JPH0377498B2 - - Google Patents

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JPH0377498B2
JPH0377498B2 JP3016882A JP3016882A JPH0377498B2 JP H0377498 B2 JPH0377498 B2 JP H0377498B2 JP 3016882 A JP3016882 A JP 3016882A JP 3016882 A JP3016882 A JP 3016882A JP H0377498 B2 JPH0377498 B2 JP H0377498B2
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JP
Japan
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optical
light
saw
time
waveguide layer
Prior art date
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Application number
JP3016882A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS58147718A (en
Inventor
Naohisa Inoe
Kazuhiko Mori
Masaharu Matano
Maki Yamashita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Tateisi Electronics Co
Priority to JP3016882A priority Critical patent/JPS58147718A/en
Priority to US06/452,807 priority patent/US4568911A/en
Priority to DE19823248539 priority patent/DE3248539C2/en
Publication of JPS58147718A publication Critical patent/JPS58147718A/en
Publication of JPH0377498B2 publication Critical patent/JPH0377498B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F7/00Optical analogue/digital converters

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

この発明は、平行に入力する複数の光線によつ
て表わされるデジタル光データを、光パワーとい
うアナログ量に変換する光DA変換装置、さらに
詳しくは弾性表面波による光のブラツグ回折現象
を利用した光DA変換装置に関する。 近年、光応用技術の進展はめざましく、これに
ともなつて種々の光機能素子が要求されている。
光機能素子の中でも光DA変換素子は、光通信、
光デイスク、光センサなどへの応用が可能であ
り、その必要性は大きいが、まだ実現されていな
いのが現状である。 この発明は、光応用に使用可能であつてかつ光
導波層を有効に活用できる光DA変換装置を提供
することを目的とする。 この発明による光DA変換装置は、音響光学材
料で形成された光導波層、互いに平行に入射され
かつ伝搬位置によつて重みづけされた複数の光の
集合により構成される光群の光導波層における伝
搬光路を2方向のいずれかに切換える光スイツチ
ング手段、切換えられた各光路上を伝搬するそれ
ぞれの光群の各光を、順次回折させることにより
その光路からそれさせる弾性表面波を発生する弾
性表面波発生器、および光スイツチング手段の切
換と弾性表面波の発生とのタイミングを制御する
制御回路を備え、切換えられた各光路上を伝搬す
る各光群によつて表わされるデジタル量を、順
次、上記所定の光路を伝搬して出射される光のパ
ワーで表わされるアナログ量に変換することを特
徴とする。光導波層から出射した光を集光し、電
気信号に変換したのちこれを積分することによ
り、アナログ量に変換された光信号を電気信号と
して取出すことができる。 光導波層の光の入出力手段としては、グレーテ
イング、プリズムその他の光結合素子を用いるこ
とができる。弾性表面波発生器は、好ましくは櫛
形電極超音波振動子(インター・デジタル・トラ
ンスデユーサ、以下IDTという)であるが、ガ
ン・ダイオードその他の素子を用いることもでき
る。光スイツチング手段には、多数のIDTを配列
することにより構成され、直流電圧が印加される
IDT列の他に、ブラツグ角θの2倍の角度で広が
る2つの分岐路をもつY字形光導波路がある。好
ましくはY字形光導波路は、光導波層が形成され
る基板上にモノリシカリーに形成され、その2つ
の分岐路が光導波層に光結合される。 この発明による光DA変換装置においては、そ
の大部分を1つの基板上に作製することが可能で
あり、しかも構造が非常に簡単であるために容易
に量産が可能となり、安価に提供することができ
る。また、ワンチツプ上に他の光機能素子と一緒
に製作できるので、同一基板上に多くの素子との
集積が可能である。とくにこの発明においては、
光スイツチング手段の切換と弾性表面波の発生と
のタイミングを制御する制御回路を備えているか
ら、1つの光群の光導波層上における光路を切換
えて2回光DA変換したり、2群の光群を光DA
変換することが可能となり、基板上の光導波層を
有効に活用できるとともに集積度を高めることが
できる。 以下、図面を参照してこの発明の実施例につい
て詳述する。 第1図および第2図はこの発明の原理、すなわ
ち弾性表面波による音響光学効果を利用した光の
偏向と、2条の平行な光と弾性表面波とが交叉す
るときに、この弾性表面波によつて2条の光が偏
向される時点が、2条の光の相互間隔を弾性表面
