JP3633045B2 - 波長フィルタ - Google Patents
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- 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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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は音響光学材料を基板とした波長フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は音響光学効果による ＴＥ−ＴＭモード変換を用いた従来の波長フィルタの構成を示している。音響光学結晶基板１にはＸカットＬｉＮｂＯ３（以下、ニオブ酸リチウムとも言う。）基板を用い、幅６μｍないし８μｍのＴｉ拡散による光導波路２を形成するのが一般的である。
【０００３】
このフィルタでは、入射光がＴＥもしくはＴＭモードで光導波路２中を伝播開始した場合、弾性表面波１０が励振されている光導波路２を伝播中に音響光学効果により進行距離あたり一定角度で偏波面が回転し、一定距離を伝播したところで入力点での偏波面から９０°回転して、ＴＭもしくはＴＥモードに変換されて出射される。この場合、モード変換される光の波長λと弾性表面波の波長Λとの関係には、位相整合条件から、
λ＝Λ×Ａｂｓ（ＮＴＥ−ＮＴＭ）
の関係が必要である。ここで、Ａｂｓは（ ）内の値の絶対値を意味し、ＮＴＥ、ＮＴＭはそれぞれＴＥモード、ＴＭモードの実効屈折率を表す。
【０００４】
前記の偏波面が９０°回転した点に検光子を設けることにより、入力光が前記弾性表面波の影響により偏波面が９０°回転した成分のみが出力されるので、波長フィルタの特性が得られる。
【０００５】
以上の動作が安定に行われるためには、弾性表面波１０が光導波路２に沿って一方向に進行する必要があり、反射波による干渉を避ける必要がある。そのため、図３に示すように光導波路２上に吸収体４、５を設けている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来の構成では、弾性表面波の吸収の為光導波路上に設けられた吸収体が発熱し、この発熱が光導波路に温度分布をもたらす。そのため、文献（ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ１，ｐｐ２８−３０）で述べられているように、波長フィルタの帯域特性のサイドローブの増大を招く。図２は、波長フィルタの波長に対する応答特性で、同図（ａ） は光導波路に温度分布が在る場合、同図（ｂ） は光導波路に温度分布が無い場合を例示するものである。すなわち、同図（ａ） に示すように、温度分布に起因して短波長側のサイドローブが増大する。このことは、異なる波長の信号間でクロストークを増大させ、光波長多重通信における光信号の波長配置を著しく制限する要因となっているという問題点があった。
【０００７】
本発明は以上のような状況から、簡単且つ容易に吸収体の発熱に起因する光導波路の温度分布の発生を回避し、波長フィルタの帯域特性のサイドローブの増大を防止することが可能な波長フィルタの提供を目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するには、図１に示すように、吸収体を導波路から離れた位置に配置すればよい。図中、１は光導波路の基板で、光導波路を構成するためのものである。２は光導波路で、波長フィルタを構成するためのものである。３は励振電極で、電気信号を弾性表面波に変換するためのものである。４および５は吸収体で、弾性表面波を吸収して、励振電極方向への弾性表面波の逆戻りを回避するためのものである。６および７は反射電極（即ち、反射体）で、弾性表面波の進行方向を変更するためのものである。８は発振器で、励振電極３（即ち、弾性表面波を励振する電極）に電気エネルギーを与えるためのものである。
【０００９】
励振電極３に印加された電気エネルギーによって光導波路に対応する基板上には弾性表面波が励起され、光導波路２に沿って伝播する。図では、右方向に伝播する弾性表面波１０のみを図示してあるが、左方向にも伝播する弾性表面波が存在する。これらの弾性表面波は、それぞれ反射電極７よび反射電極６で反射され進行方向が変えられ、弾性表面波１２および弾性表面波１１として進行する。変えられた方向には、もはや光導波路が構成されていないので、適当な位置に吸収体５及び吸収体４を設けることにより、弾性表面波１２および弾性表面波１１は吸収されるが、その結果発生する熱の光導波路２に及ぼす影響は極めて小さくすることができる。
【００１０】
