JPH0450564B2 - - Google Patents
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- JPH0450564B2 JPH0450564B2 JP57230080A JP23008082A JPH0450564B2 JP H0450564 B2 JPH0450564 B2 JP H0450564B2 JP 57230080 A JP57230080 A JP 57230080A JP 23008082 A JP23008082 A JP 23008082A JP H0450564 B2 JPH0450564 B2 JP H0450564B2
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- transducer
- transducers
- surface acoustic
- acoustic wave
- optical waveguide
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Classifications
-
- 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
- G02F1/29—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 position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/33—Acousto-optical deflection devices
- G02F1/332—Acousto-optical deflection devices comprising a plurality of transducers on the same crystal surface, e.g. multi-channel Bragg cell
-
- 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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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は光導波型光音響（acoustooptic、以下
AOと記す）装置に係り、更に詳しくは広帯域の
ブラツグ変調器や偏向器のための弾性表面波（ａ
surface acoustic wave、以下SAWと記す）
トランスデユーサーアレーを用いた光導波型AO
装置に関する。 先行技術の説明 広帯域SAWトランスデユーサーは、スキヤナ
ー、スペクトラム・アナライザー、相関器などの
光導波型AO装置に用いられており、これらの広
帯域SAWトランスデユーサーを実現する方法が
いくつか知られている。これらの中で、互いに異
なる中心周波数を持ち、ブラツグ条件を満足する
ように傾けた個々のくし型トランスデユーサー
（IDT）を有するマルテイプル・テイルテツド
SAWトランスデユーサーアレー配置は、簡単で
あり、適応性に富むという利点がある。 しかし、クロスオーバー周波数において隣接す
るトランスデユーサーによる回折光間の位相差を
補償し、それらを位相が合うように加え合わせる
ためには、電気的な位相推移器が必要である。ト
ランスデユーサーを適切に配置することによつて
そのような電気的な位相推移器を不用にする方法
が、 C.S.Tsai，Guided−wave Acoustooptic
Bragg Modultors for Wide−Band Integrated
Optic Communications and Signal
Processing，IEEE，Transactions on Circuits
and Systems，Vol.CAS−26，1072−1098
（1979）に述べられている。しかし、隣接するト
ランスデユーサーの各組の間の水平方向の分離と
垂直方向の段差を決めるためにそこで示されてい
る数式は、特に入射光が大きな光束幅を有すると
きには適切でない。そのような場合にはクロスオ
ーバー周波数における回折効率が低くなり、全帯
域で平坦な回折効率を得ることはできない。 発明の概要 本発明は、全帯域に渡つて、導波路中を伝播す
る幅の広い光束を有効に回折させることのでき
