JP3088189B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、通信や各種電子シス
テムなどに用いられる圧電体薄膜を用いた弾性表面波装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２６は２つの入力信号のコンボリュー
ジョン出力を得る弾性表面波装置を示すもので、文献
「ＺｎＯ／Ｓｉ ＳＡＷコンボルバ」（皆川、坪内、御
子柴、電子情報通信学会、スペクトル拡散通信研究会、
１９８７年８月、資料番号ＳＳ８７−１８、第４頁）に
記載されている従来のこの種の弾性表面波装置を示す構
成図である。

【０００３】図２６において、１は半導体でなる基板、
２は絶縁体薄膜、３は圧電体薄膜であり、それぞれ、Ｓ
ｉ、ＳｉＯ₂ 、ＺｎＯが使用されている。４および５は
入力トランスデューサ、６は出力ゲート電極、７は接地
電極である。

【０００４】次に、図２６に示した従来の弾性表面波装
置の動作について説明する。入力トランスデューサ４か
ら入力トランスデューサ５に向かう方向をｚとする。入
力トランスデューサ４および入力トランスデューサ５
に、それぞれ、Ｆ（ｔ）ｅ ^jωt ，Ｇ（ｔ）ｅ ^jωt で表
される電気信号を入力する。ここで、ｔは時間、ωは角
周波数を表し、Ｆ（ｔ）およびＧ（ｔ）は、各電気信号
の振幅を表す。

【０００５】これらの電気信号は、それぞれ入力トラン
スデューサ４および５により角周波数ωの弾性表面波に
変換され、それぞれ出力ゲート電極６に向かって伝搬す
る。出力ゲート電極６に到達した弾性表面波が互いにす
れちがった際、半導体の非線形作用により、これらの弾
性表面波の積の信号、すなわち角周波数２ωの信号が生
じる。この角周波数２ωの信号は、出力ゲート電極６に
より空間的に積分され、出力ゲート電極６から電気信号
として出力される。

【０００６】これを式で表すと、次の式で表される。 Ｈ（ｔ）Ａ₀ ｅ ^j2ωt ∫［Ｆ（ｔ−ｚ／ｖ）・Ｇ｛ｔ−
（Ｌ−ｚ）／ｖ｝］dz・・・（１） ここで、Ｈ（ｔ）は出力ゲート電極６から出力される電
気信号、Ａ₀ は比例定数、ｖは弾性表面波の位相速度、
Ｌは図２６中に示すように、出力ゲート電極６のｚ方向
に沿った長さである。

【０００７】ｔ−ｚ／ｖ＝τとおくと、式（１）は次の
式（２）で表される。 Ｈ（ｔ）＝Ａ₀ ｅ ^j2ωt ∫［Ｆ（τ）・Ｇ｛２ｔ−τ−Ｌ
／ｖ｝］ｄτ・・・（２） この式からわかるように、Ｈ（ｔ）は、２つの信号Ｆ
（ｔ），Ｇ（ｔ）のコンボリューション（畳み込み積
分）出力になっている。

【０００８】しかし、図２６に示した従来の弾性表面波
装置では、弾性表面波を伝搬させる基板が層状構造であ
る。このため、弾性表面波の位相速度に分散性がある。
すなわち、周波数によって位相速度ｖが異なる。したが
って、位相速度ｖをほぼ一定と見なしても差支えない狭
い周波数範囲にわたってしか、所要のコンボリューショ
ン出力を得られない。すなわち、広帯域にわたって使用
できない欠点がある。

【０００９】図２７はこの欠点を克服するためになされ
た従来のこの種の他の弾性表面波装置の構成図を示した
もので、特開平３−７４９２０号公報に開示されたもの
である。

【００１０】図２７において、１は半導体でなる基板、
２は絶縁体薄膜、３は圧電体薄膜である。４ａ，４ｂ，
４ｃ、および５ａ，５ｂ，５ｃは入力トランスデュー
サ、６は出力ゲート電極、７は接地電極である。

【００１１】図２７において、基板１、絶縁体薄膜２、
圧電体薄膜３、および接地電極７の構成は、図２６に示
したものと同様である。しかし、図２７に示す構成にお
いては、電極指の配列ピッチの異なる３種類の入力トラ
ンスデューサの対、すなわち入力トランスデューサ４ａ
と５ａの対、入力トランスデューサ４ｂと５ｂの対、お
よび入力トランスデューサ４ｃと５ｃの対をそれぞれ圧
電体薄膜３上に設けている。

【００１２】さらに、図中、記号ｌａ，ｌｂ，およびｌ
ｃを付して示すように、上記各入力トランスデューサ対
間で入力トランスデューサの中心間距離を異ならせてい
る。一方、これに対応させて、出力ゲート電極６のｚ方
向に沿った長さを、図２７中記号Ｌａ、Ｌｂ、およびＬ
ｃを付して示すように、場所によって変えている。

【００１３】次に、図２７に示した弾性表面波装置の動
作について説明する。入力トランスデューサ４ａ，４
ｂ，および４ｃでは、電極指の配列ピッチが異なるの
で、効率よく励振される弾性表面波の中心周波数がそれ
ぞれ異なる。すなわち、配列ピッチの広い入力トランス
デューサ４ａでは、低い周波数の弾性表面波が効率よく
励振され、配列ピッチの狭い入力トランスデューサ４ｃ
では、高い周波数の弾性表面波が効率よく励振される。
入力トランスデューサ５ａ，５ｂ，５ｃについても同様
である。

【００１４】入力トランスデューサ４ａおよび５ａによ
り効率よく励振される弾性表面波の角周波数をωａ、入
力トランスデューサ４ｂおよび５ｂの同様の角周波数を
ωｂ、入力トランスデューサ４ｃおよび５ｃの同様の角
周波数をωｃで表し、さらに、弾性表面波の位相速度ｖ
の角周波数ωに対する依存性を、ｖ（ω）で表せば、距
離ｌａ，ｌｂ，およびｌｃが、 ｌａ／ｖ（ωａ）＝ｌｂ／ｖ（ωｂ）＝ｌｃ／ｖ（ω
ｃ） を満たすように決定されている。これにより、位相速度
の分散性に起因して生じる弾性表面波の伝搬遅延時間の
周波数依存性を補償している。

【００１５】さらに、出力ゲート電極６の長さＬａ、Ｌ
ｂ、およびＬｃが、 Ｌａ／ｖ（ωａ）＝Ｌｂ／ｖ（ωｂ）＝Ｌｃ／ｖ（ω
ｃ） を満たすように決定されている。これにより、積分時間
長を周波数に依存せず一定となるようにしている。

【００１６】図２７に示した弾性表面波装置は、以上の
ように構成することにより、図２６に示した弾性表面波
装置に比べ広帯域化を図っている。

【００１７】しかし、上述した従来の弾性表面波装置に
おいては、弾性表面波を伝搬させる基板が層状構造の場
合、弾性表面波の位相速度のみならず、入力トランスデ
ューサによる電気信号から弾性表面波信号への変換効率
を示す指数である電気機械結合係数も周波数依存性をも
つ。

【００１８】図２７に示した従来の弾性表面波装置で
は、広帯域にわたって動作させようとすると、遅延時間
および積分時間長の周波数依存性は、上述したように補
償されるものの、圧電体薄膜３の厚さを一定にして構成
されていたため、電気機械結合係数の周波数依存性によ
り、電気信号から弾性表面波信号への変換効率が周波数
により異なる。このため、結局のところ、広帯域にわた
って使用することができない欠点があった。

【００１９】また、図２８は例えば特開昭６４−１２７
１０号公報に開示された従来の光偏向機能を有する弾性
表面波装置を示す構成図である。（ａ）は平面図、
（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＡＡ′線に沿って切
断したときの断面図である。この図１６において、１は
非圧電体でなる基板、３は透明状の圧電体薄膜、４ａ，
４ｂおよび４ｃはトランスデューサ、９は被制御光であ
り、上記非圧電体の基板１および透明状の圧電体薄膜２
には、それぞれ溶融石英およびＣ軸配向のＺｎＯが使用
されている。

【００２０】上記構成において、トランスデューサ４
ａ，４ｂおよび４ｃは非圧電体の基板１と圧電体薄膜３
との境界面に配置されており、上記トランスデューサ４
ａ，４ｂおよび４ｃは励振される弾性表面波の中心周波
数が異なり、それぞれ低周波数用、中間周波数用及び高
周波数用に用いられる。また、圧電体薄膜３は、トラン
スデューサ４ａ，４ｂおよび４ｃが配置された領域にお
いて、励振される弾性表面波の中心周波数に逆比例し
て、場所により厚さを変えてある。

【００２１】すなわち、低周波数用トランスデューサ４
ａが配置された場所では厚く、高周波数用トランスデュ
ーサ４ｃが配置された場所では薄くしてある。さらに、
圧電体薄膜３の厚さは、トランスデューサ４ａ，４ｂお
よび４ｃから励振された弾性表面波の進行方向に沿っ
て、若干のテーパをつけた後、一定にしてある。

【００２２】次に、図２８に示した従来の弾性表面波装
置の動作について説明する。トランスデューサ４ａ，４
ｂおよび４ｃから励振された弾性表面波は、上述したテ
ーパを介した後、一定厚さの圧電体薄膜３に沿って被制
御光９が屈曲され、これにより光偏向機能を実現してい
る。

【００２３】ところで、図２８に示した従来の弾性表面
波装置では、上述したように、トランスデューサ４ａ，
４ｂおよび４ｃが配置された領域における圧電体薄膜３
の厚さを、トランスデューサ４ａ，４ｂおよび４ｃから
励振される弾性表面波の中心周波数に逆比例させて変え
た構成にしており、この構成の目的は、弾性表面波の励
振効率を高めることにある。これについて、以下、図２
９を参照しながら説明する。

【００２４】図２９は同じく特開昭６４−１２７１０号
公報から引用した励振効率を説明するための特性図であ
る。図２９において、縦軸は電気機械結合係数Ｋ² であ
り、この係数が大きい方が弾性表面波の励振効率が大き
い。また、横軸は弾性表面波の波長で規格化された圧電
体薄膜３の厚さである。図中、λは弾性表面波の波長、
ｈは圧電体薄膜３の厚さを表す。

【００２５】図２９において、電気機械結合係数Ｋ² は
ｈ／λに依存して変化し、最大値を示すところがある。
したがって、圧電体薄膜３の厚さｈを、各トランスデュ
ーサ４ａ，４ｂおよび４ｃの各励振中心周波数に逆比例
させて、各励振中心周波数で励振効率を最大になるよう
に設定している。

【００２６】ところで、従来の弾性表面波装置は、上述
したようにトランスデューサ４ａ，４ｂおよび４ｃによ
る弾性表面波の励振効率を高くできる効果があるが、そ
の構成上、次に述べる欠点がある。

【００２７】すなわち、従来の弾性表面波装置では、圧
電体薄膜３の厚さを、トランスデューサ４ａ，４ｂおよ
び４ｃが配置された領域に限って場所により厚さを上述
のように変えてあり、弾性表面波の進行方向に沿って若
干のテーパを介して後、一定にして、弾性表面波を被制
御光９が通る領域まで導いている。

