JP2919325B2 - 音響光学フィルタ - Google Patents
音響光学フィルタInfo
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- JP2919325B2 JP2919325B2 JP7310240A JP31024095A JP2919325B2 JP 2919325 B2 JP2919325 B2 JP 2919325B2 JP 7310240 A JP7310240 A JP 7310240A JP 31024095 A JP31024095 A JP 31024095A JP 2919325 B2 JP2919325 B2 JP 2919325B2
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/11—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves
- G02F1/125—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves in an optical waveguide structure
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光波長フィルタに関
し，特にコリニア結合による音響光学効果を用いた光波
長フィルタに関するものである。
し，特にコリニア結合による音響光学効果を用いた光波
長フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】音響光学効果を用いた光波長フィルタ
は，高速な動作，同調可変幅が大きく選択チャネル数を
多く取れる，複数波長を同時に選択できるなどの利点が
ある。
は，高速な動作，同調可変幅が大きく選択チャネル数を
多く取れる，複数波長を同時に選択できるなどの利点が
ある。
【０００３】この種のフィルタの従来の技術としては，
以下に挙げる例がある。
以下に挙げる例がある。
【０００４】図４はエレクトロニクス・レター第２５巻
６号３９８〜３９９頁（ELECTRONICS LETTERS Vol. 25
No.6，第398 〜399 頁，1989, 以下，従来技術と呼ぶ）
より引用した音響光学フィルタ５０を示す斜視図であ
る。図４を参照すると，音響光学フィルタ５０は，ニオ
ブ酸リチウム基板５１に装荷された弾性表面波励振電極
５２ａ，５２ｂによって励振された弾性表面波によっ
て，ニオブ酸リチウム基板５１の表面に作製したチタン
拡散光導波路５３を含む第１及び第２の相互作用領域５
４ａ，５４ｂに周期的な屈折率変化が発生する。したが
って，特定の光波長のＴＥ偏光が，基板に対して垂直な
電界成分を有する直線偏光（以後ＴＭ偏光と呼ぶ）に変
換される。この特定の光波長のＴＥ偏光は，光導波路５
３の入力端で励起された基板５１に対して水平な電界成
分を有する直線偏光（以後ＴＥ偏光と呼ぶ）の中で，第
１の相互作用領域５４ａの周期的な屈折率変化により位
相整合条件が満たされるものである。
６号３９８〜３９９頁（ELECTRONICS LETTERS Vol. 25
No.6，第398 〜399 頁，1989, 以下，従来技術と呼ぶ）
より引用した音響光学フィルタ５０を示す斜視図であ
る。図４を参照すると，音響光学フィルタ５０は，ニオ
ブ酸リチウム基板５１に装荷された弾性表面波励振電極
５２ａ，５２ｂによって励振された弾性表面波によっ
て，ニオブ酸リチウム基板５１の表面に作製したチタン
拡散光導波路５３を含む第１及び第２の相互作用領域５
４ａ，５４ｂに周期的な屈折率変化が発生する。したが
って，特定の光波長のＴＥ偏光が，基板に対して垂直な
電界成分を有する直線偏光（以後ＴＭ偏光と呼ぶ）に変
換される。この特定の光波長のＴＥ偏光は，光導波路５
３の入力端で励起された基板５１に対して水平な電界成
分を有する直線偏光（以後ＴＥ偏光と呼ぶ）の中で，第
１の相互作用領域５４ａの周期的な屈折率変化により位
相整合条件が満たされるものである。
【０００５】また，素子の中央付近に，Ｚカットのニオ
ブ酸リチウムウエハー片からなるＴＭ偏光検光素子５５
設置されている。このＴＭ偏光検光素子５５により，Ｔ
Ｍ偏光は透過，ＴＥ偏光は放射されて特定波長の選択が
なされる。第２の相互作用領域５４ｂにおいて再び特定
の波長のＴＭ偏光がＴＥ偏光に変換される。このよう
に，波長依存性のある偏光変換作用を二段階行うことに
よってフィルタ特性におけるサイドローブレベルの低減
化が図られている。尚，図４において，５６ａ〜ｄは，
音波吸収体を示している。
ブ酸リチウムウエハー片からなるＴＭ偏光検光素子５５
設置されている。このＴＭ偏光検光素子５５により，Ｔ
Ｍ偏光は透過，ＴＥ偏光は放射されて特定波長の選択が