る、光導波路に用いられる新規な弾性表面波トラ
ンスデユーサーアレーによつて、従来技術の欠点
を除去するものである。これはクロスオーバー周
波数において隣接するトランスデユーサーによつ
て回折された光束の中心部の光線間の位相差を考
慮してトランスデユーサーを配列することによつ
て達成される。 本発明は、光導波路を伝播する光を、全帯域幅
に渡つて一様な回折効率で回折させる光導波型光
音響装置を提供するもので、このような光導波型
光音響装置の弾性表面波トランスデユーサーアレ
ーは、光導波路上に形成された第１のトランスデ
ユーサーと該第１のトランスデユーサーに隣接
し、光束の入射側に形成された第２のトランスデ
ユーサーとから成り、該第１のトランスデユーサ
ー及び第２のトランスデユーサーが条件、 １ Ｄ＝y0sinΔθ＋mλcosψ／2sin2θc ＋m′ΛcsinΔθ ２ ｈ＝2y0sin2Δθ／２＋mλsinψ／2sin2θc −m′ΛccosΔθ ３ Δθ＝θ2−θ1 ４ ψ＝2θc−θ1 を満足するように配置することによつて構成され
る。但し、上記条件において、Ｄは前記第１のト
ランスデユーサーから発生する弾性表面波の伝播
方向に垂直な方向の前記第１のトランスデユーサ
ーと前記第２のトランスデユーサーの間の距離、
ｈは前記第１のトランスデユーサーから発生する
弾性表面波の伝播方向の前記第１のトランスデユ
ーサーと前記第２のトランスデユーサーの間の距
離、y0は前記第１のトランスデユーサーの中心と
光束の中心乃至中心近傍の光線が前記第１のトラ
ンスデユーサーより発した弾性表面波と相互作用
する相互作用点との間の距離、Λcは前方双方の
トランスデユーサー間のクロスオーバー周波数に
おける弾性表面波の波長、λは前記光導波路中の
光の波長、θ1及びθ2は夫々第１のトランスデユー
サー及び第２のトランスデユーサーの中心周波数
におけるブラツグ角、θcは前記双方のトランスデ
ユーサー間のクロスオーバー周波数におけるブラ
ツグ角、ｍ及びm′は夫々整数である。 以上の如く本発明の非常に重要な特徴を、後述
の実施例の詳細な説明がより良く理解され、また
当該技術に対する本発明の寄与がより良く認めら
れるように略述した。しかし、当業者は本発明
が、本発明の目的を実行するために他の構成を設
計するための基礎として用いられ得ることを理解
するであろう。従つて特許請求の範囲は、本発明
の範囲から外れないそのような同等の構成も含ん
でいると見なすことが重要である。 実施例の詳細な説明 第１図にマルテイプルテイルテツドSAWトラ
ンスデユーサーアレーを用いた、通常の光導波型
AO装置の一部を示す。 AO装置はレーザー光を伝播させるためのTi拡
散LiNbO3等の光導波路１及びSAW７を発する
ために導波路１上に作製された複数のくし型トラ
ンスデユーサー（interdigital transducer，以下
IDTと記す）３，４，５，６を含む。 第１図においては駆動周波数は、SAWがIDT
４からのみ発せられる場合を示した。 SAW７はブラツグ条件が近似的に満たされて
いるときに入射光２に対してブラツグ回折を生じ
させる移動する格子と考えられる。回折光８は信
号処理、記録などに用いるために、非回折光９か
ら分離される。 マルテイプルテイルテツドSAWトランスデユ
ーサーアレーの個々のIDT３，４，５，６は広い
動作周波数に渡つてブラツグ条件を満足するため
に異なるフインガーピツチと異なる傾角を有して
いる。それらは２つの隣接するトランスデユーサ
ーがそれぞれのトランスデユーサーによる回折効
率が設計上の選択に依つて−3dB以下あるいは約
−6dBよりは少ない低下を示すクロスオーバー周
波数を持つように選ばれた狭い動作帯域幅をそれ
ぞれ有する。クロスオーバー周波数においては
SAW７は２つの隣接するトランスデユーサーに
よつて同時に励振され、従つて回折光８は２つの
回折光より成る。クロスオーバー周波数におい
て、個々のトランスデユーサーの中心周波数と同
じくらい高い回折効率を達成するためには、２つ
の回折光は位相が合うようにして加え合わせるべ
きである。 第２図は隣接するトランスデユーサーを適切に
配置することによつて、いかにして２つの回折光
が位相が合うようにして加え合わせられるかを示
すものである。 トランスデユーサー１１と１２のクロスオーバ
ー周波数において、SAW１３及び１４はそれぞ
れトランスデユーサー１１と１２とから発せられ
る（明解な説明を行なうために他のトランスデユ