【００２８】しかし、圧電体薄膜３の厚さを、弾性表面
波の進行方向に沿って一定にすると、弾性表面波の位相
速度（伝搬速度）や群速度が周波数によって異なる。こ
のような特性をもつ伝搬路に、弾性表面波パルスを伝搬
させると、そのパルス形状は弾性表面波が伝搬するにし
たがって元の形状から崩れていき、一般に、パルス幅が
広がっていく。

【００２９】したがって、所要の短い時間幅にわたって
のみ被制御光９を屈曲させようとして、トランスデュー
サ４ａ，４ｂおよび４ｃに、パルス状の電気信号を入力
すると、トランスデューサ４ａ，４ｂおよび４ｃから励
振された弾性表面波パルスは、被制御光９が通る領域に
達した時点では、元のパルス幅よりも広がったパルス幅
となってしまい、このため、所要の時間幅よりも広い時
間幅にわたって、被制御光９が屈曲されてしまう欠点が
ある。

【００３０】また、上述した従来の弾性表面波装置を、
遅延機能やフィルタ機能をもった弾性表面波装置に適用
しようとすると、従来装置では、弾性表面波を所要方向
に所要位置まで導波する伝搬路において、圧電体薄膜３
の厚さを周波数帯によらず一定として構成されていたた
め、弾性表面波の位相速度や群速度の周波数依存性によ
って、遅延時間に周波数依存性が生じる。このため、遅
延時間をほぼ一定と見なして差支えない極めて狭い帯域
にわたってのみ動作可能な装置しか実現できない欠点が
ある。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、上述し
た従来の弾性表面波装置では、動作帯域幅が狭い問題点
や、従来の他の弾性表面波装置では、遅延時間および積
分時間長は広帯域にわたって一定にできるので、動作帯
域幅の若干の改善は図れるものの、電気信号から弾性表
面波信号への変換効率が周波数により異なるため、結局
のところ広帯域にわたって使用できないという問題があ
った。

【００３２】また、図２８に示す従来の弾性表面波装置
では、トランスデューサから励振された弾性表面波を、
所要方向に沿って所要位置まで導波する伝搬路におい
て、圧電体薄膜３の厚さを一定として構成されていたた
め、周波数により弾性表面波の遅延時間が異なり、この
ため、広帯域動作が可能な装置が得られない欠点や、弾
性表面波パルスの形状の崩れ現象が生じ、被制御光９を
屈曲する際の時間制御精度が悪いという欠点などがあっ
た。

【００３３】この発明は、上述した問題点を解決するた
めになされたものであり、広帯域にわたって遅延時間お
よび積分時間長を一定にできると共に、広帯域にわたっ
て電気信号から弾性表面波信号への変換効率が高く、動
作帯域幅を改善することができる弾性表面波装置を得る
ことを目的としたものである。

【００３４】また、広帯域にわたって動作可能で、かつ
弾性表面波パルスの形状の崩れ現象が生じにくい弾性表
面波装置を得ることを目的としたものである。

【００３５】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る弾性表面波装置は、基板上に圧電体薄膜を形成し、上
記圧電体薄膜の表面または裏面に、動作周波数帯の異な
る複数対の入力トランスデューサを、上記各対の入力ト
ランスデューサから励振された弾性表面波が互いに逆方
向にすれちがって伝搬するように対向して設けると共
に、上記圧電体薄膜の表面上の上記弾性表面波が互いに
すれちがう領域に、出力ゲート電極を設け、かつ、上記
圧電体薄膜の厚さを、上記入力トランスデューサ対の動
作周波数帯が低い場所では厚く、高い場所では薄くなる
ように、上記弾性表面波の伝搬方向に直角な方向に沿っ
て階段状に変化させて形成したものである。

【００３６】また、請求項２に係る弾性表面波装置は、
基板上に圧電体薄膜を形成し、上記圧電体薄膜の表面ま
たは裏面に、電極指配列ピッチを徐々に連続的に変化さ
せた１対の入力トランスデューサを、上記入力トランス
デューサ対から励振された弾性表面波が互いに逆方向に
すれちがって伝搬するように対向して設けると共に、上
記圧電体薄膜の表面上の上記弾性表面波が互いにすれち
がう領域に、出力ゲート電極を設け、かつ、上記圧電体
薄膜の厚さを、上記入力トランスデューサ対の電極指配
列ピッチが広い場所では厚く、狭い場所では薄くなるよ
うに、上記弾性表面波の伝搬方向に直角な方向に沿って
徐々に連続的に変化させて形成したものである。

【００３７】また、請求項３に係る弾性表面波装置は、
基板上に圧電体薄膜を形成し、上記圧電体薄膜の表面ま
たは裏面に、動作周波数帯の異なる複数の入力トランス
デューサと出力トランスデューサの対を対向して設ける
と共に、これら入出力トランスデューサ対を設けた領域
における上記圧電体薄膜の厚さを、上記入出力トランス
デューサ対の動作周波数帯が低い場所では厚く、高い場
所では薄くなるように形成し、かつ、上記入出力トラン
スデューサ対により励振されて受信される弾性表面波の
伝搬路における上記圧電体薄膜の厚さを、低周波数帯の
弾性表面波が伝搬する伝搬路では厚く、高周波数帯の弾
性表面波が伝搬する伝搬路では薄くなるように形成した
ものである。

【００３８】また、請求項４に係る弾性表面波装置は、
基板上に圧電体薄膜を形成し、上記圧電体薄膜の表面ま
たは裏面に、電極指配列ピッチを徐々に変化させた入力
トランスデューサと出力トランスデューサの対を対向し
て設けると共に、この入出力トランスデューサ対を設け
た領域における上記圧電体薄膜の厚さを、上記入出力ト
ランスデューサ対の電極指配列ピッチが広い場所では厚
く、狭い場所では薄くなるように徐々に連続的に変化さ
せて形成し、かつ、上記入出力トランスデューサ対によ
り励振されて受信される弾性表面波の伝搬路における上
記圧電体薄膜の厚さを、低周波数帯の弾性表面波が伝搬
する伝搬路では厚く、高周波数帯の弾性表面波が伝搬す
る伝搬路では薄くなるように徐々に連続的に変化させて
形成したものである。

【００３９】また、請求項５に係る弾性表面波装置は、
基板上に圧電体薄膜を形成し、上記圧電体薄膜の表面ま
たは裏面に、動作周波数帯の異なる複数のトランスデュ
ーサを設けると共に、これらトランスデューサを設けた
領域における上記圧電体薄膜の厚さを、上記トランスデ
ューサの動作周波数帯が低い場所では厚く、高い場所で
は薄くなるように形成し、かつ、上記トランスデューサ
により励振されて受信される弾性表面波の伝搬路に沿っ
て、上記圧電体薄膜の厚さを、多段階に変えるととも
に、各段の弾性表面波の伝搬路における上記圧電体薄膜
の厚さを、低周波数帯の弾性表面波が伝搬する伝搬路で
は厚く、高周波数帯の弾性表面波が伝搬する伝搬路では
薄くなるように形成して、上記弾性表面波を、上記弾性
表面波により制御される光を通す領域まで伝搬させるよ
うにしたものである。

【００４０】さらに、請求項６に係る弾性表面波装置
は、基板上に圧電体薄膜を形成し、上記圧電体薄膜の表
面または裏面に、電極指配列ピッチを徐々に変化させた
トランスデューサを設けると共に、このトランスデュー
サを設けた領域における上記圧電体薄膜の厚さを、上記
トランスデューサの電極指配列ピッチが広い場所では厚
く、狭い場所では薄くなるように徐々に連続的に変化さ
せて形成し、かつ、上記トランスデューサにより励振さ
れて受信される弾性表面波の伝搬路に沿って、上記圧電
体薄膜の厚さを、多段階に変えるとともに、各段の弾性
表面波の伝搬路における上記圧電体薄膜の厚さを、低周
波数帯の弾性表面波が伝搬する伝搬路では厚く、高周波
数帯の弾性表面波が伝搬する伝搬路では薄くなるように
形成して、上記弾性表面波を、上記弾性表面波により制
御される光を通す領域まで伝搬させるようにしたもので
ある。

【００４１】

【作用】この発明の請求項１においては、圧電体薄膜の
厚さを、入力トランスデューサ対の動作周波数帯が低い
場所では厚く、高い場所では薄くなるように、弾性表面
波の伝搬方向に直角な方向に沿って階段状に変化させて
形成することにより、動作周波数帯の異なるどの入力ト
ランスデューサ対から励振される弾性表面波の位相速度
も一定とし、これにより、伝搬遅延時間の周波数依存性
および積分時間長の周波数依存性を補償する。また、圧
電体薄膜の厚さを上述のように形成することにより、電
気機械結合係数は周波数によらず概略最大値を実現で
き、電気信号から弾性表面波への変換効率を広帯域にわ
たってほぼ一定にする。

【００４２】また、請求項２においては、電極指配列ピ
ッチを徐々に連続的に変化させた１対の入力トランスデ
ューサを設け、かつ、圧電体薄膜の厚さを、入力トラン
スデューサ対の電極指配列ピッチが広い場所では厚く、
狭い場所では薄くなるように、弾性表面波の伝搬方向に
直角な方向に沿って徐々に連続的に変化させて形成する
ことにより、弾性表面波の位相速度を、所要動作帯域内
でのいかなる周波数にもよらず一定とし、これにより、
伝搬遅延時間の周波数依存性および積分時間長の周波数
依存性を連続的に補償する。また、圧電体薄膜の厚さを
上述のように形成することにより、電気機械結合係数は
動作帯域内でいかなる周波数にもよらず概略最大値を実
現でき、電気信号から弾性表面波信号への変換効率を動
作帯域内で連続的に広帯域にわたってほぼ一定にする。

【００４３】また、請求項３におては、圧電体薄膜の厚
さを、入出力トランスデューサ対の動作周波数帯が低い
場所では厚く、高い場所では薄くなるように形成したこ
とにより、動作周波数帯の異なるどの入出力トランスデ
ューサ対においても弾性表面波の励振効率及び受信効率
を概略最大値とし、また、上記圧電体薄膜の厚さを、低
周波数帯の弾性表面波が伝搬する伝搬路では厚く、高周
波数帯の弾性表面波が伝搬する伝搬路では薄くなるよう
に形成したことにより、弾性表面波の位相速度および群
速度を動作周波数帯によらず一定にする。

【００４４】また、請求項４においては、電極指配列ピ
ッチを徐々に変化させた入出力トランスデューサ対を設
け、圧電体薄膜の厚さを、上記入出力トランスデューサ
対の電極指配列ピッチが広い場所では厚く、狭い場所で
は薄くなるように、徐々に連続的に変化させて形成する
ことにより、入出力トランスデューサ対により励振され
て受信される弾性表面波の励振効率及び受信効率を、動
作帯域内でのいかなる周波数にもよらず連続的に広帯域
にわたって概略最大値とし、また、上記圧電体薄膜の厚
さを、低周波数帯の弾性表面波が伝搬する伝搬路では厚
く、高周波数帯の弾性表面波が伝搬する伝搬路では薄く
なるように徐々に連続的に変化させて形成することによ
り、弾性表面波の位相速度および群速度を、動作帯域内
でいかなる周波数にもよらず一定にする。