なされる。第２の相互作用領域５４ｂにおいて再び特定
の波長のＴＭ偏光がＴＥ偏光に変換される。このよう
に，波長依存性のある偏光変換作用を二段階行うことに
よってフィルタ特性におけるサイドローブレベルの低減
化が図られている。尚，図４において，５６ａ〜ｄは，
音波吸収体を示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
る音響光学フィルタは，弾性表面波と光波の相互作用を
利用するものである。この従来技術の音響光学フィルタ
は，音波と光波の結合係数が一様であり，フィルタ特性
におけるサイドローブレベルは理論的に約−９ｄＢにな
り，これ以上のサイドローブ抑圧は望めない。さらなる
低サイドローブレベル化を図るために，図４の光波長フ
ィルタでは二つのＴＥ／ＴＭ偏光変換素子をタンデムに
接続しているが，その特性は単一素子の特性の和の−１
８ｄＢのレベルにすぎない。
る音響光学フィルタは，弾性表面波と光波の相互作用を
利用するものである。この従来技術の音響光学フィルタ
は，音波と光波の結合係数が一様であり，フィルタ特性
におけるサイドローブレベルは理論的に約−９ｄＢにな
り，これ以上のサイドローブ抑圧は望めない。さらなる
低サイドローブレベル化を図るために，図４の光波長フ
ィルタでは二つのＴＥ／ＴＭ偏光変換素子をタンデムに
接続しているが，その特性は単一素子の特性の和の−１
８ｄＢのレベルにすぎない。
【０００７】そこで，本発明の技術的課題は，低サイド
ローブレベルを図ることができる音響光学フィルタを提
供することにある。
ローブレベルを図ることができる音響光学フィルタを提
供することにある。
【０００８】また，本発明の技術的課題は，光波長選択
機能素子を必要とする光波長多重通信システムにおい
て，Ｓ／Ｎの良好な光波長フィルタに使用できる音響光
学フィルタを提供することにある。
機能素子を必要とする光波長多重通信システムにおい
て，Ｓ／Ｎの良好な光波長フィルタに使用できる音響光
学フィルタを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の音響光学フィル
タでは，基板上に作製されたチャネル型の光導波路の入
力端で励起された単一直線偏光を，前記光導波路上に装
荷した弾性表面波励振電極で発生した弾性表面波によっ
て，特定の波長成分のみを上記偏光と直交する直線偏光
に変換する偏光変換器を有する音響光学フィルタにおい
て，前記偏光変換器は，前記弾性表面波と前記単一直線
偏光とが相互作用を行う相異なる相互作用長を持つ複数
個の相互作用領域によって複数形成されていることを特
徴としている。
タでは，基板上に作製されたチャネル型の光導波路の入
力端で励起された単一直線偏光を，前記光導波路上に装
荷した弾性表面波励振電極で発生した弾性表面波によっ
て，特定の波長成分のみを上記偏光と直交する直線偏光
に変換する偏光変換器を有する音響光学フィルタにおい
て，前記偏光変換器は，前記弾性表面波と前記単一直線
偏光とが相互作用を行う相異なる相互作用長を持つ複数
個の相互作用領域によって複数形成されていることを特
徴としている。
【００１０】ここで，本発明の音響光学フィルタにおい
て，前記複数の変換器は，前記光導波路上の出力側に検
光素子を夫々備えるとともに，互いに縦列（タンデム）
に形成されていることが好ましく，また，複数個の前記
相互作用領域間に１．５倍の相互作用長比を有している
ことが好ましい。
て，前記複数の変換器は，前記光導波路上の出力側に検
光素子を夫々備えるとともに，互いに縦列（タンデム）
に形成されていることが好ましく，また，複数個の前記
相互作用領域間に１．５倍の相互作用長比を有している
ことが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【００１２】図１は本発明の実施の一形態の音響光学フ
ィルタを説明するための平面図である。本発明の実施の
一形態ではニオブ酸リチウム基板を用いてチタン拡散法
で光導波路を作製した場合を例に取る。また，偏光変換
器を二つ用いた場合を例にとって説明する。本実施の形
態の音響光学フィルタ１は，ＬｉＮｂＯ3 からなる基板
１１と，この基板１１表面層に作製した光導波路１２
と，基板１１の表面に装荷した弾性表面波励振電極１３
ａ，１３ｂと，弾性表面波吸収体１４ａ，１４ｂ，１４
ｃ，１４ｄと，光導波路中央部と出力部近傍に設けたＴ
Ｍ偏光検光素子１５及びＴＥ偏光検光素子１６とから構
成されている。
ィルタを説明するための平面図である。本発明の実施の
一形態ではニオブ酸リチウム基板を用いてチタン拡散法
で光導波路を作製した場合を例に取る。また，偏光変換
器を二つ用いた場合を例にとって説明する。本実施の形
態の音響光学フィルタ１は，ＬｉＮｂＯ3 からなる基板
１１と，この基板１１表面層に作製した光導波路１２