即ち本発明においては、基板に励起された弾性表面波は光導波路に沿って進行するが、光導波路に対して必要な作用を成した後、光導波路上に設けられた反射体によって進行方向を変え、この進行方向が変更された弾性表面波の伝播路に設けた吸収体で吸収される。その結果、吸収体に発生した熱による光導波路の温度分布の発生を回避することができ、図２(b) に示すように、サイドローブが抑圧された良好なフィルタ特性を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
音響光学材料としてニオブ酸リチウムを用いられる場合が多いが、この場合、ニオブ酸リチウムの複屈折率は約０．０７２ であるため、波長 １．５μｍ の光を選択するには、弾性表面波の波長Λを約２０．８μｍ にすればよい。また、Ｘカットのニオブ酸リチウムにおける、弾性表面波の音速は３．７５ｋｍ／ｓなので、弾性表面波の周波数は１８０ＭＨｚに選定することになる。
【００１２】
音響光学結晶基板１の材料にはＸカットＬｉＮｂＯ３を用い、Ｔｉを拡散することによって、Ｙ伝播の光導波路２を形成する。櫛形の励振用電極３の光信号入射側（以下、入射側と言う。）１ｍｍの位置に（第１の）反射電極６を、光信号出射側（以下、出射側と言う。）１５ｍｍの位置に（第２の）反射電極７をそれぞれ光導波路に対して斜めに配置する。図１においては、反射電極は何れも超音波信号に対して解放状態にしてあるが、短絡状態にしても同様の効果が得られる。また、電極構造も櫛形に限定する必要はなく、弾性表面波を効率よく反射することができるものであれば如何なる形状のものであってもよい。
【００１３】
また、反射した弾性表面波の進行方向で、チップの端面付近には吸収体が形成されている。光導波路と吸収体との間隔はチップサイズで許容される範囲で、できるだけ離れていた方がよい。吸収体の材料は、樹脂など通常用いられているものでよい。また、吸収体として熱伝導率の良い金属片を張りつけてもよい。弾性表面波の吸収体を基板上に設ける代わりに、図１の吸収体の位置に励振電極と同様の櫛形電極を設け、基板外に設けた終端抵抗器にエネルギーを吸収させることにより、基板を熱から全く解放することも可能である。
【００１４】
出射側には検光子を配置して、モード変換された光を選択できるようにする。また発振器を１８０ＭＨｚで発振させて弾性表面波を励振し、導波路上を伝播させる。この時、音響光学効果によって、間隔２０．８μｍの周期的な電界が形成され、波長１．５ μｍの光がモード変換される。基板の材料が異なれば、当然弾性表面波の波長をその材料に最適にしなければならないが、すべて前出の位相整合条件の式を満足するように選定する。
【００１５】
なお、基板の寸法上の制約等により、偏波面の回転が９０°になるように設定する光導波路の長さを変更しなければならない場合には、弾性表面波の励振電力を調整することで、光導波路の長さを変更しないで、目的を達成することができる。
【００１６】
以上の説明では、反射電極によって基板の表面に設けた吸収体に向けて弾性表面波を反射させるものとしてきたが、反射電極を表面波をバルク波に変換する変換器に置き換えることにより、弾性表面波を図１紙面に垂直な方向に方向転換してその先に適当なバルク波吸収手段を設けることによっても同様の効果を期待することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ＴＥ−ＴＭ モード変換型の波長フィルタにおいて、サイドローブの低減された良好なフィルタ特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例
【図２】フィルタ特性例
【図３】従来例
【符号の説明】
１は音響光学結晶基板（ＸカットＬｉＮｂＯ３基板）
２は導波路（光導波路）
３は励振電極
４、５は吸収体
６、７は反射電極（反射体）
８は発振器
１０、１１、１２は弾性表面波
【発明の属する技術分野】
本発明は音響光学材料を基板とした波長フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は音響光学効果による ＴＥ−ＴＭモード変換を用いた従来の波長フィルタの構成を示している。音響光学結晶基板１にはＸカットＬｉＮｂＯ３（以下、ニオブ酸リチウムとも言う。）基板を用い、幅６μｍないし８μｍのＴｉ拡散による光導波路２を形成するのが一般的である。
【０００３】
このフィルタでは、入射光がＴＥもしくはＴＭモードで光導波路２中を伝播開始した場合、弾性表面波１０が励振されている光導波路２を伝播中に音響光学効果により進行距離あたり一定角度で偏波面が回転し、一定距離を伝播したところで入力点での偏波面から９０°回転して、ＴＭもしくはＴＥモードに変換されて出射される。この場合、モード変換される光の波長λと弾性表面波の波長Λとの関係には、位相整合条件から、
λ＝Λ×Ａｂｓ（ＮＴＥ−ＮＴＭ）
の関係が必要である。ここで、Ａｂｓは（ ）内の値の絶対値を意味し、ＮＴＥ、ＮＴＭはそれぞれＴＥモード、ＴＭモードの実効屈折率を表す。
【０００４】
