰させる構造と、 前記第２の音響導波路内において前記基板上に形成され
た光導波路であって、前記基板の前記一端の近傍の入力
端から前記多重波長光放射を受信し、および出力端にお
いて、変化した１つの波長の偏波状態をもつ前記多重波
長放射を出力する光導波路とを備え、 前記第２の音響導波路の中に結合された前記表面弾性波
は、位相極性において振動しかつ減衰する音響光学相互
作用プロファイルを有することを特徴とする音響光学フ
ィルタ。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US131,522 | 1993-10-01 | ||
| US08/131,522 US5400171A (en) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | Acousto-optic filter with near-ideal bandpass characteristics |
| US08/131,522 | 1993-10-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09503077A JPH09503077A (ja) | 1997-03-25 |
| JP2790379B2 true JP2790379B2 (ja) | 1998-08-27 |
Family
ID=22449815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7511807A Expired - Lifetime JP2790379B2 (ja) | 1993-10-01 | 1994-09-15 | 理想に近い帯域特性を有する音響光学フィルタ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5400171A (ja) |
| EP (1) | EP0721597A4 (ja) |
| JP (1) | JP2790379B2 (ja) |
| CA (1) | CA2169962C (ja) |
| WO (1) | WO1995010791A1 (ja) |
Families Citing this family (21)
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|---|---|---|---|---|
| US5734207A (en) * | 1994-05-06 | 1998-03-31 | Miklinjul Corporation | Voltage polarity memory system and fuse-switch assembly usable therewith |
| US5455877A (en) * | 1994-10-27 | 1995-10-03 | Bell Communications Research, Inc. | Multi-channel wavelength-routing switch using acousto-optic polarization converters |
| FR2728357B1 (fr) * | 1994-12-20 | 1997-01-31 | Alcatel Nv | Dispositif acousto-optique pour filtrage optique |
| US5502782A (en) * | 1995-01-09 | 1996-03-26 | Optelecom, Inc. | Focused acoustic wave fiber optic reflection modulator |
| IT1273563B (it) * | 1995-04-14 | 1997-07-08 | Pirelli Cavi Spa | Dispositivo acusto-ottico in guida d'onda di selezione in lunghezza d'onda |
| GB2304917A (en) * | 1995-09-08 | 1997-03-26 | Integrated Optical Components | Integrated optical devices |
| JP2919325B2 (ja) * | 1995-11-29 | 1999-07-12 | 日本電気株式会社 | 音響光学フィルタ |
| GB9609827D0 (en) * | 1996-05-10 | 1996-07-17 | Integrated Optical Components | Fabrication of optical components |
| JP3861395B2 (ja) | 1997-08-11 | 2006-12-20 | 富士通株式会社 | 光導波路デバイス及び光導波路デバイスを用いた光通信システム |
| US6052497A (en) * | 1998-05-22 | 2000-04-18 | Lucent Technologies Inc. | System comprising acousto-optic tunable filter |
| US6721466B2 (en) * | 1999-12-23 | 2004-04-13 | Henry F. Taylor | Guided wave electrooptic and acoustooptic tunable filter apparatus and method |
| JP2001209019A (ja) | 2000-01-25 | 2001-08-03 | Fujitsu Ltd | 音響光学型可変波長ｔｅ／ｔｍモード変換器、及びこれを用いた可変波長光フィルタ |
| AU2002311612A1 (en) * | 2001-06-18 | 2003-01-02 | Orchid Lightwave Communications, Inc. | Electro-optic waveguide modulator method and apparatus |
| US6556729B2 (en) * | 2001-07-27 | 2003-04-29 | The United States Of America As Represented By The National Security Agency | Acousto-optic bandpass filter |
| WO2005003847A1 (ja) * | 2003-07-07 | 2005-01-13 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 音響光学フィルタ |
| JP4542422B2 (ja) * | 2004-12-10 | 2010-09-15 | 富士通株式会社 | 光デバイス及び駆動電圧供給装置 |
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| US20080025354A1 (en) * | 2006-07-31 | 2008-01-31 | Dean Jennings | Ultra-Fast Beam Dithering with Surface Acoustic Wave Modulator |
| GB2463177B (en) * | 2007-04-20 | 2012-02-29 | Ultra Scan Corp | Reliability improvement for piezoelectric imaging array device |
| CN101871815B (zh) * | 2009-04-24 | 2012-06-06 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种基于孔径分割和声光可调谐滤光器的可编程偏振超光谱成像仪 |
| KR101537513B1 (ko) * | 2014-02-28 | 2015-07-17 | 한국기계연구원 | 메타물질 음파 증폭기 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL277612A (ja) * | 1961-04-26 | 1900-01-01 | ||
| US4273411A (en) * | 1980-01-24 | 1981-06-16 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Optical wavelength filter |
| US4390236A (en) * | 1981-03-19 | 1983-06-28 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Tunable polarization independent wavelength filter |
| US4781425A (en) * | 1986-02-18 | 1988-11-01 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Fiber optic apparatus and method for spectrum analysis and filtering |
| US5002349A (en) * | 1989-11-29 | 1991-03-26 | Bell Communications Research, Inc. | Integrated acousto-optic filters and switches |
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-
1993
- 1993-10-01 US US08/131,522 patent/US5400171A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-09-15 WO PCT/US1994/010440 patent/WO1995010791A1/en not_active Application Discontinuation
- 1994-09-15 CA CA002169962A patent/CA2169962C/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-15 EP EP94929811A patent/EP0721597A4/en not_active Withdrawn
- 1994-09-15 JP JP7511807A patent/JP2790379B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1995010791A1 (en) | 1995-04-20 |
| JPH09503077A (ja) | 1997-03-25 |
| EP0721597A4 (en) | 1996-09-04 |
| EP0721597A1 (en) | 1996-07-17 |
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