と，基板１１の表面に装荷した弾性表面波励振電極１３
ａ，１３ｂと，弾性表面波吸収体１４ａ，１４ｂ，１４
ｃ，１４ｄと，光導波路中央部と出力部近傍に設けたＴ
Ｍ偏光検光素子１５及びＴＥ偏光検光素子１６とから構
成されている。
【００１３】この音響光学フイルタ１は，次のように製
造される。
造される。
【００１４】ＸカットＹ軸伝搬方位のニオブ酸リチウム
基板１１の上に幅：６〜１０μｍ，膜厚：６００〜１５
００Ａのチタンストライプを形成し，９５０〜１１００
℃で熱拡散を行い単一モードチタン拡散光導波路１２を
作製する。第１及び第２の作用領域は，弾性表面波と導
波光とが相互作用する領域で夫々偏光変換器を構成す
る。ここで，第１の相互作用領域１７ａは，弾性表面波
励振電極１３ａ位置から始まり弾性表面波吸収体１４ｂ
の位置で終端する。また，第２の相互作用領域１７ｂは
弾性表面波励振電極１３ｂ位置から始まり弾性表面波吸
収体１４ｄの位置で終端する。
基板１１の上に幅：６〜１０μｍ，膜厚：６００〜１５
００Ａのチタンストライプを形成し，９５０〜１１００
℃で熱拡散を行い単一モードチタン拡散光導波路１２を
作製する。第１及び第２の作用領域は，弾性表面波と導
波光とが相互作用する領域で夫々偏光変換器を構成す
る。ここで，第１の相互作用領域１７ａは，弾性表面波
励振電極１３ａ位置から始まり弾性表面波吸収体１４ｂ
の位置で終端する。また，第２の相互作用領域１７ｂは
弾性表面波励振電極１３ｂ位置から始まり弾性表面波吸
収体１４ｄの位置で終端する。
【００１５】また，弾性表面波励振電極１３ａ，１３ｂ
として，簾状の形状の電極指を用いる。その電極指周期
は１０〜５０μｍの間の中心光波長におけるＴＥ偏光と
ＴＭ偏光の間の変換条件を満たす周期で作製をおこな
う。例えば，光波長が１．５５μｍの場合には電極指周
期は２１μｍ付近の値となる。
として，簾状の形状の電極指を用いる。その電極指周期
は１０〜５０μｍの間の中心光波長におけるＴＥ偏光と
ＴＭ偏光の間の変換条件を満たす周期で作製をおこな
う。例えば，光波長が１．５５μｍの場合には電極指周
期は２１μｍ付近の値となる。
【００１６】第１の相互作用領域１７ａの相互作用長を
Ｌ1 ，第２の相互作用領域１７ｂの相互作用長をＬ2 と
すると，Ｌ1 とＬ2 の間にＬ1 ＝１．５×Ｌ2 ，或い
は，Ｌ2 ＝１．５×Ｌ1 の条件を設定して二つの偏光変
換器を作製する。相互作用長に上記のような条件を設け
ることにより，２つの偏光変換器の光透過特性波形にお
いて，それぞれのサイドローブのピーク位置に対して谷
位置が，谷位置に対してピーク位置が重なることにな
り，従来の技術におけるピーク位置同士が重なる光透過
特性と比較して，より一層のサイドローブレベルの低減
を図ることができる。
Ｌ1 ，第２の相互作用領域１７ｂの相互作用長をＬ2 と
すると，Ｌ1 とＬ2 の間にＬ1 ＝１．５×Ｌ2 ，或い
は，Ｌ2 ＝１．５×Ｌ1 の条件を設定して二つの偏光変
換器を作製する。相互作用長に上記のような条件を設け
ることにより，２つの偏光変換器の光透過特性波形にお
いて，それぞれのサイドローブのピーク位置に対して谷
位置が，谷位置に対してピーク位置が重なることにな
り，従来の技術におけるピーク位置同士が重なる光透過
特性と比較して，より一層のサイドローブレベルの低減
を図ることができる。
【００１７】即ち，本発明の実施の一形態による音響光
学フィルタにおいては，一つの偏光変換器の光透過特性
におけるサイドローブのピーク位置と谷位置が，他の偏
光変換器の光透過特性におけるサイドローブの谷位置と
ピーク位置に互いに重ね合わさり，単一の偏光変換器に
おける光透過特性のサイドローブレベルを下回ることが
できる。
学フィルタにおいては，一つの偏光変換器の光透過特性
におけるサイドローブのピーク位置と谷位置が，他の偏
光変換器の光透過特性におけるサイドローブの谷位置と
ピーク位置に互いに重ね合わさり，単一の偏光変換器に
おける光透過特性のサイドローブレベルを下回ることが
できる。
【００１８】図２は図１の音響光学フィルタを説明する
ための中心光波長からのずれに対する透過光出力の変化
を表した特性図である。図２に示すように，本発明の実
施の一形態による音響光学フィルタでは，約−２５ｄＢ
の低サイドローブレベルを実現することができるに対し
て，従来の相互作用長が同一である二段の偏光変換器か
らなる音響光学フィルタではサイドローブレベルが約−
１８ｄＢの限界を持つ。
ための中心光波長からのずれに対する透過光出力の変化
を表した特性図である。図２に示すように，本発明の実
施の一形態による音響光学フィルタでは，約−２５ｄＢ
の低サイドローブレベルを実現することができるに対し
て，従来の相互作用長が同一である二段の偏光変換器か
らなる音響光学フィルタではサイドローブレベルが約−