波が伝搬するのに要する時間だけ、光の伝搬位置
に応じて異なることを示している。 第1図において、音響光学材料で形成された光
導波層に2条の光P1,P2が平行に入射してい
る。この光導波層上にはIDT1が設けられてい
る。IDT1に超音波電圧信号が印加されることに
より、光導波層表面に、平行破線で示すように、
周期的な屈折率変動である弾性表面波(以下
SAWという)が発生し、SAWはこの導波層表面
を音の伝搬速度で伝搬していく。SAWの波面は
光に対して回折格子として作用するので、SAW
の波面に小さい角度θで入射した光P1,P2
は、次の条件を満足するときにSAWによつて完
全に反射され、その進行方向が2θだけ変わる。 sinθ=λ/2・1/Λ ……(1) ここで λ;光の波長 Λ;SAWの周期 これが、SAWを利用したブラツグ回折による光
の偏向である。 IDT1に超音波信号を印刷する時点をt0とす
る。光P2は光P1よりもIDT1に近い位置に入
射している。SAWの伝搬速度をVS、IDT1の先
端から、光P1,P2がSAWによつて偏向され
る位置(回折点)までの距離をそれぞれl1、l2と
する。光P2は、時点t0からl2/VSの時間が
経過した時点t2でSAWによつて偏向され始め
る。光P1は、これよりも遅い、時点t0から
l1/VSの時間が経過した時点t1でSAWによつ
て偏向され始める。光P1とP2は、これらの光
のSAWの伝搬方向にとつた相互間隔l1−l2に比
例した時間t1−t2だけ偏向され始める時点が
ずれることになる。この様子が第2図に示されて
いる。 第3図から第5図はこの発明の実施例を示して
いる。第3図において、音響光学結晶であるニオ
ブ酸リチウム(LiNbO3)単結晶11の表面に、
チタン(Ti)を温度約1000℃で熱拡散すること
により、屈折率が結晶基板11よりも3〜5×
10-3程度高く厚さが数μm程度の光導波層12が
形成されている。この光導波層12の入射側端部
に光結合部13が、出射側端部にグレーテイン
グ・レンズ14,15がそれぞれ形成され、8条
の平行な光P0〜P7からなる光群PAが光結合
部13から光導波層12内に導入され、光導波層
12内を伝搬する過程で後述するように光DA変
換された光がレンズ14,15によつてそれぞれ
集光され、光フアイバ16,17にそれぞれ光結
合されて出射される。 光導波層12上の光の入射側であつて各光P0
〜P7と交叉する位置にそれぞれIDT20〜27
が一列に配列され、これらのIDTがそれぞれ接続
されることによりIDT列30が構成されている。
IDT20〜27の各電極は第(1)式の周期Λを満足
する間隔で設けられ、かつ光P0〜P7と角度θ
で交叉している。直流電源18によつてIDT列3
0に直流電圧が印加されると、電気光学効果によ
つて各IDTの直下に周期的な屈折率変化が生じ、
これは各光P0〜P7に対して屈折格子として作
用する。タイミング制御回路29は、IDT列30
への直流電圧の印加およびその停止、ならびに
IDT40への超音波電圧信号の印加およびその停
止を制御する信号Q1,Q2(第4図参照)を出
力するものである。時点t0において信号Q1が
出力され、IDT列30に直流電圧が印加される
と、破線で示すように直進していた光群PAはブ
ラツグ回折によつて2θだけ偏向され、レンズ14
を経て光フアイバ16に導かれる。 光導波層12上のIDT列30よりも光の出射側
には、IDT列30によつて偏向された光群PAに
第(1)式を満足する角度θで波面が交叉するSAW
を発生するIDT40が設けられている。このIDT
40には、超音波信号発生器19から発生する超
音波電圧信号が、信号Q2によつて時点t0にお
いて印加される。IDT列30によつて偏向された
光P0〜P7のSAWによる回折点とIDT40の
先端との間の距離をそれぞれl0、l1、…l6、l7と
する。l0<l1<…<l6<l7である。 第4図を参照して、時点t0において、IDT列
30に直列電圧が、IDT40に超音波電圧信号が
それぞれ印加されると、光P0〜P7はまずIDT
列30によつて偏向される。この時点ではSAW
は各光の光路には達していないから、各光P0〜
P7はレンズ14を経て光フアイバ16に入射す
る。時点t0から時間l0/VSが経過したときに、
SAWは光P0の回折点に達するので、光P0は
SAWによつて回折され、もはやレンズ14およ
び光フアイバ16には入射しなくなる。光P0が
光フアイバ16に入射している時間はl0/VSで
ある。同様にして、P1…P6が順次SAWによ
つて偏向され、最後に光P7が、時点t0から
l7/VSの時間が経過したときにSAWによつて偏
向される。光Pi(i=0〜7)がSAWによつて偏
向されると、これらの光はもはやレンズ14およ
び光フアイバ16には入射しない。上述した距離
の関係から明らかなように、l0/VS<l1/VS<
…<l6/VS<l7/VSである。 光PiがIDT列30よつて偏向されてからSAW
によつて偏向されるまでの時間Tは、上述のよう
にT=li/VSであるから、光の入射位置すなわ
ち距離liを変化させることによつて時間Tを変化
させることができる。光PiのパワーPdが時間に
関して一定ならば、光の入射位置を変えることに
よつて、時間Tを制御し、レンズ14を経て光フ
アイバ16に入力する光のパワーPd・li/VSを
制御することができる。 このように距離liが小さくなるにつれて光フア
イバ16に入射する光のパワーは単調に減少す
る。そこで、距離liの最も小さい光P0を、最下
位ビツトLSBとして20の重みをつけ、距離liの最
も大きい光P7を最上位ビツトMSBとして27
重みをつける。他の光Piにも同様に2iの重みをつ
ける。この重みづけは、LSBの光P0について
の距離l0を、単位距離として、各光Piについての
距離liを次式で表わされる距離とすることにより
実現できる。 li=2i・l0 ……(2) たとえば距離l0を20μmとした場合の各距離は
次の表のようになる。