【００４５】また、請求項５においては、圧電体薄膜の
厚さを、トランスデューサの動作周波数帯が低い場所で
は厚く、高い場所では薄くなるように形成したことによ
り、動作周波数帯の異なるどのトランスデューサにより
励振される弾性表面波の励振効率を概略最大値とし、ま
た、上記圧電体薄膜の厚さを、上記弾性表面波の伝搬路
に沿って多段階に変えるとともに、各段の弾性表面波の
伝搬路における上記圧電体薄膜の厚さを、低周波数帯の
弾性表面波が伝搬する伝搬路では厚く、高周波数帯の弾
性表面波が伝搬する伝搬路では薄くなるように形成し
て、上記弾性表面波を、上記弾性表面波により制御され
る光を通す領域まで伝搬させることにより、弾性表面波
の位相速度および群速度を動作周波数帯によらず一定に
する。

【００４６】さらに、請求項６においては、電極指配列
ピッチを徐々に変化させたトランスデューサを設け、圧
電体薄膜の厚さを、上記トランスデューサの電極指配列
ピッチが広い場所では厚く、狭い場所では薄くなるよう
に、徐々に連続的に変化させて形成することにより、ト
ランスデューサにより励振され弾性表面波の励振効率
を、動作帯域内でのいかなる周波数にもよらず連続的に
広帯域にわたって概略最大値とし、また、上記圧電体薄
膜の厚さを、上記弾性表面波の伝搬路に沿って多段階に
変えるとともに、各段の弾性表面波の伝搬路における上
記圧電体薄膜の厚さを、低周波数帯の弾性表面波が伝搬
しする伝搬路では厚く、高周波数帯の弾性表面波が伝搬
する伝搬路では薄くなるように徐々に連続的に変化させ
て形成して、上記弾性表面波を、上記弾性表面波により
制御される光を通す領域まで伝搬させることにより、弾
性表面波の位相速度および群速度を、動作帯域内でいか
なる周波数にもよらず一定にする。

【００４７】

【実施例】実施例１． 図１はこの発明の実施例１を示す弾性表面波装置の構成
図である。図１において、１は半導体でなる基板、３は
圧電体薄膜、４ａ、４ｂ、４ｃ、５ａ、５ｂおよび５ｃ
は入力トランスデューサ、６は出力ゲート電極、７は接
地電極であり、図２７に示した従来の他の弾性表面波装
置と同様に、圧電体薄膜３の表面に、電極指の配列ピッ
チの異なる３つの入力トランスデューサの対、すなわち
入力トランスデューサ４ａと５ａの対、４ｂと５ｂの
対、および４ｃと５ｃの対を設けている。

【００４８】しかし、図１に示す本実施例に係る弾性表
面波装置では、図２７に示した従来の他の弾性表面波装
置と異なり、圧電体薄膜３の厚さを、図中に示すｘ方向
に沿って階段状に場所により変えている。すなわち、電
極指配列ピッチの広い入力トランスデューサ４ａと５ａ
が設けられる場所では圧電体薄膜３は厚く、電極指配列
ピッチの狭い入力トランスデューサ４ｃと５ｃが設けら
れる場所では圧電体薄膜３は薄くしている。

【００４９】入力トランスデューサ４ａと５ａを配した
場所における圧電体薄膜３の厚さを、図中に示すよう
に、ｈａで表す。入力トランスデューサ４ｂと５ｂを配
した場所における圧電体薄膜３の厚さをｈｂ、入力トラ
ンスデューサ４ｃと５ｃを配した場所における圧電体薄
膜３の厚さをｈｃで表す。また、入力トランスデューサ
の電極指配列ピッチの２倍で与えられる弾性表面波の波
長を、図中に示すように、入力トランスデューサ４ａと
５ａについてはλａで表す。入力トランスデューサ４ｂ
と５ｂについてはλｂで、入力トランスデューサ４ｃと
５ｃについてはλｃで表す。

【００５０】また、図１に示す本実施例に係る弾性表面
波装置では、図２７に示した従来の他の弾性表面波装置
と異なり、入力トランスデューサの対、すなわち入力ト
ランスデューサ４ａと５ａの対、４ｂと５ｂの対、４ｃ
と５ｃの対の中心間距離ｌａ，ｌｂ，およびｌｃは、上
記対にかかわらず一定にしている。

【００５１】さらに、図１に示す本実施例に係る弾性表
面波装置では、図２７に示した従来の他の弾性表面波装
置と異なり、出力ゲート電極６のｚ方向に沿った長さ
は、場所によらず一定にしている。

【００５２】次に、動作について図２（ａ）および
（ｂ）を参照しながら説明する。図２（ａ）および
（ｂ）は文献「弾性表面波工学」（監修柴山、電子通信
学会編、昭和６０年６月１５日発行、第７３頁）から引
用したものである。

【００５３】図２（ａ）は、圧電体薄膜を用いた場合の
電気機械結合係数と圧電体薄膜の厚さとの関係を示す特
性図の一例であり、また、図２（ｂ）は、同様の構成の
弾性表面波の位相速度と圧電体薄膜の厚さとの関係を示
す特性図の一例である。図中、Ｋ² は電気機械結合係
数、ｋは波数であり、弾性表面波の波長をλで表すと、
２π／λに等しい。また、ｈは圧電体薄膜の厚さを表
す。なお、図２（ａ）および（ｂ）ともに、横軸はｋと
ｈとの積で表されている。

【００５４】さて、図１において、入力トランスデュー
サ４ａ，４ｂ，および４ｃでは、電極指の配列ピッチが
異なるので、効率よく励振される弾性表面波の中心周波
数がそれぞれ異なる。すなわち、配列ピッチの広い入力
トランスデューサ４ａでは、低い周波数の弾性表面波が
効率よく励振され、配列ピッチの狭い入力トランスデュ
ーサ４ｃでは、高い周波数の弾性表面波が効率よく励振
される。入力トランスデューサ５ａ，５ｂ，５ｃについ
ても同様である。

【００５５】入力トランスデューサ４ａおよび５ａによ
り効率よく励振される弾性表面波の周波数をｆａ、入力
トランスデューサ４ｂおよび５ｂの同様の周波数をｆ
ｂ、入力トランスデューサ４ｃおよび５ｃの同様の周波
数をｆｃで表す。

【００５６】図１に示す本実施例に係る弾性表面波装置
では、圧電体薄膜３の厚さを、図中に示すｘ方向に沿っ
て次のように変えている。まず、図１に示すように、半
導体でなる基板１上に圧電体薄膜３を設けた層状構成に
おいて、図２（ａ）に示すような特性図から、電気機械
結合係数が概略最大となるｋｈを求める。この値をｙｏ
で表す。

【００５７】次に、このようにして定まったｋｈ（＝ｙ
ｏ）の基づき、図２（ｂ）に示すような特性図から、対
応する位相速度ｖを求める。この値をｖｏで表す。

【００５８】次に、所要の動作帯域の低周波側の周波数
ｆａを与える。上記位相速度ｖｏから、ｖｏ／ｆａによ
り、波長λａが決まる。波長がλａに決まったので、次
の関係式 ｙｏ＝（２π／λａ）ｈ から、入力トランスデューサ４ａおよび５ａを配する場
所における圧電体薄膜３の厚さｈａは、次式 ｈ＝ｈａ＝（ｙｏλａ）／（２π） から決まる。一方、波長λａが決まったら、入力トラン
スデューサ４ａおよび５ａの電極指配列ピッチも決める
ことができる。

【００５９】次に、所要の動作帯域の高周波側の周波数
ｆｃを与える。上記位相速度ｖｏから、ｖｏ／ｆｃによ
り、波長λｃが決まる。波長λｃが決まったら、次の関
係式 ｙｏ＝（２π／λｃ）ｈ から、入力トランスデューサ４ｃおよび５ｃを配する場
所における圧電体薄膜３の厚さｈｃは、次式 ｈ＝ｈａ＝（ｙｏλｃ）／（２π） から決まる。一方、波長λｃが決まったら、入力トラン
スデューサ４ｃおよび５ｃの電極指配列ピッチも決める
ことができる。

【００６０】所要の動作帯域の中心付近の周波数ｆｂに
ついても、波長λｂ、および入力トランスデューサ４ｂ
および５ｂを配する場所における圧電体薄膜３の厚さｈ
ｂを、さらに、入力トランスデューサ４ｂおよび５ｂの
電極指配列ピッチを、同様に決めることができる。

【００６１】さて、上述の説明からわかるように、図１
に示した本実施例に係る弾性表面波装置では、弾性表面
波の位相速度は、周波数ｆａ、ｆｂ、およびｆｃによら
ず一定で、ｖｏである。したがって、図２７に示した従
来の他の弾性表面波装置とは異なり、入力トランスデュ
ーサの対、すなわち、入力トランスデューサ４ａと５ａ
の対、４ｂと５ｂの対、４ｃと５ｃの対の中心間距離ｌ
ａ，ｌｂおよびｌｃを、上記対にかかわらず一定にして
おいても、弾性表面波の伝搬遅延時間は周波数ｆａ、ｆ
ｂ、およびｆｃによらず一定となる。

【００６２】すなわち、圧電体薄膜３の厚さを上記のよ
うに設定したことにより、伝搬遅延時間の周波数依存性
は自動的に補償されている。したがって、広帯域にわた
って動作可能になるとともに、弾性表面波装置のｚ方向
に沿った長さを小さくできる利点が生じる。

【００６３】また、弾性表面波の位相速度が、周波数ｆ
ａ、ｆｂ、およびｆｃによらず一定なので、図２７に示
した従来の他の弾性表面波装置とは異なり、出力ゲート
電極６の長さを一定にして構成しても、積分時間長の周
波数依存性は自動的に補償される。したがって、これに
よっても、広帯域にわたって動作可能となることは無論
のこと、弾性表面波装置のｚ方向に沿った長さを小さく
できる利点が生じる。

【００６４】さらに、圧電体薄膜３の厚さｈａ，ｈｂ，
ｈｃを、 （２π／λａ）ｈａ＝（２π／λｂ）ｈｂ＝（２π／λ
ｃ）ｈ＝ｙｏ を満足するように、場所により変えたことで、電気機械
結合係数Ｋ² は周波数ｆａ、ｆｂ、およびｆｃによらず
概略最大値を実現できる。したがって、電気信号から弾
性表面波信号への変換効率を広帯域にわたってほぼ一定
にできるので、図２７に示した従来の他の弾性表面波装
置に比べ、さらに広帯域動作が可能になるとともに、併
せて変換効率を高くできる効果が相乗して得られる。

【００６５】実施例２． 図３はこの発明の実施例２を示す弾性表面波装置の構成
図である。図３において、１は半導体でなる基板、３は
圧電体薄膜、４ａ、４ｂ、４ｃ、５ａ、５ｂ、および５
ｃは入力トランスデューサ、６ａ、６ｂ、および６ｃは
出力ゲート電極、７は接地電極である。