前記の偏波面が９０°回転した点に検光子を設けることにより、入力光が前記弾性表面波の影響により偏波面が９０°回転した成分のみが出力されるので、波長フィルタの特性が得られる。
【０００５】
以上の動作が安定に行われるためには、弾性表面波１０が光導波路２に沿って一方向に進行する必要があり、反射波による干渉を避ける必要がある。そのため、図３に示すように光導波路２上に吸収体４、５を設けている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来の構成では、弾性表面波の吸収の為光導波路上に設けられた吸収体が発熱し、この発熱が光導波路に温度分布をもたらす。そのため、文献（ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ１，ｐｐ２８−３０）で述べられているように、波長フィルタの帯域特性のサイドローブの増大を招く。図２は、波長フィルタの波長に対する応答特性で、同図（ａ） は光導波路に温度分布が在る場合、同図（ｂ） は光導波路に温度分布が無い場合を例示するものである。すなわち、同図（ａ） に示すように、温度分布に起因して短波長側のサイドローブが増大する。このことは、異なる波長の信号間でクロストークを増大させ、光波長多重通信における光信号の波長配置を著しく制限する要因となっているという問題点があった。
【０００７】
本発明は以上のような状況から、簡単且つ容易に吸収体の発熱に起因する光導波路の温度分布の発生を回避し、波長フィルタの帯域特性のサイドローブの増大を防止することが可能な波長フィルタの提供を目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するには、図１に示すように、吸収体を導波路から離れた位置に配置すればよい。図中、１は光導波路の基板で、光導波路を構成するためのものである。２は光導波路で、波長フィルタを構成するためのものである。３は励振電極で、電気信号を弾性表面波に変換するためのものである。４および５は吸収体で、弾性表面波を吸収して、励振電極方向への弾性表面波の逆戻りを回避するためのものである。６および７は反射電極（即ち、反射体）で、弾性表面波の進行方向を変更するためのものである。８は発振器で、励振電極３（即ち、弾性表面波を励振する電極）に電気エネルギーを与えるためのものである。
【０００９】
励振電極３に印加された電気エネルギーによって光導波路に対応する基板上には弾性表面波が励起され、光導波路２に沿って伝播する。図では、右方向に伝播する弾性表面波１０のみを図示してあるが、左方向にも伝播する弾性表面波が存在する。これらの弾性表面波は、それぞれ反射電極７よび反射電極６で反射され進行方向が変えられ、弾性表面波１２および弾性表面波１１として進行する。変えられた方向には、もはや光導波路が構成されていないので、適当な位置に吸収体５及び吸収体４を設けることにより、弾性表面波１２および弾性表面波１１は吸収されるが、その結果発生する熱の光導波路２に及ぼす影響は極めて小さくすることができる。
【００１０】
即ち本発明においては、基板に励起された弾性表面波は光導波路に沿って進行するが、光導波路に対して必要な作用を成した後、光導波路上に設けられた反射体によって進行方向を変え、この進行方向が変更された弾性表面波の伝播路に設けた吸収体で吸収される。その結果、吸収体に発生した熱による光導波路の温度分布の発生を回避することができ、図２(b) に示すように、サイドローブが抑圧された良好なフィルタ特性を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
音響光学材料としてニオブ酸リチウムを用いられる場合が多いが、この場合、ニオブ酸リチウムの複屈折率は約０．０７２ であるため、波長 １．５μｍ の光を選択するには、弾性表面波の波長Λを約２０．８μｍ にすればよい。また、Ｘカットのニオブ酸リチウムにおける、弾性表面波の音速は３．７５ｋｍ／ｓなので、弾性表面波の周波数は１８０ＭＨｚに選定することになる。
【００１２】
音響光学結晶基板１の材料にはＸカットＬｉＮｂＯ３を用い、Ｔｉを拡散することによって、Ｙ伝播の光導波路２を形成する。櫛形の励振用電極３の光信号入射側（以下、入射側と言う。）１ｍｍの位置に（第１の）反射電極６を、光信号出射側（以下、出射側と言う。）１５ｍｍの位置に（第２の）反射電極７をそれぞれ光導波路に対して斜めに配置する。図１においては、反射電極は何れも超音波信号に対して解放状態にしてあるが、短絡状態にしても同様の効果が得られる。また、電極構造も櫛形に限定する必要はなく、弾性表面波を効率よく反射することができるものであれば如何なる形状のものであってもよい。
【００１３】
また、反射した弾性表面波の進行方向で、チップの端面付近には吸収体が形成されている。光導波路と吸収体との間隔はチップサイズで許容される範囲で、できるだけ離れていた方がよい。吸収体の材料は、樹脂など通常用いられているものでよい。また、吸収体として熱伝導率の良い金属片を張りつけてもよい。弾性表面波の吸収体を基板上に設ける代わりに、図１の吸収体の位置に励振電極と同様の櫛形電極を設け、基板外に設けた終端抵抗器にエネルギーを吸収させることにより、基板を熱から全く解放することも可能である。