This invention relates to an optical DA converter that converts digital optical data represented by a plurality of parallel input light beams into an analog quantity called optical power, and more specifically, an optical DA converter that converts digital optical data represented by a plurality of parallel input light beams into an analog quantity called optical power. Regarding DA converter. 2. Description of the Related Art In recent years, optical application technology has made remarkable progress, and various optical functional elements are required accordingly.
Among optical functional devices, optical DA conversion devices are used for optical communication,
It is possible to apply it to optical disks, optical sensors, etc., and there is a great need for it, but it has not yet been realized. An object of the present invention is to provide an optical DA conversion device that can be used for optical applications and that can effectively utilize an optical waveguide layer. The optical DA conversion device according to the present invention includes an optical waveguide layer formed of an acousto-optic material, and an optical waveguide layer for a group of light constituted by a set of a plurality of lights incident parallel to each other and weighted according to the propagation position. an optical switching means for switching the propagation optical path in one of two directions; an elastic device for generating a surface acoustic wave that sequentially diffracts each light of each light group propagating on each switched optical path, thereby deflecting the light from the optical path; It is equipped with a surface wave generator and a control circuit that controls the timing between switching of the optical switching means and generation of surface acoustic waves, and sequentially converts the digital quantities represented by each light group propagating on each switched optical path. , it is characterized by converting into an analog quantity represented by the power of the light propagated through the predetermined optical path and emitted. By condensing the light emitted from the optical waveguide layer, converting it into an electrical signal, and then integrating this, the optical signal converted into an analog quantity can be extracted as an electrical signal. As the light input/output means of the optical waveguide layer, a grating, a prism, or other optical coupling device can be used. The surface acoustic wave generator is preferably an interdigital transducer (IDT), but Gunn diodes or other elements may also be used. The optical switching means is constructed by arranging a large number of IDTs, and a DC voltage is applied to it.