ーサーは第２図には示されていない）。入射光束
の中の光線１６と１７はそれぞれSAW１３と１
４によつてＡ点及びＢ点で回折され、２つの回折
光は一緒になり単一の回折光線１５となる。 回折光の望ましい加え合わせを達成するための
トランスデユーサーの向きと位置は次のように決
定される。 向きは、個々のトランスデユーサーが、それぞ
れの中心周波数においてブラツグ角で入射光に対
する、という要求から定まる。 トランスデユーサーを適切に配置するために必
要な量は、第２図のＤとｈすなわち、それぞれｘ
軸とｙ軸方向に沿つて測つたトランスデユーサー
中心間の距離である。座標系は、トランスデユー
サー１２の位置を決める際はトランスデユーサー
１１を中心とし、次のトランスデユーサーの位置
を決める際はトランスデユーサー１２を中心とす
ることに注意すべきである。Ｄとｈを求める式は
隣接するトランスデユーサーからの回折光をそれ
らの共通のクロスオーバー周波数において正しく
位相合わせをするための２つの条件から導かれ
る。 (1) 各トランスデユーサーの中心から光線との相
互作用点までの音波の伝搬路の長さが等しい
か、弾性表面波の波長Λcの整数倍だけ異なつ
ていること。 (2) ２つのSAW１１と１２との相互作用から生
じる回折光への２つの寄与が位相が合つている
こと、すなわち、２つの寄与の光路長が同じか
光の波長λの整数倍だけ異なつていること。 第２図を参照すると、音響的条件(1)より距離
P2Ｂと1は、等しいか、m′を整数として、
m′Λcだけ異なつていなければならない。光学的
条件(2)より線分ｌとl′は、ｍを整数としてmλだ
け異なつていなければならない。 図２の三角形ABCに正弦定理を用いて sinα／Ｗ＝sinβ／ｌ＝sinΨ／Ｓ 及び簡単な幾何学より α＝90°−（2θc−θ2），β＝90°−Δθ， Ψ＝2θc−θ1 更に、 Ｗ＝Ｄ−（y0−ｈ）tanΔθ これらの式において Δθ＝θ2−θ1 弾性表面波の伝搬路の差は APD＝Ｓ＋（y0−ｈ）secΔθ−y0 一方光路差は OPD＝ｌ−l′＝ｌ（１−cos2θc） ＝2lsin2θc これらの関係を合わせると一般式が導かれる Ｄ＝y0sinΔθ＋mλcosΨ／2sin2θc ＋m′ΛcsinΔθ (1) ｈ＝2y0sin2Δθ／２＋mλsinΨ／2sin2θc −m′ΛccosΔθ (2) ｍとm′は設計者が自由に選べる整数である。
（実際に興味のあるたいていの場合においてm′は
０の値を取れる、これに対してｍを０とすること
は通常不可能であろう。） ここで、λは導波路中の光の波長、 y0はトランスデユーサー１１の中心とＡ点間の
距離、 θ1とθ2はそれぞれトランスデユーサー１１と１
２の中心周波数におけるブラツグ角、 また、θcはクロスオーバー周波数におけるブラ
ツグ角である。 (1)，(2)式はy0を含むから、光が強め合う干渉を
起こす基準は、入射光束の全ての点で満たすこと
はできない。従つて、全光束域に渡つて、位相の
変動を最小にするには、前述の式は光束の中心で
満足するようにすべきである。 先の式は、全てのトランスデユーサーを適切に
配置するために、順次、トランスデユーサーの各
組のＤとｈの計算に用いられる。 前掲のTsaiの文献に述べられている式は細い
光束がトランスデユーサーのごく近傍を通るとい
うことを基礎にしている。しかし小さなＦナンバ
ーを達成し、小さなスポツトを得るためには、大
きな光束幅が必要である。このようにTsaiの式
は上の(1)，(2)式のまん中の項だけと近似的に等価
なものにすぎない。 本発明の実施例を第３図に示す。ここではマル
テイプル・テイルテツドSAWトランスデユーサ
ーアレーは730MHzの周波数帯域幅をカバーすべ
く構成された４つのくし型トランスデユーサー２
１，２２，２３，２４を含む。このアレーはフオ
トリングラフイーの技術によつてTi拡散LiNbO3
導波路の上に作製されている。レーザー光の光源
（図には示していない）は空気中で0.85μｍの波長
を持ち６mmの光束幅を持つ半導体レーザーであ
る。TM0モードが用いられモードインデインデ
ツクスは2.25と推定される。表１に4.5対のフイ
ンガーをそれぞれ持つトランスデユーサーの中心
周波数ν0、中心周波数におけるブラツグ角θB、フ
インガー交差幅Wa、フインガー線幅ｌを示す。 【表】 表２にクロスオーバー周波数νc，前述のθc，
ｍ、Ψ及び(1)，(2)式で定義されるとＤとｈを示