【００６６】図３に示すこの発明に係る弾性表面波装置
の実施例２では、上述した実施例１と異なり、出力ゲー
ト電極６を、圧電体薄膜３の厚さの異なる領域で分割
し、入力トランスデューサ４ａおよび５ａが設けられる
場所では出力ゲート電極６ａ、入力トランスデューサ４
ｂおよび５ｂが設けられる場所では出力ゲート電極６
ｂ、入力トランスデューサ４ｃおよび５ｃが設けられる
場所では出力ゲート電極６ｃとしたものである。また、
出力ゲート電極６ａ、６ｂ、および６ｃのｚ方向の長さ
は一定である。その他の構成は、上述した実施例１と同
一である。また、圧電体薄膜３の厚さは実施例１と同様
の方法で変えている。

【００６７】次に、上述した実施例２の動作について説
明する。実施例２において、圧電体薄膜３の厚さは、実
施例１と同様の方法で変えているため、弾性表面波の位
相速度は、周波数ｆａ、ｆｂ、およびｆｃによらず一定
となる。さらに、入力トランスデューサの対、すなわ
ち、入力トランスデューサ４ａと５ａの対、４ｂと５ｂ
の対、４ｃと５ｃの対の中心間距離ｌａ，ｌｂ，および
ｌｃを、実施例１と同様に一定にしているとともに、出
力ゲート電極６ａ、６ｂ、および６ｃのｚ方向の長さを
一定にしているので、弾性表面波の伝搬遅延時間や積分
時間の周波数依存性は自動的に補償されている。

【００６８】また、圧電体薄膜３の厚さを実施例１と同
様の方法で設定したことにより、電気機械結合係数も周
波数ｆａ、ｆｂ、およびｆｃにおいて概略最大値を得ら
れる。したがって、実施例１と同様に、電気信号から弾
性表面波信号への変換効率を広帯域にわたってほぼ一定
できるという効果が得られる。

【００６９】しかし、前述した実施例１を、入力トラン
スデューサの対、すなわち、入力トランスデューサ４ａ
と５ａの対、４ｂと５ｂの対、および４ｃと５ｃの対の
それぞれの動作周波数帯が広く、これらの動作周波数帯
がお互いに広い周波数範囲にわたって重なった場合に適
用すると次の問題が生じることがある。すなわち、この
周波数範囲では、圧電体薄膜３の厚さの異なった２つあ
るいはそれ以上の領域でともに弾性波の励振が生じる。
図２（ｂ）に示すような特性からわかるように、同じ周
波数においても、圧電体薄膜３の厚さが異なれば弾性表
面波の位相速度は異なる。

【００７０】このため、上記周波数範囲では、伝搬遅延
時間や積分時間の異なる２つ以上の弾性表面波伝搬路が
存在し、出力ゲート電極６はこれらの伝搬路にまたがっ
て設けているので、所要のコンボリューション出力が得
られないことがある。

【００７１】これに対し、実施例２においては、入力ト
ランスデューサの対、すなわち、入力トランスデューサ
４ａと５ａの対、４ｂと５ｂの対、４ｃと５ｃの対の間
で、出力ゲート電極６を、圧電体薄膜３の厚さの異なる
領域で出力ゲート電極６ａ，６ｂ、および６ｃと分割し
ている。したがって、伝搬遅延時間や積分時間の異なる
２つ以上の弾性表面波伝搬路が存在しても、これらの伝
搬路ごとに互いに別個の出力ゲート電極６ａ、６ｂ、６
ｃを設けているので、所要のコンボリューション出力を
得ることができる。

【００７２】すなわち、実施例２においては、入力トラ
ンスデューサの対、すなわち、入力トランスデューサ４
ａと５ａの対、４ｂと５ｂの対、４ｃと５ｃの対のそれ
ぞれの動作周波数帯が広く、これらの動作周波数帯がお
互いに広い周波数範囲にわたって重なった場合でも、所
要のコンボリューション出力を得られる効果がある。

【００７３】なお、上述した実施例１および２では、入
力トランスデューサを３対用いた場合について説明した
が、この発明はこれに限らず、３以外の複数個の対の入
力トランスデューサを用いた場合に適用しても構わな
い。

【００７４】さらに、上述した実施例１および２では、
入力トランスデューサの３対とも同一本数の電極指を用
いた場合について説明したが、対ごとに、入力トランス
デューサの電極指の本数を変化させても構わない。

【００７５】実施例３． 図４はこの発明の実施例３を示す構成図である。図４に
おいて、１は半導体でなる基板、３は圧電体薄膜、４お
よび５は入力トランスデューサ、６は出力ゲート電極、
７は接地電極である。

【００７６】図４に示すこの発明に係る弾性表面波装置
の実施例３では、上述した実施例１と異なり、入力トラ
ンスデューサ４および５は、電極指の配列ピッチを、弾
性表面波の伝搬方向に直角な方向に沿って徐々に連続的
に変化させている。電極指の配列ピッチの２倍で与えら
れる弾性表面波の波長λの座標ｘに対する変化をλ
（ｘ）で表す。

【００７７】また、電極指の配列ピッチの変化に対応さ
せて、圧電体薄膜３の厚さを、電極指の配列ピッチの広
い場所では厚く、狭い場所では薄くなるように、場所に
よって徐々に連続的に変化させている。圧電体薄膜３の
厚さｈの座標ｘに対する変化をｈ（ｘ）で表す。その他
の構成は、上述した実施例１と同一である。

【００７８】次に、上述した実施例３の動作について説
明する。図４において、入力トランスデューサ４および
５により効率良く励振される弾性表面波の座標ｘに対す
る周波数ｆの変化をｆ（ｘ）で表すと、図４において、
圧電体薄膜３の厚さｈ（ｘ）は次のように設定される。

【００７９】まず、図４に示した層状構成において、図
２（ａ）に示すような特性図から、機械結合係数が概略
最大となるｋｈを求める。この値をｙｏで表す。次に、
このようにして定まったｋｈ（＝ｙｏ）に基づき、図２
（ｂ）に示すような特性図から、対応する位相速度ｖを
求める。この値をｖｏで表す。

【００８０】次に、所要の動作帯域の周波数ｆ（ｘ）を
与える。上記位相速度ｖｏから、ｖｏ／ｆ（ｘ）によ
り、波長λ（ｘ）が決まる。波長がλ（ｘ）が決まった
ので、次の関係式 ｙｏ＝｛２π／λ（ｘ）｝ｈ から、座標ｘにおける圧電体薄膜３の厚さｈ（ｘ）は、
次式 ｈ（ｘ）＝｛ｙｏλ（ｘ）｝／（２π） から決まる。一方、波長λ（ｘ）が決まったら、座標ｘ
における入力トランスデューサ４および５の電極指配列
ピッチも決まることができる。

【００８１】さて、上述の説明からわかるように、図４
に示したこの発明に係る弾性表面波装置の実施例３で
は、弾性表面波の位相速度は、所要動作帯域内でのいか
なる周波数にもよらず一定で、ｖｏである。したがっ
て、上述した実施例１と同様に、弾性表面波の伝搬遅延
時間がいかなる周波数にもよらず一定となる。すなわ
ち、圧電体薄膜３の厚さを上記のように設定したことに
より、伝搬遅延時間の周波数依存性は連続的に自動的に
補償される。

【００８２】したがって、上述した実施例１と同様に、
弾性表面波装置のｚ方向に沿った長さを小さくする効果
が得られるとともに、上述した実施例１に比べ、連続的
に広帯域にわたる動作が可能になる効果が得られる。ま
た、入力トランスデューサを複数個用いなくてすむの
で、上述した実施例１に比べ、弾性表面波装置のｚ方向
に沿った長さを小さくする利点が生じる。

【００８３】さらに、弾性表面波の位相速度が、動作帯
域内でかなる周波数にもよらず一定なので、図１に示し
た実施例１に比べ、積分時間長の周波数依存性を動作帯
域内で連続的に自動的に補償できる。したがって、これ
によって、上述した実施例１と同様に、弾性表面波装置
のｚ方向に沿った長さを小さくできるとともに、上述し
た実施例１に比べ、連続的に広帯域にわたって動作可能
になる。

【００８４】さらに、圧電体薄膜３の厚さｈ（ｘ）を、 ｛２π／λ（ｘ）｝ｈ（ｘ）＝ｙｏ を満足するように、場所により変えることで、電気機械
結合係数Ｋ² は動作帯域内でのいかなる周波数にもよら
ず概略最大値を実現できる。したがって、電気信号から
弾性表面波への変換効率を動作帯域内で連続的に広帯域
にわたってほぼ一定にできるので、図１に示した実施例
１に比べ、連続的に広帯域動作が可能になるとともに、
併せて変換効率を高くできる効果が得られる。

【００８５】実施例４． 図５はこの発明の実施例４を示す構成図である。図５に
おいて、入力トランスデューサ４および５以外は、上述
した実施例３と同一の構成である。図５における入力ト
ランスデューサ４および５は、電極指の配列ピッチをｘ
軸から斜め方向に沿って徐々に連続的に変化させ、か
つ、入力トランスデューサ４および５の電極指の配列ピ
ッチの等しい部分の間隔は同一距離になるように構成し
ている。

【００８６】図５に示した実施例４においても、電極指
の配列ピッチの座標ｘに対する変化に対応させて、圧電
体薄膜３の厚さを、電極指の配列ピッチの広い場所では
厚く、狭い場所では薄くなるように、場所によって上述
した実施例３と同様に徐々に連続的に変化させてやれ
ば、上述した実施例３と同様の効果が得られる。

【００８７】また、以上の実施例１、２、３、および４
では、半導体でなる基板１の上に圧電体薄膜３を形成し
た場合について説明したが、この発明はこれに限らず、
半導体基板１と圧電体薄膜３の間に絶縁体薄膜２を設け
た場合に適用しても構わない。

【００８８】次に、以上説明した実施例１〜３のいくつ
かの変形例を示す。実施例５． 図６に示す実施例は、実施例１の変形例であり、圧電体
薄膜３の表面が平面となるように構成したものである。
２は絶縁体薄膜である。

【００８９】実施例６．図７に示す実施例は、実施例５
の変形例であり、実施例５と同様に圧電体薄膜３の表面
を平面とし、かつ、半導体でなる基板１の表面も平面と
なるように構成したものである。実施例５および６にお
いても、実施例１と同様の効果が得られる。

【００９０】実施例７． 図８に示す実施例は、実施例３の変形例であり、実施例
６と同様に、弾性表面波装置の厚さを場所によらず一定
にしたものである。２は絶縁体薄膜である。

【００９１】実施例８． 図９に示す実施例は、実施例７の変形例であり、実施例
６と同様に、弾性表面波装置の厚さを場所によらず一定
とし、かつ、半導体でなる基板１の厚さも場所によらず
一定となるように構成したものである。実施例７および
８においても、実施例３と同様の効果が得られる。

【００９２】実施例９． 図１０に示す実施例は、実施例３の他の変形例であり、
入力トランスデューサ４および５の電極指を湾曲させた
トランスデューサを用いて構成している。

【００９３】実施例１０． 図１１に示す実施例は、実施例４の他の変形例であり、
入力トランスデューサ４および５のブスバーを弓形に湾
曲させたトランスデューサを用いて構成している。実施
例７および８と同様の構成を実施例４、９および１０に
適用しても構わない。