In addition to the IDT array, there is a Y-shaped optical waveguide with two branches extending at twice the Bragg angle θ. Preferably, the Y-shaped optical waveguide is formed monolithically on the substrate on which the optical waveguide layer is formed, and its two branches are optically coupled to the optical waveguide layer. In the optical DA conversion device according to the present invention, most of it can be fabricated on one substrate, and the structure is very simple, so it can be easily mass-produced and provided at low cost. can. Furthermore, since it can be manufactured together with other optical functional elements on one chip, it is possible to integrate many elements on the same substrate. Especially in this invention,
Since it is equipped with a control circuit that controls the timing of switching the optical switching means and generation of surface acoustic waves, it is possible to switch the optical path of one group of light on the optical waveguide layer and perform optical DA conversion twice, or to convert the optical path of one group of light on the optical waveguide layer twice. Light group light DA
This makes it possible to effectively utilize the optical waveguide layer on the substrate and increase the degree of integration. Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Figures 1 and 2 illustrate the principle of this invention, that is, the deflection of light using the acousto-optic effect of surface acoustic waves, and when two parallel beams of light and the surface acoustic wave intersect, the surface acoustic wave This shows that the point in time at which the two beams of light are deflected by is different depending on the propagation position of the light by the time required for the surface acoustic wave to propagate through the mutual interval between the two beams. In FIG. 1, two beams of light P1 and P2 are incident in parallel on an optical waveguide layer made of an acousto-optic material. IDT1 is provided on this optical waveguide layer. By applying an ultrasonic voltage signal to the IDT 1, as shown by the parallel broken line,
Surface acoustic waves (hereinafter referred to as surface acoustic waves) are periodic refractive index fluctuations
SAW) is generated, and the SAW propagates on the surface of this waveguide layer at the propagation speed of sound. The SAW wavefront acts as a diffraction grating for light, so the SAW
Lights P1 and P2 incident at a small angle θ on the wavefront of
is completely reflected by the SAW when the following conditions are satisfied, and its traveling direction changes by 2θ. sinθ=λ/2・1/Λ...(1) where λ: wavelength of light Λ: period of SAW This is the deflection of light by Bragg diffraction using SAW. The time point at which the ultrasonic signal is printed on the IDT 1 is assumed to be t0. The light P2 is incident at a position closer to the IDT1 than the light P1. Let VS be the propagation speed of the SAW, and let l1 and l2 be the distances from the tip of the IDT 1 to the positions (diffraction points) where the lights P1 and P2 are deflected by the SAW, respectively. Light P2 begins to be deflected by the SAW at time t2, when l2/VS time has elapsed from time t0. The light P1 is slower than this, from time t0
At time t1, when the time l1/VS has elapsed, the beam begins to be deflected by the SAW. The points at which the lights P1 and P2 begin to be deflected are shifted by a time t1-t2 proportional to the mutual spacing l1-l2 of these lights in the SAW propagation direction. This situation is shown in FIG. 3 to 5 show embodiments of the invention. In FIG. 3, on the surface of a lithium niobate (LiNbO 3 ) single crystal 11, which is an acousto-optic crystal,
By thermally diffusing titanium (Ti) at a temperature of approximately 1000°C, the refractive index is 3 to 5 times higher than that of the crystal substrate 11.
An optical waveguide layer 12 having a thickness of about 10 -3 and about several μm is formed. An optical coupling part 13 is formed at the input side end of this optical waveguide layer 12, and grating lenses 14 and 15 are formed at the output side end, so that a light group PA consisting of eight parallel beams P0 to P7 is formed. Light is introduced into the optical waveguide layer 12 from the coupling part 13 and subjected to optical DA conversion as described later while propagating within the optical waveguide layer 12, and is focused by lenses 14 and 15, respectively, and is transmitted through optical fibers 16, 17 and are respectively optically coupled and emitted. On the light incident side on the optical waveguide layer 12, each light P0
~IDT20-27 at the position intersecting with P7, respectively
The IDT array 30 is configured by arranging the IDTs in a line and connecting these IDTs to each other.
The electrodes of IDTs 20 to 27 are provided at intervals that satisfy the period Λ of equation (1), and are arranged at an angle θ with respect to the light beams P0 to P7.
It intersects with IDT row 3 by DC power supply 18
When a DC voltage is applied to the
This acts as a refraction grating for each light P0 to P7. The timing control circuit 29 is connected to the IDT column 30
Applying and stopping direct voltage to
It outputs signals Q1 and Q2 (see FIG. 4) that control the application and termination of the ultrasonic voltage signal to the IDT 40. When the signal Q1 is output at time t0 and a DC voltage is applied to the IDT array 30, the light group PA that was traveling straight is deflected by 2θ by Bragg diffraction as shown by the broken line, and the lens 14
The light is guided to the optical fiber 16 through the. On the light output side of the IDT array 30 on the optical waveguide layer 12, there is a SAW whose wavefront intersects the light group PA deflected by the IDT array 30 at an angle θ that satisfies Equation (1).