す。 【表】 ここでy0は5.2mmとおいている。 第３図に示した実施例においては、トランスデ
ユーサーへ電気的接続を行なうための引き出し線
の幅Weと、２つの引き出し線間の最小の間隔Ws
は50μｍであり、一方、フインガーの端と隣のフ
インガーのバス・バーとの間隔Wcは20μｍであ
る。 表１及び表２は４つのくし型トランスデユーサ
ーを持つ装置のデータを与えるものであるが、本
発明はトランスデユーサーの数、フインガーの対
数、あるいは動作周波数帯域によつて制限される
ものではない。 表３及び表４に５つのくし型トランスデユーサ
ーアレーのデータを示す。このアレーはモードイ
ンデツクス2.25のTi：LiNbO3導波路の、TM0モ
ードで空気中の波長が0.84μｍの半導体レーザー
からのレーザー光に対して、700MHzのSAW周波
数帯域幅を持つように構成されたものである。 各トランスデユーサーは４対のフインガーを持
ち、y0は5.2mmとおいている。 【表】 【表】 第４図は第３図で示したマルテイプル・テイル
テツドSAWトランスデユーサーアレーを用いて
得られる回折効率特性を示す。トランスデユーサ
ー２１，２２，２３，２４は、それぞれ第４図の
破線で概略的に示した帯域３１，３２，３３，３
４を持つ。上に述べたように、トランスデユーサ
ー２１，２２，２３，２４は適切に配置されてい
るので実線で示す回折効率３５はクロスオーバー
周波数で落ちこまない。このように、低周波側−
3dB点を0.685GHz、高周波側−3dB点を1.415GHz
とする全帯域幅に渡つて、回折効率は比較的一様
である。また、回折効率は入射電気パワーに依存
するので、より高い回折効率のためには、より高
いパワーが望まれる。 このように、実施例を特に参照しつつ本発明を
述べてきたからには、発明者を理解した後に本発
明の関係する当業者が、これに関して添付された
特許請求の範囲によつて定義される発明の範囲か
ら外れることなく、様々な変化と変形を成し得る
ことは明白であろう。
AOと記す）装置に係り、更に詳しくは広帯域の
ブラツグ変調器や偏向器のための弾性表面波（ａ
surface acoustic wave、以下SAWと記す）
トランスデユーサーアレーを用いた光導波型AO
装置に関する。 先行技術の説明 広帯域SAWトランスデユーサーは、スキヤナ
ー、スペクトラム・アナライザー、相関器などの
光導波型AO装置に用いられており、これらの広
帯域SAWトランスデユーサーを実現する方法が
いくつか知られている。これらの中で、互いに異
なる中心周波数を持ち、ブラツグ条件を満足する
ように傾けた個々のくし型トランスデユーサー
（IDT）を有するマルテイプル・テイルテツド
SAWトランスデユーサーアレー配置は、簡単で
あり、適応性に富むという利点がある。 しかし、クロスオーバー周波数において隣接す
るトランスデユーサーによる回折光間の位相差を
補償し、それらを位相が合うように加え合わせる
ためには、電気的な位相推移器が必要である。ト
ランスデユーサーを適切に配置することによつて
そのような電気的な位相推移器を不用にする方法
が、 C.S.Tsai，Guided−wave Acoustooptic
Bragg Modultors for Wide−Band Integrated
Optic Communications and Signal
Processing，IEEE，Transactions on Circuits
and Systems，Vol.CAS−26，1072−1098
（1979）に述べられている。しかし、隣接するト
ランスデユーサーの各組の間の水平方向の分離と
垂直方向の段差を決めるためにそこで示されてい
る数式は、特に入射光が大きな光束幅を有すると
きには適切でない。そのような場合にはクロスオ
ーバー周波数における回折効率が低くなり、全帯
域で平坦な回折効率を得ることはできない。 発明の概要 本発明は、全帯域に渡つて、導波路中を伝播す
る幅の広い光束を有効に回折させることのでき
る、光導波路に用いられる新規な弾性表面波トラ
ンスデユーサーアレーによつて、従来技術の欠点
を除去するものである。これはクロスオーバー周
波数において隣接するトランスデユーサーによつ
て回折された光束の中心部の光線間の位相差を考
慮してトランスデユーサーを配列することによつ
て達成される。 本発明は、光導波路を伝播する光を、全帯域幅
に渡つて一様な回折効率で回折させる光導波型光
音響装置を提供するもので、このような光導波型