１８ｄＢの限界を持つ。
【００１９】図３は本発明の実施の一形態による音響光
学フィルタの効果を説明するための二つの偏光変換器の
相互作用長の比：Ｌ2 ／Ｌ1 に対するサイドローブレベ
ルの変化を表した特性図である。Ｌ2 ／Ｌ1 ＝２／３，
及び，３／２の場合に，サイドローブレベルは約−２５
ｄＢとなり，最大のサイドローブ抑圧効果が得られる。
学フィルタの効果を説明するための二つの偏光変換器の
相互作用長の比：Ｌ2 ／Ｌ1 に対するサイドローブレベ
ルの変化を表した特性図である。Ｌ2 ／Ｌ1 ＝２／３，
及び，３／２の場合に，サイドローブレベルは約−２５
ｄＢとなり，最大のサイドローブ抑圧効果が得られる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように，本発明では，偏光
変換器を構成する相互作用長が異なる複数個の相互作用
領域を備えており，相互作用長の比を１．５倍前後に設
定することによって，一つの偏光変換器の光透過特性波
形におけるサイドローブのピーク位置と谷位置が，他の
偏光変換器の光透過特性波形におけるサイドローブの谷
位置とピーク位置と互いに重ね合わさり，約−２５ｄＢ
に及ぶ低サイドローブレベル化を図ることができる。光
波長選択機能素子を必要とする光波長多重通信システム
において，Ｓ／Ｎの良好な光波長フィルタを供給できる
効果は極めて大きなものである。
変換器を構成する相互作用長が異なる複数個の相互作用
領域を備えており，相互作用長の比を１．５倍前後に設
定することによって，一つの偏光変換器の光透過特性波
形におけるサイドローブのピーク位置と谷位置が，他の
偏光変換器の光透過特性波形におけるサイドローブの谷
位置とピーク位置と互いに重ね合わさり，約−２５ｄＢ
に及ぶ低サイドローブレベル化を図ることができる。光
波長選択機能素子を必要とする光波長多重通信システム
において，Ｓ／Ｎの良好な光波長フィルタを供給できる
効果は極めて大きなものである。
【図１】本発明の音響光学フィルタの実施の一形態を説
明するための平面図である。
明するための平面図である。
【図２】本発明の実施の一形態による音響光学フィルタ
の効果を説明するための特性図である。
の効果を説明するための特性図である。
【図３】本発明の実施の一形態による音響光学フィルタ
の効果を説明するための特性図である。
の効果を説明するための特性図である。
【図４】従来の技術を説明するための斜視図である。
１１，５１ ニオブ酸リチウム基板 １２，５３ 光導波路 １３ａ，１３ｂ，５２ａ，５２ｂ 弾性表面波励振電
極 １４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，５６ａ，５６ｂ，５
６ｃ，５６ｄ 弾性表面波吸収体 １５，５５ ＴＭ偏光検光素子 １６ ＴＥ偏光検光素子 １７ａ，１７ｂ，５４ａ，５４ｂ 相互作用領域
極 １４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，５６ａ，５６ｂ，５
６ｃ，５６ｄ 弾性表面波吸収体 １５，５５ ＴＭ偏光検光素子 １６ ＴＥ偏光検光素子 １７ａ，１７ｂ，５４ａ，５４ｂ 相互作用領域
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に作製されたチャネル型の光導波
路の入力端で励起された単一直線偏光を，前記光導波路
上に装荷した弾性表面波励振電極で発生した弾性表面波
によって，特定の波長成分のみを上記偏光と直交する直
線偏光に変換する偏光変換器を有する音響光学フィルタ
において，前記偏光変換器は，前記弾性表面波と前記単
一直線偏光とが相互作用を行う相異なる相互作用長を持
つ複数個の相互作用領域によって複数形成されており、
かつ、前記光導波路上の出力側に検光素子を夫々備える
とともに、互いに縦列に形成されていることを特徴とす
る音響光学フィルタ。 - 【請求項２】 請求項１ 記載の音響光学フィルタにおい
て、複数個の前記相互作用領域間に１．５倍の相互作用
長比を有していることを特徴とする音響光学フィルタ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7310240A JP2919325B2 (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 音響光学フィルタ |
| US08/753,397 US5724179A (en) | 1995-11-29 | 1996-11-26 | Acousto-optic filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7310240A JP2919325B2 (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 音響光学フィルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09152565A JPH09152565A (ja) | 1997-06-10 |