An IDT 40 is provided that generates a signal. This IDT
40, the ultrasonic voltage signal originating from the ultrasonic signal generator 19 is applied at time t0 by means of signal Q2. Let the distances between the SAW diffraction points of the lights P0 to P7 deflected by the IDT array 30 and the tip of the IDT 40 be l0, l1, . . . l6, l7, respectively. l0<l1<…<l6<l7. Referring to FIG. 4, at time t0, when a series voltage is applied to the IDT array 30 and an ultrasonic voltage signal is applied to the IDT 40, the lights P0 to P7 are first
deflected by column 30; At this point SAW
has not reached the optical path of each light, so each light P0~
P7 enters the optical fiber 16 through the lens 14. When time l0/VS has passed from time t0,
Since SAW reaches the diffraction point of light P0, light P0 becomes
It is diffracted by the SAW and no longer enters the lens 14 and optical fiber 16. The time during which the light P0 is incident on the optical fiber 16 is l0/VS. Similarly, P1...P6 are sequentially deflected by SAW, and finally, light P7 is deflected from time t0 to
Deflected by SAW when l7/VS time has elapsed. When the lights Pi (i=0-7) are deflected by the SAW, these lights no longer enter the lens 14 and the optical fiber 16. As is clear from the above distance relationship, l0/VS<l1/VS<
...<l6/VS<l7/VS. After the light Pi is deflected by the IDT array 30, the SAW
Since the time T until the light is deflected is T=li/VS as described above, the time T can be changed by changing the incident position of the light, that is, the distance li. If the power Pd of the light Pi is constant with respect to time, the time T is controlled by changing the incident position of the light, and the power Pd·li/VS of the light input to the optical fiber 16 via the lens 14 is controlled. be able to. In this way, as the distance li becomes smaller, the power of the light incident on the optical fiber 16 monotonically decreases. Therefore, the light P0 with the smallest distance li is assigned a weight of 20 as the least significant bit LSB, and the light P7 with the largest distance li is assigned a weight of 27 as the most significant bit MSB. Similarly, assign a weight of 2 i to other optical Pis. This weighting can be realized by setting the distance l0 for the LSB light P0 as a unit distance and setting the distance li for each light Pi to be a distance expressed by the following equation. li=2 i・l0 ...(2) For example, when distance l0 is 20 μm, each distance is as shown in the table below.

【表】 以上のことにより、光P0をLSB、光P7を
MSBとして8ビツト2進数で表わされる光P0
〜P7によるデジタル量が、レンズ14を経て光
フアイバ16に入射する光パワーというアナログ
量に変換されることが理解されるであろう。第5
図は、2進数10110101を表わす光P0〜P7が入
力したときの光フアイバ16に入射する光信号波
形を示している。ここで1は光有、0は光無であ
る。 IDT40から発生したSAWは時間の経過とと
もに光導波層12上をさらに伝搬して進んでい
く。そこで、光P7が偏向されたのちの適当な時
点t3において、信号Q1の出力を停止し、IDT
列30への直流電圧の印加を停止する。SAWは
その発生を継続しても停止させてもどちらでもよ
い。すると光群PAは破線で示すように再び直進
し、レンズ15を経て光フアイバ17に入射す
る。この直進する光群PAもまたSAWとの間で第
(1)式を満足する。そこで直進する光P0のSAW
による回折点からIDT40がわに距離l0をとつた
点を(A)とし、この点(A)とIDT40の先端との間の
距離をldとする。そして、上述の時点t3を、t
3−t0=ld/VS>l7/VSを満足する時点とす
る。 このことにより、破線で示す光P0〜P7は、