光音響装置の弾性表面波トランスデユーサーアレ
ーは、光導波路上に形成された第１のトランスデ
ユーサーと該第１のトランスデユーサーに隣接
し、光束の入射側に形成された第２のトランスデ
ユーサーとから成り、該第１のトランスデユーサ
ー及び第２のトランスデユーサーが条件、 １ Ｄ＝y0sinΔθ＋mλcosψ／2sin2θc ＋m′ΛcsinΔθ ２ ｈ＝2y0sin2Δθ／２＋mλsinψ／2sin2θc −m′ΛccosΔθ ３ Δθ＝θ2−θ1 ４ ψ＝2θc−θ1 を満足するように配置することによつて構成され
る。但し、上記条件において、Ｄは前記第１のト
ランスデユーサーから発生する弾性表面波の伝播
方向に垂直な方向の前記第１のトランスデユーサ
ーと前記第２のトランスデユーサーの間の距離、
ｈは前記第１のトランスデユーサーから発生する
弾性表面波の伝播方向の前記第１のトランスデユ
ーサーと前記第２のトランスデユーサーの間の距
離、y0は前記第１のトランスデユーサーの中心と
光束の中心乃至中心近傍の光線が前記第１のトラ
ンスデユーサーより発した弾性表面波と相互作用
する相互作用点との間の距離、Λcは前方双方の
トランスデユーサー間のクロスオーバー周波数に
おける弾性表面波の波長、λは前記光導波路中の
光の波長、θ1及びθ2は夫々第１のトランスデユー
サー及び第２のトランスデユーサーの中心周波数
におけるブラツグ角、θcは前記双方のトランスデ
ユーサー間のクロスオーバー周波数におけるブラ
ツグ角、ｍ及びm′は夫々整数である。 以上の如く本発明の非常に重要な特徴を、後述
の実施例の詳細な説明がより良く理解され、また
当該技術に対する本発明の寄与がより良く認めら
れるように略述した。しかし、当業者は本発明
が、本発明の目的を実行するために他の構成を設
計するための基礎として用いられ得ることを理解
するであろう。従つて特許請求の範囲は、本発明
の範囲から外れないそのような同等の構成も含ん
でいると見なすことが重要である。 実施例の詳細な説明 第１図にマルテイプルテイルテツドSAWトラ
ンスデユーサーアレーを用いた、通常の光導波型
AO装置の一部を示す。 AO装置はレーザー光を伝播させるためのTi拡
散LiNbO3等の光導波路１及びSAW７を発する
ために導波路１上に作製された複数のくし型トラ
ンスデユーサー（interdigital transducer，以下
IDTと記す）３，４，５，６を含む。 第１図においては駆動周波数は、SAWがIDT
４からのみ発せられる場合を示した。 SAW７はブラツグ条件が近似的に満たされて
いるときに入射光２に対してブラツグ回折を生じ
させる移動する格子と考えられる。回折光８は信
号処理、記録などに用いるために、非回折光９か
ら分離される。 マルテイプルテイルテツドSAWトランスデユ
ーサーアレーの個々のIDT３，４，５，６は広い
動作周波数に渡つてブラツグ条件を満足するため
に異なるフインガーピツチと異なる傾角を有して
いる。それらは２つの隣接するトランスデユーサ
ーがそれぞれのトランスデユーサーによる回折効
率が設計上の選択に依つて−3dB以下あるいは約
−6dBよりは少ない低下を示すクロスオーバー周
波数を持つように選ばれた狭い動作帯域幅をそれ
ぞれ有する。クロスオーバー周波数においては
SAW７は２つの隣接するトランスデユーサーに
よつて同時に励振され、従つて回折光８は２つの
回折光より成る。クロスオーバー周波数におい
て、個々のトランスデユーサーの中心周波数と同
じくらい高い回折効率を達成するためには、２つ
の回折光は位相が合うようにして加え合わせるべ
きである。 第２図は隣接するトランスデユーサーを適切に
配置することによつて、いかにして２つの回折光
が位相が合うようにして加え合わせられるかを示
すものである。 トランスデユーサー１１と１２のクロスオーバ
ー周波数において、SAW１３及び１４はそれぞ
れトランスデユーサー１１と１２とから発せられ
る（明解な説明を行なうために他のトランスデユ
ーサーは第２図には示されていない）。入射光束
の中の光線１６と１７はそれぞれSAW１３と１
４によつてＡ点及びＢ点で回折され、２つの回折
光は一緒になり単一の回折光線１５となる。 回折光の望ましい加え合わせを達成するための
トランスデユーサーの向きと位置は次のように決
定される。 向きは、個々のトランスデユーサーが、それぞ
れの中心周波数においてブラツグ角で入射光に対
する、という要求から定まる。 トランスデユーサーを適切に配置するために必