【００９４】実施例１１． 図１２はこの発明の実施例１１を示す構成図である。図
１２において、１は半導体あるいは誘電体などの基板、
３は圧電体薄膜、４ａ，４ｂおよび４ｃは弾性表面波励
振用の入力トランスデューサ、８ａ，８ｂおよび８ｃは
弾性表面波受信用の出力トランスデューサであり、圧電
体薄膜２の表面に、電極指の配列ピッチの異なる３組の
入出力トランスデューサの対、すなわち、入出力トラン
スデューサ４ａと８ａの対、４ｂと８ｂの対、および４
ｃと８ｃの対を設けている。

【００９５】図１２に示すこの発明に係る弾性表面波装
置の実施例１１では、図２８に示した従来の弾性表面波
装置と同様に、弾性表面波励振用の入力トランスデュー
サ４ａ，４ｂおよび４ｃを配置した領域において、圧電
体薄膜３の厚みを階段状に場所により変えている。すな
わち、電極指配列ピッチの広い入力トランスデューサ４
ａが設けられる場所では厚く、電極指配列ピッチの狭い
入力トランスデューサ４ｃが設けられる場所では薄くし
ている。弾性表面波受信用の出力トランスデューサ８
ａ，８ｂおよび８ｃを配置した領域においても、圧電体
薄膜２の厚みを、同様に、階段状に場所により変えてい
る。

【００９６】入出力トランスデューサ４ａと８ａの対を
配した場所における圧電体薄膜３の厚さを、図中に示す
ように、ｈａで表す。同様に、入出力トランスデューサ
４ｂと８ｂの対を配した場所における圧電体薄膜３の厚
さをｈｂ、入出力トランスデューサ４ｃと８ｃの対を配
した場所における圧電体薄膜３の厚さをｈｃで表す。ま
た、トランスデューサの電極指配列ピッチの２倍で与え
られる弾性表面波の波長を、図中に示すように、入出力
トランスデューサ４ａと８ａの対についてはλａ、入出
力トランスデューサ４ｂと８ｂの対についてはλｂ、入
出力トランスデューサ４ｃと８ｃの対についてはλｃで
表す。

【００９７】図１２に示すこの発明の実施例１１に係る
弾性表面波装置では、図２８に示した従来の弾性表面波
装置と異なり、入力トランスデューサ４ａ，４ｂおよび
４ｃから励振され、出力トランスデューサ８ａ，８ｂお
よび８ｃに向って伝搬する弾性表面波の伝搬路におい
て、圧電体薄膜３の厚さは一定としないで場所によって
変えている。すなわち、入力トランスデューサ４ａから
出力トランスデューサ８ａに向う伝搬路では圧電体薄膜
３の厚さをｈａとし、入力トランスデューサ４ｂから出
力トランスデューサ８ｂに向う伝搬路ではｈｂ、入力ト
ランスデューサ４ｃから出力トランスデューサ８ｃに向
う伝搬路ではｈｃとしている。

【００９８】次に、上述した実施例１１の構成に係る動
作について説明する。図１２において、入力トランスデ
ューサ４ａ，４ｂ，および４ｃでは、電極指の配列ピッ
チが異なるので、効率よく励振される弾性表面波の中心
周波数がそれぞれ異なる。すなわち、配列ピッチの広い
入力トランスデューサ４ａでは、低い周波数の弾性表面
波が効率よく励振され、配列ピッチの狭い入力トランス
デューサ４ｃでは、高い周波数の弾性表面波が効率よく
励振される。

【００９９】一方、出力トランスデューサ８ａ，８ｂ，
８ｃについても同様であり、配列ピッチの広い出力トラ
ンスデューサ８ａでは、低い周波数の弾性表面波が効率
よく受信され、配列ピッチの狭い出力トランスデューサ
８ｃでは、高い周波数の弾性表面波が効率よく受信され
る。

【０１００】入出力トランスデューサ４ａおよび８ａの
対により効率よく励振および受信される弾性表面波の周
波数をｆａ、入出力トランスデューサ４ｂおよび８ｂ対
の同様の周波数をｆｂ、入出力トランスデューサ４ｃお
よび８ｃ対の同様の周波数をｆｃで表す。

【０１０１】図１２に示す実施例１１に係る弾性表面波
装置では、圧電体薄膜３の厚さを、図中に示すｘ方向に
沿って次のように変えている。まず、図１２に示すよう
に、基板１上に圧電体薄膜３を設けた層状構成におい
て、図２（ａ）に示すような特性図から、電気機械結合
係数が概略最大となるｋｈを求める。この値をｙｏで表
す。

【０１０２】次に、このようにして定まったｋｈ（＝ｙ
ｏ）から、図２（ｂ）に示すような特性図から、対応す
る位相速度ｖを求める。この値をｖｏで表す。

【０１０３】次に、所要の動作帯域の低周波側の周波数
ｆａを与える。上記位相速度ｖｏから、ｖｏ／ｆａによ
り、波長λａが決まる。波長がλａに決まったので、次
の関係式 ｙｏ＝（２π／λａ）ｈ から、入出力トランスデューサ４ａおよび８ａを配する
場所における圧電体薄膜３の厚さｈａは、次式 ｈ＝ｈａ＝（ｙｏλａ）／（２π） から決まる。一方、波長λａが決まったから、入出力ト
ランスデューサ４ａおよび８ａの電極指配列ピッチも決
めることができる。

【０１０４】次に、所要の動作帯域の高周波数の周波数
ｆｃを与える。上記位相速度ｖｏから、ｖｏ／ｆｃによ
り、波長λｃが決まる。波長がλｃに決まったので、次
の関係式 ｙｏ＝（２π／λｃ）ｈ から、トランスデューサ４ｃおよび８ｃを配する場所に
おける圧電体薄膜３の厚さｈｃは、次式 ｈ＝ｈｃ＝（ｙｏλｃ）／（２π） から決まる。一方、波長λｃが決まったから、入出力ト
ランスデューサ４ｃおよび８ｃの電極指配列ピッチも決
めることができる。

【０１０５】所要の動作帯域の中心付近の周波数ｆｂに
ついても、波長λｂ、および入出力トランスデューサ４
ｂおよび８ｂを配する場所における圧電体薄膜３の厚さ
ｈｂ、さらに入出力トランスデューサ４ｂおよび８ｂの
電極指配列ピッチを、同様に決めることができる。

【０１０６】さて、図１２に示す実施例１１に係わる弾
性表面波装置では、従来と異なり、上述したように、入
力トランスデューサ４ａから出力トランスデューサ８ａ
に向う伝搬路では圧電体薄膜３の厚さをｈａとし、入力
トランスデューサ４ｂから出力トランスデューサ８ｂに
向う伝搬路では圧電体薄膜３の厚さをｈｂとし、入力ト
ランスデューサ４ｃから出力トランスデューサ８ｃに向
う伝搬路では圧電体薄膜３の厚さをｈｃとしている。圧
電体薄膜３の厚さｈａ，ｈｂおよびｈｃの伝搬路ではそ
れぞれ周波数帯ｆａ，ｆｂおよびｆｃの弾性表面波が伝
搬する。したがって、上述の説明からわかるように、図
１２に示した実施例１１に係る弾性表面波装置では、弾
性表面波の位相速度は、上記３つの伝搬路とも一定にす
ることができ、ｖｏとなる。

【０１０７】以上のように、図１２に示す実施例１１に
係る弾性表面波装置では、図２８に示した従来の弾性表
面波装置とは異なり、弾性表面波のどの伝搬路において
も、弾性表面波の位相速度および群速度とも周波数帯に
よらず一定にできる。したがって、図１２に示したこの
実施例１１に係る弾性表面波装置を遅延線として用いた
場合、広帯域にわたって一定の遅延時間を得ることがで
きるという効果が得られる。また、フィルタとして適用
した場合には、群遅延時間を広帯域にわたって一定にで
きる効果が得られる。さらに、入力電気信号としてパル
スを用いる場合、弾性表面波の伝搬に伴って生じる弾性
表面波パルスの崩れ現象を除去できる効果がある。

【０１０８】さらに、入力トランスデューサ３ａ，３ｂ
および３ｃ、出力トランスデューサ５ａ，５ｂおよび５
ｃを設けた領域において、圧電体薄膜３の厚さｈａ，ｈ
ｂ，ｈｃを、 （２π／λａ）ｈａ＝（２π／λｂ）ｈｃ＝（２π／λ
ｃ）ｈｃ＝ｙｏ を満足するように、場所により変えたことで、電気機械
結合係数Ｋ² は周波数によらず概略最大値を実現でき
る。したがって、電気信号から弾性表面波への変換効
率、および弾性表面波から電気信号への変換効率を広帯
域にわたってほぼ一定にできるので、広帯域にわたって
変換効率を高くできるという効果がある。

【０１０９】なお、上述した実施例１１では、入出力ト
ランスデューサ対を３対用いた場合について説明した
が、これに限らず、３以外の複数対の入出力トランスデ
ューサ対を用いた場合に適用しても構わない。

【０１１０】さらに、上述した実施例１１では、入出力
トランスデューサ対を３対とも同一本数の電極指を用い
た場合について説明したが、トランスデューサ毎に、電
極指の本数を変化させても構わない。

【０１１１】実施例１２． 図１３はこの発明の実施例１２を示す構成図であり、ま
た、図１４は、図１３のＡＡ′線に沿って切断したとき
の断面図である。図１３において、１、３、４ａ〜４ｃ
および８ａ〜８ｃは、それぞれ上述した実施例１１と同
様の基板、圧電体薄膜、弾性表面波励振用の入力トラン
スデューサおよび弾性表面波受信用の出力トランスデュ
ーサである。

【０１１２】図１３において、トランスデューサ４ａ，
４ｂ，４ｃ、８ａ，８ｂおよび８ｃを配置した領域にお
ける圧電体薄膜３の厚みは、実施例１１と同様に設定し
てある。

【０１１３】しかし、実施例１２においては、実施例１
１と異なり、図１３および図１４に示すように、入力ト
ランスデューサ４ａ，４ｂおよび４ｃから励振され、出
力トランスデューサ８ａ，８ｂおよび８ｃに向って伝搬
する弾性表面波の伝搬路において、圧電体薄膜３の厚さ
を、場所によって次のように変えている。まず、トラン
スデューサ４ａ，４ｂ，４ｃ，８ａ，８ｂおよび８ｃを
配置した領域における圧電体配置３の厚さｈａ，ｈｂお
よびｈｃとは異ならせている。

【０１１４】すなわち、図１４に示すように、入力トラ
ンスデューサ４ａから出力トランスデューサ８ａに向う
伝搬路では圧電体薄膜３の厚さはｈａ′とし、入力トラ
ンスデューサ４ｂから出力トランスデューサ８ｂに向う
伝搬路では圧電体薄膜３の厚さはｈｂ′とし、入力トラ
ンスデューサ４ｃから出力トランスデューサ８ｃに向う
伝搬路では圧電体薄膜３の厚さはｈｃ′としている。さ
らに、ｈａ′，ｈｂ′およびｈｃ′は、概略次の関係を
満たすように設定している。すなわち、 （２π／λａ）ｈａ′＝（２π／λｂ）ｈｂ′＝（２π
／λｃ）ｈｃ′