上述の場合と同様に、時点t3以降に順次SAW
によつて回折されたレンズ15への入射光路から
それさせられる。したがつて、時点t3以降にレ
ンズ15を経て光フアイバ17に入射する光は、
レンズ14を経て光フアイバ16に入射する光と
全く同一波形となり、光群PAは2度にわたつて
光DA変換されることになる。 光群PAが時点t0以前に光導波層12に入射
している場合には、時点t0以前の光もまたレン
ズ15を経て光フアイバ17に入射してしまう
が、光導波層12上に適当な光スイツチを設ける
か、光群PAの入射タイミングをt0に一致させ
るか、または光フアイバ17に光スイツチを設け
ることにより、時点t3以降に光フアイバ17に
入射する光のみを取出すことは容易に可能であ
る。 この実施例は、1群の光デジタル信号を光DA
変換しかつ2群の光アナログ信号として取出して
使用する場合にとくに好適である。たとえば、両
光フアイバ16,17から取出された光アナログ
信号を比較して、光DA変換のチエツクを行なう
ことができる。 この実施例では、光信号P0〜P7を2進数に
よつて重みづけしているが、光の入射位置に応じ
て任意の重みづけができるのは言うまでもない。
また、光導波層はLiNbO3にTiを熱拡散すること
により形成されているが、他の音響光学材料およ
び他の方法によつて実現することもできる。 また上記実施例においては、第1番目の光DA
変換において、距離l0を重みづけのLSBに対応す
る距離とし、かつIDT列30への直流電圧の印加
とIDT40への超音波信号の印加を同時に行なつ
ているが、IDT列30の駆動をIDT40の駆動よ
りも若干遅らせることにより、距離l0をより長く
設定することができ、この逆もまた可能である。 第6図および第7図は他の実施例を示してい
る。第6図において、光導波層12には、光結合
部13を介して、上述の光群PAに加えて、この
光群PAと同様に位置に応じて重みづけされかつ
互いに平行な光P10〜P17から構成される光
群PBが、入射角を光群PAと2θだけ異ならせて、
かつIDT列30上で光群PAと交叉するように入
射されている。光DA変換された光は、光結合部
28を介して出射され、それぞれレンズ41,4
4を経て光検知器42,45で受光される。各光
検知器42,45の出力電気信号は積分器43,
46によつて積分される。両検知器42,45は
信号Q2によつて制御され、検知器42は信号Q
2がHレベルにあるときに入射する光を、検知器
45は信号Q2がLレベルにあるときに入射する
光をそれぞれ検知する。 タイミング制御回路29から出力される制御信
号Q1,Q2は、第3図から第5図に示す実施例
のものと異なつている。第7図を参照して、両光
群PA,PBが光導波層12内に入力しているもの
とする。時点t0において、IDT列30に直流電
圧が、IDT40に超音波信号がそれぞれ印加され
る。入射光群PA,PBはIDT列30によつてそれ
ぞれ2θ偏向される。したがつて、まず光群PAの
各光がIDT40から発生したSAWによつて順次
偏向されることにより光DA変換され、偏向され
るまでの光が検知器42によつて検知される。そ
して、時点t0からld/VSの時間が経過した時
点t3において信号Q2がHレベルからLレベル
に反転される。この時点でIDT40からのSAW
の発生は停止するが、時点t0〜t3の間におい
て発生したSAWはさらに伝搬していくので、こ
のSAWによつて続いて光群PBが光DA変換され、
その光が検知器45によつて検知される。 光群PB中のMSBの光P17が偏向されたのち
の時点t4において、信号Q1がLレベルに、信
号Q2がHレベルに反転される。したがつて、時
点t4以降においてはIDT列30には直流電圧は
印加されなくなるから、両光群PA,PBはIDT列
30によつて偏向されることなく直進する。この
ため、まず光群PBがIDT40から発生するSAW
によつて偏向されることにより光DA変換され、
検知器42に受光される。時点t4からld/VS
の時間が経過した時点t5において信号Q2がL
レベルに反転されるが、既に発生し伝搬している
SAWによつて次に光群PAが光DA変換され、検
知器45によつて検知される。 この実施例においては、一方の光群のSAWに
よる光DA変換が終了するとただちに信号Q2が
Lレベルに反転され、SAWの発生が停止されて
いる。そして、この既に発生かつ進行していく
SAWによつて他方の光群が光DA変換される。
したがつて、他方の光群の光DA変換が終了した
ときには、両光群の光路上には既にSAWは存在
しなくなつており、ただちに次の光DA変換に移
ることが可能であり、光DA変換の繰返し周期を
短くすることができる。
[Table] From the above, optical P0 is LSB, optical P7 is
Optical P0 expressed in 8-bit binary as MSB
It will be appreciated that the digital quantity by P7 is converted into an analog quantity of optical power incident on the optical fiber 16 via the lens 14. Fifth
The figure shows the optical signal waveform that enters the optical fiber 16 when the lights P0 to P7 representing the binary number 10110101 are input. Here, 1 means the presence of light and 0 means no light. The SAW generated from the IDT 40 propagates further on the optical waveguide layer 12 as time passes. Therefore, at an appropriate time t3 after the light P7 is deflected, the output of the signal Q1 is stopped, and the IDT
The application of DC voltage to the column 30 is stopped. SAW may continue to occur or may be stopped. Then, the light group PA travels straight again as shown by the broken line, passes through the lens 15, and enters the optical fiber 17. This straight-traveling light group PA also has a connection with the SAW.