【００１４】
出射側には検光子を配置して、モード変換された光を選択できるようにする。また発振器を１８０ＭＨｚで発振させて弾性表面波を励振し、導波路上を伝播させる。この時、音響光学効果によって、間隔２０．８μｍの周期的な電界が形成され、波長１．５ μｍの光がモード変換される。基板の材料が異なれば、当然弾性表面波の波長をその材料に最適にしなければならないが、すべて前出の位相整合条件の式を満足するように選定する。
【００１５】
なお、基板の寸法上の制約等により、偏波面の回転が９０°になるように設定する光導波路の長さを変更しなければならない場合には、弾性表面波の励振電力を調整することで、光導波路の長さを変更しないで、目的を達成することができる。
【００１６】
以上の説明では、反射電極によって基板の表面に設けた吸収体に向けて弾性表面波を反射させるものとしてきたが、反射電極を表面波をバルク波に変換する変換器に置き換えることにより、弾性表面波を図１紙面に垂直な方向に方向転換してその先に適当なバルク波吸収手段を設けることによっても同様の効果を期待することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ＴＥ−ＴＭ モード変換型の波長フィルタにおいて、サイドローブの低減された良好なフィルタ特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例
【図２】フィルタ特性例
【図３】従来例
【符号の説明】
１は音響光学結晶基板（ＸカットＬｉＮｂＯ３基板）
２は導波路（光導波路）
３は励振電極
４、５は吸収体
６、７は反射電極（反射体）
８は発振器
１０、１１、１２は弾性表面波
Claims (1)
- 音響光学結晶基板上に、光導波路と、弾性表面波を励振する電極とを形成して成る波長フィルタにおいて、
前記電極によって前記弾性表面波は前記光導波路に沿って伝播する様に励振され、
前記励振された弾性表面波の伝播路上に設けた反射体によって前記弾性表面波の伝播方向を前記光導波路に沿う方向外に変更し、
変更された前記弾性表面波の伝播路上に、該弾性表面波を吸収する吸収体を設けたことを特徴とする波長フィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20061695A JP3633045B2 (ja) | 1995-08-07 | 1995-08-07 | 波長フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20061695A JP3633045B2 (ja) | 1995-08-07 | 1995-08-07 | 波長フィルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0949994A JPH0949994A (ja) | 1997-02-18 |
| JP3633045B2 true JP3633045B2 (ja) | 2005-03-30 |
Family
ID=16427343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20061695A Expired - Fee Related JP3633045B2 (ja) | 1995-08-07 | 1995-08-07 | 波長フィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3633045B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4052884B2 (ja) | 2002-06-24 | 2008-02-27 | 富士通株式会社 | タッチパネル装置 |
| JP3970168B2 (ja) | 2002-11-19 | 2007-09-05 | 富士通株式会社 | タッチパネル装置 |
| JP4727916B2 (ja) | 2003-10-22 | 2011-07-20 | 富士通株式会社 | 光デバイスモジュール |
| JP4467280B2 (ja) | 2003-10-22 | 2010-05-26 | 富士通株式会社 | 光デバイスモジュール |
-
1995
- 1995-08-07 JP JP20061695A patent/JP3633045B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH0949994A (ja) | 1997-02-18 |
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