【０１１５】したがって、図２（ｂ）からわかるよう
に、周波数によらずどの伝搬路でも一定の位相速度が得
られる。さらに、この位相速度をｖｏで表すと、ｖｏ′
は、トランスデューサ４ａ，４ｂ，４ｃ，８ａ，８ｂお
よび８ｃを配置した領域における位相速度ｖｏとは異な
る。

【０１１６】したがって、実施例１１と同様の効果が得
られると同時に、ｈａ′，ｈｂ′およびｈｃ′を、それ
ぞれｈａ，ｈｂおよびｈｃに比べ薄くしたり、あるいは
厚くすることにより、ｖｏ′よりも速くしたり、あるい
は遅くしたりできる。したがって、実施例１１と同じ伝
搬距離で、すなわち、同じ大きさの装置で、より短い遅
延時間やより長い遅延時間を実現できる効果がある。よ
り短い遅延時間を得られることは、取扱いやすい大きさ
で装置を実現できる利点を生じ、逆に、長い遅延時間を
得られることは、装置を小形化できる効果を生む。

【０１１７】なお、図１３において、圧電体薄膜３の厚
さに一部テーパをつけているのは、圧電体薄膜３の厚さ
に急激な段差があると、そこで弾性表面波が不要な反射
を起こすので、これを避けるためである。また、このテ
ーパは、図１３では台形に近い形のものを示したが、テ
ーパの形状はこれに限らず、もっと緩い曲面からなる形
状のものでも構わない。

【０１１８】実施例１３． 図１５はこの発明の実施例１３を示す構成図であり、ま
た、図１６は、図１５のＡＡ′線に沿って切断したとき
の断面図である。図１５において、１および３は上述し
た実施例１２と同様の基板および圧電体薄膜である。４
および８は、それぞれ励振用および受信用の入出力トラ
ンスデューサである。

【０１１９】図１５および図１６に示す実施例１３に係
る弾性表面波装置では、上述した実施例１２と異なり、
トランスデューサ４および８は、電極指の配列ピッチ
を、弾性表面波の伝搬方向に直角な方向に沿って徐々に
変化させている。電極指の配列ピッチの２倍で与えられ
る弾性表面波の波長λの座標ｘに対する変化をλ（ｘ）
で表す。

【０１２０】さらに、トランスデューサ４および８を配
置した領域において、電極指の配列ピッチの変化に対応
させて、圧電体薄膜３の厚さを、電極指の配列ピッチの
広い場所では厚く、狭い場所では薄くなるように、場所
によって徐々に連続的に変化させている。圧電体薄膜３
の厚さｈの座標ｘに対する変化をｈ（ｘ）で表す。

【０１２１】さらに、入力トランスデューサ４から励振
され出力トランスデューサ８に向って伝搬する弾性表面
波の伝搬路において、圧電体薄膜３の厚さを、図１６に
示したように、場所によって次のように変えている。ト
ランスデューサ４および８を配置した領域における圧電
体薄膜３の厚さｈ（ｘ）とは異ならせている。すなわ
ち、トランスデューサ４からトランスデューサ８に向う
伝搬路では圧電体薄膜３の厚さはｈ′（ｘ）としてい
る。その他の構成は、上述した実施例１２と同一であ
る。

【０１２２】次に、上述した実施例１３の動作について
説明する。図１５において、トランスデューサ４および
８により効率良く励振および受信される弾性表面波の周
波数ｆの座標ｘに対する変化をｆ（ｘ）で表すと、図１
５において、圧電体薄膜３の厚さｈ（ｘ）は、次のよう
に設定される。まず、図１５に示した層状構成におい
て、図２（ａ）に示すような特性図から、電気機械結合
係数が概略最大となるｋｈを求める。この値をｙｏで表
す。

【０１２３】次に、このようにして定まったｋｈ（＝ｙ
ｏ）から、図２（ｂ）に示すような特性図より、対応す
る位相速度ｖを求める。この値をｖｏで表す。

【０１２４】次に、所要の動作帯域の周波数ｆ（ｘ）を
与える。上記位相速度ｖｏから、ｖｏ／ｆ（ｘ）によ
り、波長λ（ｘ）が決まる。波長がλ（ｘ）に決まるの
で、次の関係式 ｙｏ＝｛２π／λ（ｘ）｝ｈ（ｘ） から、トランスデューサ４および８の座標ｘにおける圧
電体薄膜３の厚さｈ（ｘ）は、次式 ｈ（ｘ）＝｛ｙｏλ（ｘ）｝／（２π） から決まる。一方、波長λ（ｘ）が決まると、座標ｘに
おけるトランスデューサ４および８の電極指配列ピッチ
も決めることができる。

【０１２５】さらに、伝搬路における圧電体薄膜３の厚
さｈ′（ｘ）は概略次の関係を満たすように設定され
る。すなわち、 ｛２π／λ（ｘ）｝ｈ′（ｘ）＝一定

【０１２６】さて、上述の説明からわかるように、図１
５に示した実施例１３に係る弾性表面波装置では、トラ
ンスデューサ４および８を配置した領域における弾性表
面波の位相速度は、所要動作帯域内でのいかなる周波数
にもよらず一定で、ｖｏである。また、弾性表面波の伝
搬路における弾性表面波の位相速度は、ｖｏとは異な
り、所要動作帯域内でのいかなる周波数にもよらず一定
で、ｖｏ′である。

【０１２７】したがって、上述した実施例１２に比べ、
弾性表面波の伝搬遅延時間はいかなる周波数にもよらず
連続的に一定となる。すなわち、圧電体薄膜３の厚さを
上記のように設定したことにより、伝搬遅延時間の周波
数依存性は連続的に一定になる。したがって、上述した
実施例１２の効果に加え、連続的に広帯域にわたった動
作が可能になる効果が得られる。また、トランスデュー
サを複数対用いなくてすむので、上述した実施例１２に
比べ、弾性表面波装置のｘ方向に沿って長さを小さくで
きる利点が生じる。さらに、位相速度ｖｏとｖｏ′とを
異ならせることができるから、実施例１２と同様の効果
も得られる。

【０１２８】さらに、圧電体薄膜３の厚さｈ（ｘ）を、 ｛２π／λ（ｘ）｝ｈ（ｘ）＝ｙｏ を満足するように、場所により変えたことで、電気機械
結合係数Ｋ² は動作帯域内でのいかなる周波数にもよら
ず概略最大値を実現できる。したがって、電気信号から
弾性表面波への変換効率、弾性表面波から電気信号への
変換効率を、動作帯域内で連続的に広帯域にわたってほ
ぼ一定にできるので、上述した実施例１２に比べ、連続
的に広帯域動作が可能になるとともに、併せて変換効率
を高くできる効果が得られる。

【０１２９】なお、実施例１３において、無論、圧電体
薄膜３の厚さｈ（ｘ）とｈ′（ｘ）とは同じにして使用
しても構わない。

【０１３０】実施例１４． 図１７はこの発明の実施例１４を示す構成図である。図
１７において、トランスデューサ４および８以外は、上
述した実施例１３と同一の構成である。図１７における
トランスデューサ４および８は、電極指の配列ピッチを
ｘ軸から斜め方向に沿って徐々に変化させており、ま
た、電極指の配列ピッチの等しい部分の間隔は同一距離
になるように構成している。

【０１３１】図１７に示した実施例１４においても、ト
ランスデューサ４および８を配置した領域において、電
極指の配列ピッチの座標ｘに対する変化に対応させて、
圧電体薄膜３の厚さを、電極指の配列ピッチの広い場所
では厚く、狭い場所では薄くなるように、場所によって
上述した実施例１３と同様に徐々に連続的に変化させて
やれば、上述した実施例１３と同様の効果が得られる。
また、弾性表面波の伝搬路において、圧電体薄膜３の厚
さを、上述した実施例１３と同様に設定すれば、実施例
１３と同様の効果が得られる。

【０１３２】以上の実施例では、基板１と圧電体薄膜３
との２層構造を用いた場合について説明したが、これに
限らず、３層以上の多層構造を用いる場合に適用しても
構わない。３層構造を用いた場合のいくつかの実施例を
以下に示す。

【０１３３】実施例１５． 図１８に示す実施例は、実施例１１の変形例であり、圧
電体薄膜３の表面が平面となるように構成したものであ
る。図中、１０は、基板１とは異なる材質からなる薄膜
である。

【０１３４】実施例１６． 図１９に示す実施例は、実施例１５の変形例であり、圧
電体薄膜３の表面を平面とし、かつ基板１の表面も平面
となるように構成したものである。

【０１３５】実施例１５および１６においても、実施例
１１と同様の効果が得られる。また、実施例１２を、実
施例１５および１６に適用して、弾性表面波の伝搬路に
おける圧電体薄膜３の厚さは、トランスジューサ４ａ〜
４ｃおよび８ａ〜８ｃを配置した領域における圧電体薄
膜３の厚さとは異ならせても構わない。

【０１３６】実施例１７． 図２０に示す実施例は、実施例１３の変形例であり、弾
性表面波装置の厚さを場所によらず一定としたものであ
る。

【０１３７】実施例１８．図 ２１に示す実施例は、実施例１７の変形例であり、実
施例１７と同様に、弾性表面波装置の厚さを場所によら
ず一定とし、かつ、基板１の厚さも場所によらず一定と
したものである。

【０１３８】実施例１７および１８においても、実施例
１３と同様の効果が得られる。また、実施例１７および
１８においては、弾性表面波の伝搬路における圧電体薄
膜３の厚さと、トランスジューサ４および８を配置した
領域における圧電体薄膜３の厚さとを同一にした場合を
示したが、両者は、実施例１３と同様に異ならせても構
わない。

【０１３９】実施例１９． この発明の実施例１９を図２２に示す。また、図２３
（ａ）と（ｂ）は図２２のＡＡ’線とＢＢ’線に沿って
切断したときの断面図である。図２２において、９は被
制御光である。圧電体薄膜３は、被制御光９を通す領域
で被制御光９に対して透明な材料で構成している。図２
２および図２３で示す実施例１９では、弾性表面波の３
つの伝搬路において、各伝搬路に沿って、それぞれ圧電
体薄膜３の厚さを２段階に変えている。すなわち、図２
３（ａ）中に示す厚さｈａ’，ｈｂ’およびｈｃ’は、
実施例１２と同様に設定している。

【０１４０】また、図２３（ｂ）中に示す厚さｈａ”，
ｈｂ”およびｈｃ”は、次の関係を概略満たすように設
定している。 （２π／λａ）ｈａ”＝（２π／λｂ）ｈｂ”＝（２π
／λｃ）ｈｃ” 以上のように、圧電体薄膜３の厚さを２段階に変えて弾
性表面波を伝搬させ、その後、被制御光９を通す領域に
限って、厚さを一定にしている。