要な量は、第２図のＤとｈすなわち、それぞれｘ
軸とｙ軸方向に沿つて測つたトランスデユーサー
中心間の距離である。座標系は、トランスデユー
サー１２の位置を決める際はトランスデユーサー
１１を中心とし、次のトランスデユーサーの位置
を決める際はトランスデユーサー１２を中心とす
ることに注意すべきである。Ｄとｈを求める式は
隣接するトランスデユーサーからの回折光をそれ
らの共通のクロスオーバー周波数において正しく
位相合わせをするための２つの条件から導かれ
る。 (1) 各トランスデユーサーの中心から光線との相
互作用点までの音波の伝搬路の長さが等しい
か、弾性表面波の波長Λcの整数倍だけ異なつ
ていること。 (2) ２つのSAW１１と１２との相互作用から生
じる回折光への２つの寄与が位相が合つている
こと、すなわち、２つの寄与の光路長が同じか
光の波長λの整数倍だけ異なつていること。 第２図を参照すると、音響的条件(1)より距離
P2Ｂと1は、等しいか、m′を整数として、
m′Λcだけ異なつていなければならない。光学的
条件(2)より線分ｌとl′は、ｍを整数としてmλだ
け異なつていなければならない。 図２の三角形ABCに正弦定理を用いて sinα／Ｗ＝sinβ／ｌ＝sinΨ／Ｓ 及び簡単な幾何学より α＝90°−（2θc−θ2），β＝90°−Δθ， Ψ＝2θc−θ1 更に、 Ｗ＝Ｄ−（y0−ｈ）tanΔθ これらの式において Δθ＝θ2−θ1 弾性表面波の伝搬路の差は APD＝Ｓ＋（y0−ｈ）secΔθ−y0 一方光路差は OPD＝ｌ−l′＝ｌ（１−cos2θc） ＝2lsin2θc これらの関係を合わせると一般式が導かれる Ｄ＝y0sinΔθ＋mλcosΨ／2sin2θc ＋m′ΛcsinΔθ (1) ｈ＝2y0sin2Δθ／２＋mλsinΨ／2sin2θc −m′ΛccosΔθ (2) ｍとm′は設計者が自由に選べる整数である。
（実際に興味のあるたいていの場合においてm′は
０の値を取れる、これに対してｍを０とすること
は通常不可能であろう。） ここで、λは導波路中の光の波長、 y0はトランスデユーサー１１の中心とＡ点間の
距離、 θ1とθ2はそれぞれトランスデユーサー１１と１
２の中心周波数におけるブラツグ角、 また、θcはクロスオーバー周波数におけるブラ
ツグ角である。 (1)，(2)式はy0を含むから、光が強め合う干渉を
起こす基準は、入射光束の全ての点で満たすこと
はできない。従つて、全光束域に渡つて、位相の
変動を最小にするには、前述の式は光束の中心で
満足するようにすべきである。 先の式は、全てのトランスデユーサーを適切に
配置するために、順次、トランスデユーサーの各
組のＤとｈの計算に用いられる。 前掲のTsaiの文献に述べられている式は細い
光束がトランスデユーサーのごく近傍を通るとい
うことを基礎にしている。しかし小さなＦナンバ
ーを達成し、小さなスポツトを得るためには、大
きな光束幅が必要である。このようにTsaiの式
は上の(1)，(2)式のまん中の項だけと近似的に等価
なものにすぎない。 本発明の実施例を第３図に示す。ここではマル
テイプル・テイルテツドSAWトランスデユーサ
ーアレーは730MHzの周波数帯域幅をカバーすべ
く構成された４つのくし型トランスデユーサー２
１，２２，２３，２４を含む。このアレーはフオ
トリングラフイーの技術によつてTi拡散LiNbO3
導波路の上に作製されている。レーザー光の光源
（図には示していない）は空気中で0.85μｍの波長
を持ち６mmの光束幅を持つ半導体レーザーであ
る。TM0モードが用いられモードインデインデ
ツクスは2.25と推定される。表１に4.5対のフイ
ンガーをそれぞれ持つトランスデユーサーの中心
周波数ν0、中心周波数におけるブラツグ角θB、フ
インガー交差幅Wa、フインガー線幅ｌを示す。 【表】 表２にクロスオーバー周波数νc，前述のθc，
ｍ、Ψ及び(1)，(2)式で定義されるとＤとｈを示
す。 【表】 ここでy0は5.2mmとおいている。 第３図に示した実施例においては、トランスデ
ユーサーへ電気的接続を行なうための引き出し線
の幅Weと、２つの引き出し線間の最小の間隔Ws
は50μｍであり、一方、フインガーの端と隣のフ
インガーのバス・バーとの間隔Wcは20μｍであ
る。 表１及び表２は４つのくし型トランスデユーサ
ーを持つ装置のデータを与えるものであるが、本
発明はトランスデユーサーの数、フインガーの対
数、あるいは動作周波数帯域によつて制限される