(1) is satisfied. SAW of light P0 going straight there
Let (A) be a point at a distance l0 from the diffraction point of the IDT 40, and let ld be the distance between this point (A) and the tip of the IDT 40. Then, the above-mentioned time point t3 is changed to t
3-t0=ld/VS>l7/VS is satisfied. As a result, the lights P0 to P7 indicated by broken lines are
As in the above case, SAW is performed sequentially after time t3.
is deflected from the incident optical path to the lens 15. Therefore, the light that enters the optical fiber 17 via the lens 15 after time t3 is:
The waveform of the light that passes through the lens 14 and enters the optical fiber 16 is exactly the same, and the light group PA is subjected to optical DA conversion twice. If the light group PA is incident on the optical waveguide layer 12 before the time t0, the light before the time t0 will also be incident on the optical fiber 17 via the lens 15. By providing an optical switch, by making the incident timing of the light group PA coincide with t0, or by providing an optical switch in the optical fiber 17, it is easily possible to extract only the light that enters the optical fiber 17 after time t3. It is. This embodiment converts a group of optical digital signals into an optical DA.
This is particularly suitable for converting and extracting and using two groups of optical analog signals. For example, optical analog signals taken out from both optical fibers 16 and 17 can be compared to check optical DA conversion. In this embodiment, the optical signals P0 to P7 are weighted using binary numbers, but it goes without saying that arbitrary weighting can be performed depending on the incident position of the light.
Further, although the optical waveguide layer is formed by thermally diffusing Ti into LiNbO 3 , it can also be realized using other acousto-optic materials and other methods. Furthermore, in the above embodiment, the first optical DA
In the conversion, the distance l0 is set to the distance corresponding to the weighted LSB, and the application of DC voltage to the IDT string 30 and the application of the ultrasonic signal to the IDT 40 are performed simultaneously. By slightly delaying the drive of , the distance l0 can be set longer, and vice versa. 6 and 7 show other embodiments. In FIG. 6, in addition to the above-mentioned light group PA, the optical waveguide layer 12 is provided with light beams P10 to 10, which are weighted according to the position and parallel to each other, in addition to the above-mentioned light group PA. The light group PB composed of P17 has an incident angle different from the light group PA by 2θ,
The light is also incident on the IDT array 30 so as to intersect with the light group PA. The DA-converted light is emitted via the optical coupling unit 28 and is connected to lenses 41 and 4, respectively.
4 and is received by photodetectors 42 and 45. The output electric signal of each photodetector 42, 45 is transmitted to an integrator 43,
46. Both detectors 42, 45 are controlled by signal Q2, detector 42 is controlled by signal Q
The detector 45 detects the incident light when the signal Q2 is at the H level, and the detector 45 detects the incident light when the signal Q2 is at the L level. The control signals Q1 and Q2 output from the timing control circuit 29 are different from those in the embodiments shown in FIGS. 3 to 5. Referring to FIG. 7, it is assumed that both optical groups PA and PB are input into the optical waveguide layer 12. At time t0, a DC voltage is applied to the IDT array 30, and an ultrasonic signal is applied to the IDT 40. The incident light groups PA and PB are each deflected by 2θ by the IDT array 30. Therefore, first, each light of the light group PA is sequentially deflected by the SAW generated from the IDT 40 to undergo optical DA conversion, and the light until it is deflected is detected by the detector 42. Then, at time t3 when the time ld/VS has elapsed from time t0, signal Q2 is inverted from H level to L level. At this point, SAW from IDT40
generation stops, but since the SAW generated between time points t0 and t3 continues to propagate, the light group PB is subsequently optically DA converted by this SAW,
The light is detected by the detector 45. At time t4 after the MSB light P17 in the light group PB is deflected, the signal Q1 is inverted to L level and the signal Q2 is inverted to H level. Therefore, since no DC voltage is applied to the IDT array 30 after time t4, both light groups PA and PB travel straight without being deflected by the IDT array 30. Therefore, first, the light group PB is the SAW generated from IDT40.