【０１４１】実施例１９においても、図２８に示した従
来の弾性表面波装置と同様に、弾性表面波により、被制
御光９を屈曲させることができる。

【０１４２】次に、実施例１９の効果について説明す
る。実施例１９においても、圧電体薄膜３の厚さｈ
ａ’，ｈｂ’，ｈｃ’およびｈａ”，ｈｂ”，ｈｃ”
を、上述のように設定するから、弾性表面波の伝搬路に
おける位相速度および群速度は周波数帯によらず一定と
なる。したがって、トランスデューサ４ａ〜４ｃから励
振された弾性表面波パルスを、その形状を崩すことな
く、被制御光９を通す領域まで伝搬させることができ
る。

【０１４３】また、ｈａ”，ｈｂ”，ｈｃ”をｈａ’，
ｈｂ’，ｈｃ’に比べて全体的に薄くすれば、被制御光
９を通す領域の圧電体薄膜３の一定厚さと、弾性表面波
の電搬路の圧電体薄膜３の厚さｈａ”，ｈｂ”，ｈｃ”
との間の段差を小さくできる。これにより、従来に比
べ、段差のより小さいテーパを用いればすむので、テー
パ部における弾性表面波パルスの崩れ現象を、従来に比
べ、より生じにくくできる効果も得られる。以上より、
従来に比べ、被制御光９を屈曲する際の時間制御精度を
向上できる効果が得られる。

【０１４４】実施例２０． この発明の実施例２０を図２４に示す。また、図２５
（ａ）と（ｂ）は図２４のＡＡ’線とＢＢ’線に沿って
断面したときの断面図である。図２４において、９は被
制御光である。圧電体薄膜３は、被制御光９を通す領域
で被制御光９に対して透明な材料で構成している。

【０１４５】図２４および図２５に示す実施例２０で
も、実施例１９と同様に、弾性表面波の３つの伝搬路に
おいて、それぞれ圧電体薄膜３の厚さを２段階に変えて
いる。すなわち、図２５（ａ）中に示す厚さｈ’（ｘ）
は、実施例１３と同様に設定している。また、図２５
（ｂ）中に示す厚さｈ”（ｘ）は、次の関係を概略満た
すように構成している。｛２π／λ（ｘ）｝ｈ”（ｘ）
＝一定以上のように、圧電体薄膜３の厚さを２段階に変
えて弾性表面波を伝搬させ、その後、被制御光９を通す
領域に限って、厚さを一定にしている。

【０１４６】実施例２０においても、図２８に示した従
来の弾性表面波装置と同様に、弾性表面波により、被制
御光９を屈曲させることができる。

【０１４７】次に、実施例２０の効果について説明す
る。実施例２０においても、圧電体薄膜３の厚さｈ’
（Ｘ）およびｈ”（ｘ）を、上述のように設定するか
ら、弾性表面波の伝搬路における位相速度および群速度
は周波数帯によらず広帯域にわたって連続的に一定とな
る。したがって、実施例１９に比べて、より幅の狭い弾
性表面波パルスを取扱うことが可能となり、トランスデ
ューサ４から励振された実施例１９に比べてより幅の狭
い弾性表面波パルスを、その形状を崩すことなく、被制
御光９を通す領域まで伝搬させることができる。

【０１４８】また、ｈ”（ｘ）をｈ’（ｘ）に比べて全
体的に薄くすれば、被制御光９を通す領域の圧電体薄膜
３の一定厚さと、弾性表面波の伝搬路の圧電体薄膜３の
厚さｈ”（ｘ）との間の段差を小さくできる。これによ
り、従来に比べ、段差のより小さいテーパを用いればす
むので、テーパ部における弾性表面波パルスの崩れ現象
を、従来に比べ、より生じにくくできる効果も得られ
る。以上により、実施例１９に比べ、より幅の狭いパル
スを用いることが可能となり、被制御光９を屈曲する際
の時間制御精度をより向上させる効果が得られる。

【０１４９】なお、実施例１９および実施例２０では、
弾性表面波の伝搬路を、弾性表面波の伝搬方向に沿って
２段階にした場合について説明したが、これは、１段階
でも良いし、３段階以上にしても良い。３段階目以上で
の圧電体薄膜３の厚さは、実施例１９および２０の２段
階目の場合と同様に設定すれば、実施例１９および２０
と同様の効果が得られる。

【０１５０】また、弾性表面波の伝搬路の圧電体薄膜３
の厚さを、弾性表面波の伝搬方向に沿って多段階に変え
た実施例１９および２０を、上述した実施例１２〜実施
例１８に適用しても構わない。

【０１５１】以上に述べた実施例１３，１４，１９およ
び２０は、図１５，１７，２２および２４で台形に近い
形のものを示したが、テーパの形状はこれに限らず、も
っと緩い曲面からなる形状のものでも構わない。

【０１５２】なお，以上の各実施例では、トランスデュ
ーサを圧電体薄膜３の表面に設けた場合について説明し
たが、この発明はこれに限らず、トランスデューサを設
けた場所に対応する圧電体薄膜３の裏面に接地用電極を
設けても構わない。また、トランスデューサは圧電体薄
膜３の裏面に設けても構わない。さらに、この場合、入
力トランスデューサを設けた場所に対応する圧電体薄膜
３の表面に接地用電極を設けても構わない。これらの
内、どの構成を採用するかは、例えば、大きな電気機械
結合係数が得られることを基準にして決めれば良い。

【０１５３】また、この発明は圧電体薄膜３の表面にコ
ーテング膜を設けた場合に適用しても構わない。さら
に、基板１と圧電体薄膜３との間に絶縁体薄膜２又は薄
膜６を設けたものも示したが、これらを設けない場合に
適用しても構わない。

【０１５４】また、この発明は、基本伝搬モード、高次
伝搬モードのいずれの弾性表面波伝搬モードを使用する
弾性表面波装置に適用して構わない。

【０１５５】また、トランスデューサの構成は、以上の
各実施例で示したものに限らない。交差幅に重み付けし
たものや、間引きや位相反転などによる重み付けを施し
たものなど、どのようなものを用いても良い。

【０１５６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、基板上に圧電体薄膜を形成し、上記圧電体薄膜
の表面または裏面に、動作周波数帯の異なる複数対の入
力トランスデューサを、上記各対の入力トランスデュー
サから励振された弾性表面波が互いに逆方向にすれちが
って伝搬するように対向して設けると共に、上記圧電体
薄膜の表面上の上記弾性表面波が互いにすれちがう領域
に、出力ゲート電極を設け、かつ、上記圧電体薄膜の厚
さを、上記の動作周波数帯が低い場所では厚く、高い場
所では薄くなるように、上記弾性表面波の伝搬方向に直
角な方向に沿って階段状に変化させて形成したので、動
作周波数帯の異なる入力トランスデューサ対から励振さ
れる弾性表面波の位相速度も一定となり、これにより、
伝搬遅延時間の周波数依存性および積分時間長の周波数
依存性を補償できる。したがって、複数対の入力トラン
スデューサ対の中心間距離を、上記対にかかわらず一定
にして、かつ、出力ゲート電極の長さを一定にして構成
でき、広帯域にわたって動作が可能となり、かつ、弾性
表面波装置の弾性表面波の伝搬方向に沿った長さを小さ
くできる効果がある。また、圧電体薄膜の厚さを上述し
たように形成したことにより、電気機械結合係数を周波
数によらず概略最大値を実現できる。したがって、電気
信号からの弾性表面波信号の変換効率を広帯域にわたっ
てほぼ一定にできるので、これにより従来に比べさらに
広帯域な動作が可能になるとともに、併せて変換効率を
高くできる効果が相乗して得られる。

【０１５７】また、請求項２の発明によれば、基板上に
圧電体薄膜を形成し、上記圧電体薄膜の表面または裏面
に、電極指配列ピッチを徐々に連続的に変化させた１対
の入力トランスデューサを、上記入力トランスデューサ
対から励振された弾性表面波が互いに逆方向にすれちが
って伝搬するように対向して設けると共に、上記圧電体
薄膜の表面上の上記弾性表面波が互いにすれちがう領域
に、出力ゲート電極を設け、かつ、上記圧電体薄膜の厚
さを、上記入力トランスデューサ対の電極指配列ピッチ
が広い場所では厚く、狭い場所では薄くなるように、上
記弾性表面波の伝搬方向に直角な方向に沿って徐々に連
続的に変化させて形成したので、弾性表面波の位相速度
を、所要動作帯域内でのいかなる周波数にもよらず一定
にでき、伝搬遅延時間の周波数依存性および積分時間長
の周波数依存性を、連続的に補償できる。したがって、
連続的に広帯域にわたる動作可能になる効果が得られ
る。また、入力トランスデューサを複数個用いなくてす
むので、弾性表面波装置の弾性表面波の伝搬方向に直角
な方向に沿った長さを小さくできる利点が生じる。さら
に、圧電体薄膜の厚さを上述のように形成したことによ
り、電気機械結合係数は動作帯域内でのいかなる周波数
にもよらず概略最大値を実現できる。したがって、電気
信号から弾性表面波への変換効率を動作帯域内で連続的
に広帯域にわたってほぼ一定にできるので、連続的に広
帯域動作が可能になるとともに、併せて変換効率を高く
できる効果がある。

【０１５８】また、請求項３の発明によれば、基板上に
圧電体薄膜を形成し、上記圧電体薄膜の表面または裏面
に、動作周波数帯の異なる複数の入出力トランスデュー
サ対を設け、これら入出力トランスデューサ対を設けた
領域における上記圧電体薄膜の厚さを、上記入出力トラ
ンスデューサ対の動作周波数帯が低い場所では厚く、高
い場所では薄くなるように形成し、かつ、上記入出力ト
ランスデューサ対により励振されて受信される弾性表面
波の伝搬路における上記圧電体薄膜の厚さを、低周波数
帯の弾性表面波が伝搬する伝搬路では厚く、高周波数帯
の弾性表面波が伝搬する伝搬路では薄くなるように形成
したので、弾性表面波の位相速度および群速度を動作周
波数帯によらず一定にできる。これにより、伝搬遅延時
間の周波数依存性を除去でき、広帯域動作が可能になる
とともに、伝搬に伴う弾性表面波パルスのパルス形状の
崩れ現象も除去できる。また、動作周波数帯の異なるど
の入出力トランスデューサ対により励振されて受信され
る弾性表面波の励振効率及び受信効率も概略最大値を実
現できる。

【０１５９】また、請求項４の発明によれば、基板上に
圧電体薄膜を形成し、上記圧電体薄膜の表面または裏面
に、電極指配列ピッチを徐々に変化させた入出力トラン
スデューサ対を設け、上記入出力トランスデューサ対を
設けた領域における上記圧電体薄膜の厚さを、上記入出
力トランスデューサ対の電極指配列ピッチが広い場所で
は厚く、狭い場所では薄くなるように徐々に連続的に変
化させて形成し、かつ、上記入出力トランスデューサ対
により励振されて受信される弾性表面波の伝搬路におけ
る上記圧電体薄膜の厚さを、低周波数帯の弾性表面波が
伝搬する伝搬路では厚く、高周波数帯の弾性表面波が伝
搬する伝搬路では薄くなるように徐々に連続的に変化さ
せて形成したので、弾性表面波の位相速度および群速度
を、動作帯域内でのいかなる周波数にもよらず一定にで
きる。これにより、伝搬遅延時間の周波数依存性を広帯
域にわたって連続的に除去でき、広帯域動作が可能にな
るとともに、伝搬に伴う弾性表面波パルスのパルス形状
の崩れ現象も除去できる。また、上記入出力トランスデ
ューサ対により励振されて受信される弾性表面波の励振
効率あるいは受信効率を動作帯域内でのいかなる周波数
にもよらず連続的に広帯域にわたって概略最大値を実現
できる。