ものではない。 表３及び表４に５つのくし型トランスデユーサ
ーアレーのデータを示す。このアレーはモードイ
ンデツクス2.25のTi：LiNbO3導波路の、TM0モ
ードで空気中の波長が0.84μｍの半導体レーザー
からのレーザー光に対して、700MHzのSAW周波
数帯域幅を持つように構成されたものである。 各トランスデユーサーは４対のフインガーを持
ち、y0は5.2mmとおいている。 【表】 【表】 第４図は第３図で示したマルテイプル・テイル
テツドSAWトランスデユーサーアレーを用いて
得られる回折効率特性を示す。トランスデユーサ
ー２１，２２，２３，２４は、それぞれ第４図の
破線で概略的に示した帯域３１，３２，３３，３
４を持つ。上に述べたように、トランスデユーサ
ー２１，２２，２３，２４は適切に配置されてい
るので実線で示す回折効率３５はクロスオーバー
周波数で落ちこまない。このように、低周波側−
3dB点を0.685GHz、高周波側−3dB点を1.415GHz
とする全帯域幅に渡つて、回折効率は比較的一様
である。また、回折効率は入射電気パワーに依存
するので、より高い回折効率のためには、より高
いパワーが望まれる。 このように、実施例を特に参照しつつ本発明を
述べてきたからには、発明者を理解した後に本発
明の関係する当業者が、これに関して添付された
特許請求の範囲によつて定義される発明の範囲か
ら外れることなく、様々な変化と変形を成し得る
ことは明白であろう。
第１図は通常のマルチプルテイルテツドSAW
トランスデユーサーアレーから発するSAWと導
波光束との相互作用を示す概略図、第２図はクロ
スオーバー周波数における最大効率を達成するト
ランスデユーサー対の配置を示す概略図、第３図
は本発明に基づいたマルチプルテイルテツド
SAWトランスデユーサーアレーを示す概略図、
第４図は第３図のSAWトランスデユーサーアレ
ーの全帯域に渡る回折効率を示す図である。 １……導波路、２……入射光、３，４，５，
６，１１，１２，２１，２２，２３，２４……く
し形トランスデユーサー、７，１３，１４……
SAW、８……回折光、９……非回折光、１５…
…回折光線、１６，１７……入射光束中の光線、
３１，３２，３３，３４……帯域、３５……回折
効率。
トランスデユーサーアレーから発するSAWと導
波光束との相互作用を示す概略図、第２図はクロ
スオーバー周波数における最大効率を達成するト
ランスデユーサー対の配置を示す概略図、第３図
は本発明に基づいたマルチプルテイルテツド
SAWトランスデユーサーアレーを示す概略図、
第４図は第３図のSAWトランスデユーサーアレ
ーの全帯域に渡る回折効率を示す図である。 １……導波路、２……入射光、３，４，５，
６，１１，１２，２１，２２，２３，２４……く
し形トランスデユーサー、７，１３，１４……
SAW、８……回折光、９……非回折光、１５…
…回折光線、１６，１７……入射光束中の光線、
３１，３２，３３，３４……帯域、３５……回折
効率。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 所定の幅を有する光束を伝搬させる光導波路
と、該光導波路上に形成され、第１の弾性表面波
を発生する第１のトランスデユーサーと、前記光
束の伝搬方向に関して第１のトランスデユーサー
の手前の光導波路上に形成され、第２の弾性表面
波を発生する第２のトランスデユーサーとから成
り、前記光導波路を伝搬する光束を第１及び第２
の弾性表面波によつて回折させる光導波型光音響
装置において、前記第１の弾性表面波の伝搬方向
に垂直な方向における第１及び第２のトランスデ
ユーサー間の距離をＤ、第１の弾性表面波の伝搬
方向における第１及び第２のトランスデユーサー
間の距離をｈ、前記光束の中心乃至中心近傍の光
線が第１の弾性表面波と相互作用する点と第１の
トランスデユーサーの中心との間の距離をy0、前
方双方のトランスデユーサー間のクロスオーバー
周波数における弾性表面波の波長をΛc、光導波
路中の光束の波長をλ、第１及び第２のトランス
デユーサーの中心周波数におけるブラツグ角を
夫々θ1及びθ2、双方のトランスデユーサー間のク
ロスオーバー周波数におけるブラツグ角をθc、ｍ
及びm′を夫々整数としたときに、第１及び第２
のトランスデユーサーが以下の条件式、 １ Ｄ＝y0sinΔθ＋mλcosψ／2sin2θc ＋m′ΛcsinΔθ ２ ｈ＝2y0sin2Δθ／２＋mλsinψ／2sin2θc −m′ΛccosΔθ ３ Δθ＝θ2−θ1 ４ ψ＝2θc−θ1 を満足するように配置されたことを特徴とする光