| JP2919325B2 true JP2919325B2 (ja) | 1999-07-12 |
Family
ID=18002872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7310240A Expired - Fee Related JP2919325B2 (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 音響光学フィルタ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5724179A (ja) |
| JP (1) | JP2919325B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1114952A (ja) * | 1997-06-25 | 1999-01-22 | Nec Corp | 光波長可変フィルタ |
| JP3639109B2 (ja) | 1998-04-02 | 2005-04-20 | 富士通株式会社 | 光伝送装置、光伝送システム及び光端局 |
| US6373630B1 (en) | 2000-05-05 | 2002-04-16 | Chih-Kung Lee | Light beam polarization converter |
| US10108146B2 (en) * | 2007-08-11 | 2018-10-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Anisotropic leaky-mode modulator for holographic video displays |
| JP6169759B1 (ja) * | 2016-07-11 | 2017-07-26 | 株式会社山寿セラミックス | 弾性表面波素子用基板及びその製造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04159516A (ja) * | 1990-10-24 | 1992-06-02 | Nec Corp | 光波長フィルタ |
| US5329397A (en) * | 1992-08-04 | 1994-07-12 | Chang I Cheng | Acousto-optic tunable filter |
| US5400171A (en) * | 1993-10-01 | 1995-03-21 | Bell Communications Research, Inc. | Acousto-optic filter with near-ideal bandpass characteristics |
| US5452314A (en) * | 1994-08-01 | 1995-09-19 | Hewlett-Packard Company | Controllable-birefringence, acousto-optic tunable filter and a laser tuned by the same |
| US5455877A (en) * | 1994-10-27 | 1995-10-03 | Bell Communications Research, Inc. | Multi-channel wavelength-routing switch using acousto-optic polarization converters |
-
1995
- 1995-11-29 JP JP7310240A patent/JP2919325B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-11-26 US US08/753,397 patent/US5724179A/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．６ ｐ．３９８−３９９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09152565A (ja) | 1997-06-10 |
| US5724179A (en) | 1998-03-03 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19971210 |
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