【０１６０】また、請求項５の発明によれば、基板上に
圧電体薄膜を形成し、上記圧電体薄膜の表面または裏面
に、動作周波数帯の異なる複数のトランスデューサを設
け、上記トランスデューサを設けた領域における上記圧
電体薄膜の厚さを、上記トランスデューサの動作周波数
帯が低い場所では厚く、高い場所では薄くなるように形
成し、かつ、上記トランスデューサにより励振されて受
信される弾性表面波の伝搬路に沿って、上記圧電体薄膜
の厚さを、多段階に変えるとともに、各段の弾性表面波
の伝搬路における上記圧電体薄膜の厚さを、低周波数帯
の弾性表面波が伝搬する伝搬路では厚く、高周波数帯の
弾性表面波が伝搬する伝搬路では薄くなるように形成し
て、上記弾性表面波を、上記弾性表面波により制御され
る光を通す領域まで伝搬させるようにしたので、動作周
波数帯の異なるどのトランスデューサにより励振される
弾性表面波の励振効率も概略最大値を実現できる。ま
た、弾性表面波の位相速度および群速度を動作周波数帯
によらず一定にできる。これにより、伝搬遅延時間の周
波数依存性を除去でき、広帯域動作が可能になる。さら
に、伝搬に伴う弾性表面波パルスのパルス形状の崩れ現
象も除去できので、被制御光の時間制御精度を向上でき
る。

【０１６１】さらに、請求項６の発明によれば、基板上
に圧電体薄膜を形成し、上記圧電体薄膜の表面または裏
面に、電極指配列ピッチを徐々に変化させたトランスデ
ューサを設け、上記トランスデューサを設けた領域にお
ける上記圧電体薄膜の厚さを、上記トランスデューサの
電極指配列ピッチが広い場所では厚く、狭い場所では薄
くなるように徐々に連続的に変化させて形成し、かつ、
上記トランスデューサにより励振された弾性表面波の伝
搬路に沿って、上記圧電体薄膜の厚さを、多段階に変え
るとともに、上記各段の弾性表面波の伝搬路における上
記圧電体薄膜の厚さを、低周波数帯の弾性表面波が伝搬
する伝搬路では厚く、高周波数帯の弾性表面波が伝搬す
る伝搬路では薄くなるように徐々に連続的に変化させて
形成して、上記弾性表面波を、上記弾性表面波により制
御される光を通す領域まで伝搬させるようにしたので、
上記トランスデューサにより励振される弾性表面波の励
振効率を、動作帯域内でのいかなる周波数にもよらず連
続的に広帯域にわたって概略最大値を実現できる。ま
た、弾性表面波の位相速度および群速度を、動作帯域内
にわたって連続的に除去でき、広帯域動作が可能にな
る。さらに、伝搬に伴う弾性表面波パルスのパルス形状
の崩れ現象も除去できので、被制御光の時間制御精度を
向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す構成図である。

【図２】この発明の実施例１を説明するための特性図で
ある。

【図３】この発明の実施例２を示す構成図である。

【図４】この発明の実施例３を示す構成図である。

【図５】この発明の実施例４を示す構成図である。

【図６】この発明の実施例５を示す構成図である。

【図７】この発明の実施例６を示す構成図である。

【図８】この発明の実施例７を示す構成図である。

【図９】この発明の実施例８を示す構成図である。

【図１０】この発明の実施例９を示す構成図である。

【図１１】この発明の実施例１０を示す構成図である。

【図１２】この発明の実施例１１を示す構成図である。

【図１３】この発明の実施例１２を示す構成図である。

【図１４】この発明の実施例１２を示す断面図である。

【図１５】この発明の実施例１３を示す構成図である。

【図１６】この発明の実施例１３を示す断面図である。

【図１７】この発明の実施例１４を示す構成図である。

【図１８】この発明の実施例１５を示す構成図である。

【図１９】この発明の実施例１６を示す構成図である。

【図２０】この発明の実施例１７を示す構成図である。

【図２１】この発明の実施例１８を示す構成図である。

【図２２】この発明の実施例１９を示す構成図である。

【図２３】この発明の実施例１９を示す断面図である。

【図２４】この発明の実施例２０を示す構成図である。

【図２５】この発明の実施例２０を示す断面図である。

【図２６】従来の弾性表面波装置を示す構成図である。

【図２７】従来の他の弾性表面波装置を示す構成図であ
る。

【図２８】従来の弾性表面波装置を示す断面図である。

【図２９】従来の弾性表面波装置を説明するための特性
図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 絶縁体薄膜 ３ 圧電体薄膜 ４ 入力トランスデューサ ４ａ 入力トランスデューサ ４ｂ 入力トランスデューサ ４ｃ 入力トランスデューサ ５ 入力トランスデューサ ５ａ 入力トランスデューサ ５ｂ 入力トランスデューサ ５ｃ 入力トランスデューサ ６ 出力ゲート電極 ６ａ 出力ゲート電極 ６ｂ 出力ゲート電極 ６ｃ 出力ゲート電極 ７ 接地電極 ８ 出力トランスデューサ ８ａ 出力トランスデューサ ８ｂ 出力トランスデューサ ８ｃ 出力トランスデューサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永塚 勉 鎌倉市大船五丁目１番１号 三菱電機株 式会社 電子システム研究所内 (56)参考文献 特開 平３−74921（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−74920（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−12710（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−114110（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03H 9/72 H03H 9/145 G02F 1/33

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に圧電体薄膜を形成し、上記圧電
   体薄膜の表面または裏面に、動作周波数帯の異なる複数
   対の入力トランスデューサを、上記各対の入力トランス
   デューサから励振された弾性表面波が互いに逆方向にす
   れちがって伝搬するように対向して設けると共に、上記
   圧電体薄膜の表面上の上記弾性表面波が互いにすれちが
   う領域に、出力ゲート電極を設け、かつ、上記圧電体薄
   膜の厚さを、上記入力トランスデューサ対の動作周波数
   帯が低い場所では厚く、高い場所では薄くなるように、
   上記弾性表面波の伝搬方向に直角な方向に沿って階段状
   に変化させて形成したことを特徴とする弾性表面波装
   置。
2. 【請求項２】 基板上に圧電体薄膜を形成し、上記圧電
   体薄膜の表面または裏面に、電極指配列ピッチを徐々に
   連続的に変化させた１対の入力トランスデューサを、上
   記入力トランスデューサ対から励振された弾性表面波が
   互いに逆方向にすれちがって伝搬するように対向して設
   けると共に、上記圧電体薄膜の表面上の上記弾性表面波
   が互いにすれちがう領域に、出力ゲート電極を設け、か
   つ、上記圧電体薄膜の厚さを、上記入力トランスデュー
   サ対の電極指配列ピッチが広い場所では厚く、狭い場所
   では薄くなるように、上記弾性表面波の伝搬方向に直角
   な方向に沿って徐々に連続的に変化させて形成したこと
   を特徴とする弾性表面波装置。
3. 【請求項３】 基板上に圧電体薄膜を形成し、上記圧電
   体薄膜の表面または裏面に、動作周波数帯の異なる複数
   の入力トランスデューサと出力トランスデューサの対を
   対向して設けると共に、これら入出力トランスデューサ
   対を設けた領域における上記圧電体薄膜の厚さを、上記
   入出力トランスデューサ対の動作周波数帯が低い場所で
   は厚く、高い場所では薄くなるように形成し、かつ、上
   記入出力トランスデューサ対により励振されて受信され
   る弾性表面波の伝搬路における上記圧電体薄膜の厚さ
   を、低周波数帯の弾性表面波が伝搬する伝搬路では厚
   く、高周波数帯の弾性表面波が伝搬する伝搬路では薄く
   なるように形成したことを特徴とする弾性表面波装置。
4. 【請求項４】 基板上に圧電体薄膜を形成し、上記圧電
   体薄膜の表面または裏面に、電極指配列ピッチを徐々に
   変化させた入力トランスデューサと出力トランスデュー
   サの対を対向して設けると共に、この入出力トランスデ
   ューサ対を設けた領域における上記圧電体薄膜の厚さ
   を、上記入出力トランスデューサ対の電極指配列ピッチ
   が広い場所では厚く、狭い場所では薄くなるように徐々
   に連続的に変化させて形成し、かつ、上記入出力トラン
   スデューサ対により励振されて受信される弾性表面波の
   伝搬路における上記圧電体薄膜の厚さを、低周波数帯の
   弾性表面波が伝搬する伝搬路では厚く、高周波数帯の弾
   性表面波が伝搬する伝搬路では薄くなるように徐々に連
   続的に変化させて形成したことを特徴とする弾性表面波
   装置。
5. 【請求項５】 基板上に圧電体薄膜を形成し、上記圧電
   体薄膜の表面または裏面に、動作周波数帯の異なる複数
   のトランスデューサを設けると共に、これらトランスデ
   ューサを設けた領域における上記圧電体薄膜の厚さを、
   上記トランスデューサの動作周波数帯が低い場所では厚
   く、高い場所では薄くなるように形成し、かつ、上記ト
   ランスデューサにより励振されて受信される弾性表面波
   の伝搬路に沿って、上記圧電体薄膜の厚さを、多段階に
   変えるとともに、各段の弾性表面波の伝搬路における上
   記圧電体薄膜の厚さを、低周波数帯の弾性表面波が伝搬
   する伝搬路では厚く、高周波数帯の弾性表面波が伝搬す
   る伝搬路では薄くなるように形成して、上記弾性表面波
   を、上記弾性表面波により制御される光を通す領域まで
   伝搬させるようにしたことを特徴とする弾性表面波装
   置。
6. 【請求項６】 基板上に圧電体薄膜を形成し、上記圧電
   体薄膜の表面または裏面に、電極指配列ピッチを徐々に
   変化させたトランスデューサを設けると共に、このトラ
   ンスデューサを設けた領域における上記圧電体薄膜の厚
   さを、上記トランスデューサの電極指配列ピッチが広い
   場所では厚く、狭い場所では薄くなるように徐々に連続
   的に変化させて形成し、かつ、上記トランスデューサに
   より励振されて受信される弾性表面波の伝搬路に沿っ
   て、上記圧電体薄膜の厚さを、多段階に変えるととも
   に、各段の弾性表面波の伝搬路における上記圧電体薄膜
   の厚さを、低周波数帯の弾性表面波が伝搬する伝搬路で
   は厚く、高周波数帯の弾性表面波が伝搬する伝搬路では
   薄くなるように形成して、上記弾性表面波を、上記弾性
   表面波により制御される光を通す領域まで伝搬させるよ
   うにしたことを特徴とする弾性表面波装置。