導波型光音響装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/337,313 US4455064A (en) | 1982-01-05 | 1982-01-05 | Surface acoustic wave transducer array for a guided-wave acoustooptic device |
| US337313 | 1999-06-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58117527A JPS58117527A (ja) | 1983-07-13 |
| JPH0450564B2 true JPH0450564B2 (ja) | 1992-08-14 |
Family
ID=23320022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57230080A Granted JPS58117527A (ja) | 1982-01-05 | 1982-12-28 | 光導波型光音響装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4455064A (ja) |
| JP (1) | JPS58117527A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59124306A (ja) * | 1982-12-29 | 1984-07-18 | Canon Inc | 光集積回路素子およびその作製方法 |
| GB2138584B (en) * | 1983-04-23 | 1986-09-17 | Standard Telephones Cables Ltd | Acousto-optic deflector systems |
| US4776661A (en) * | 1985-11-25 | 1988-10-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Integrated optical device |
| DE3750694T2 (de) * | 1986-11-28 | 1995-02-23 | Fuji Photo Film Co Ltd | Optische Ablenkeinrichtung. |
| JPH01178935A (ja) * | 1987-12-29 | 1989-07-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光偏向装置 |
| JPH01178936A (ja) * | 1987-12-29 | 1989-07-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光偏向装置 |
| JPH0778588B2 (ja) * | 1988-05-27 | 1995-08-23 | 富士写真フイルム株式会社 | 光偏向装置 |
| US4929043A (en) * | 1988-05-31 | 1990-05-29 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Light beam deflector |
| US5165104A (en) * | 1991-03-01 | 1992-11-17 | Optivideo Corporation | Optical interconnecting device and method |
-
1982
- 1982-01-05 US US06/337,313 patent/US4455064A/en not_active Expired - Lifetime
- 1982-12-28 JP JP57230080A patent/JPS58117527A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58117527A (ja) | 1983-07-13 |
| US4455064A (en) | 1984-06-19 |
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