The light is converted into DA by being deflected by the
The light is received by the detector 42. ld/VS from time t4
At time t5 when time has elapsed, signal Q2 becomes L.
is reversed to the level, but has already occurred and is propagating
The light group PA is then optically DA converted by the SAW and detected by the detector 45. In this embodiment, as soon as the optical DA conversion by the SAW of one light group is completed, the signal Q2 is inverted to L level, and the generation of the SAW is stopped. And this already occurs and progresses
The other light group is subjected to optical DA conversion by SAW.
Therefore, when the optical DA conversion of the other optical group is completed, there is no longer any SAW on the optical path of both optical groups, and it is possible to immediately move on to the next optical DA conversion, and the optical The repetition period of DA conversion can be shortened.

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

第1図および第2図はこの発明の原理を示すた
めのものであつて、第1図は光の偏向の様子を示
す説明図、第2図は光が偏向されるタイミングを
示すタイム・チヤート、第3図はこの発明の実施
例を示すものであつて、光DA変換装置の構成
図、第4図は光DA変換装置から出力される光信
号を示すタイム・チヤート、第5図は光検知器の
出力信号を示す波形図、第6図は他の実施例を示
す構成図、第7図は第6図に示す装置の動作を示
すタイム・チヤートである。 1,20〜27,40……IDT、11……
LiNbO3基板、12……光導波層、13,28…
…光結合部、14,15,41,44……レン
ズ、16,17……光フアイバ、29……タイミ
ング制御回路、30……IDT列、P0〜P7,P
10〜P17……光、PA,PB……光群。
Figures 1 and 2 are for illustrating the principle of the invention, with Figure 1 being an explanatory diagram showing how light is deflected, and Figure 2 being a time chart showing the timing at which light is deflected. , Fig. 3 shows an embodiment of the present invention, and shows a configuration diagram of an optical DA converter, Fig. 4 is a time chart showing an optical signal output from the optical DA converter, and Fig. 5 is a diagram of an optical DA converter. FIG. 6 is a waveform diagram showing the output signal of the detector, FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment, and FIG. 7 is a time chart showing the operation of the device shown in FIG. 1,20~27,40...IDT, 11...
LiNbO 3 substrate, 12... Optical waveguide layer, 13, 28...
...Optical coupling unit, 14, 15, 41, 44... Lens, 16, 17... Optical fiber, 29... Timing control circuit, 30... IDT column, P0 to P7, P
10~P17...Light, PA, PB...Light group.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 音響光学材料で形成された光導波層、 互いに平行に入射されかつ伝搬位置によつて重
みづけされた複数の光の集合により構成される光
群の光導波層における伝搬光路を所定の2方向の
いずれかに切換える光スイツチング手段、 切換えられた各光路上を伝搬するそれぞれの光
群の各光を、順次回折させることによりその光路
からそれさせる弾性表面波を発生する弾性表面波
発生器、および 光スイツチング手段の切換と弾性表面波の発生
とのタイミングを制御する制御回路を備え、 切換えられた各光路上を伝搬する各光群によつ
て表わされるデイジタル量を、順次、上記所定の
光路を伝搬して出射される光のパワーで表わされ
るアナログ量に変換する光DA変換装置。 2 それぞれ異なる入射方向の2つの光群が順次
光DA変換される、特許請求の範囲第1項記載の
光DA変換装置。
[Claims] 1. An optical waveguide layer formed of an acousto-optic material; propagation in the optical waveguide layer of a group of light constituted by a set of a plurality of lights incident parallel to each other and weighted by propagation positions; Optical switching means that switches the optical path to either of two predetermined directions, and an elastic device that generates surface acoustic waves that deflect each light of each light group propagating on each switched optical path from the optical path by sequentially diffracting the light. It is equipped with a surface wave generator and a control circuit that controls the timing of switching the optical switching means and generation of surface acoustic waves, and sequentially converts the digital quantity represented by each light group propagating on each switched optical path. , an optical DA conversion device that converts the light propagated through the predetermined optical path and outputted into an analog quantity represented by the power. 2. The optical DA conversion device according to claim 1, wherein two light groups having different incident directions are sequentially subjected to optical DA conversion.
JP3016882A 1981-12-29 1982-02-25 Optical digital-to-analog converting device Granted JPS58147718A (en)

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