JPH0743402B2 - Waveguide optical / acoustic spectrum analyzer - Google Patents

Waveguide optical / acoustic spectrum analyzer

Info

Publication number
JPH0743402B2
JPH0743402B2 JP61063306A JP6330686A JPH0743402B2 JP H0743402 B2 JPH0743402 B2 JP H0743402B2 JP 61063306 A JP61063306 A JP 61063306A JP 6330686 A JP6330686 A JP 6330686A JP H0743402 B2 JPH0743402 B2 JP H0743402B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
surface acoustic
acoustic wave
parallel light
optical
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61063306A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62218875A (en
Inventor
利彦 北野
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP61063306A priority Critical patent/JPH0743402B2/en
Publication of JPS62218875A publication Critical patent/JPS62218875A/en
Publication of JPH0743402B2 publication Critical patent/JPH0743402B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は平面導波路上に2個の弾性表面波電極、2個の
平面レンズを設けた導波型光・音響スペクトラムアナラ
イザに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a guided wave type optical / acoustic spectrum analyzer in which two surface acoustic wave electrodes and two planar lenses are provided on a planar waveguide.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

光導波路上の弾性表面波と光の相互作用(ブラグ回折)
を用いた光・音響信号処理装置は高速処理、小形軽量化
が可能なため、導波型の光スペクトラムアナライザ、光
コリレータとして実現され、その実用化が盛んに行なわ
れている。
Interaction between surface acoustic wave and light on optical waveguide (Bragg diffraction)
Since the optical / acoustic signal processing device using is capable of high-speed processing, small size and light weight, it has been realized as a waveguide type optical spectrum analyzer and optical correlator, and its practical use has been actively carried out.

この導波型光スペクトラムアナライザ(以下光スペアナ
と呼ぶ)は、未知信号の周波数を実時間で分析する周波
数解析器で、すでに米国カリフォルニア大学のツアイ
(Tsai)教授が雑誌「アイ・イ・イ・イ・トランズアク
ション・オン・サーキットシステムズ(IEEE Transacti
on on Circuit Systems)」の1979年12月号の1072頁に
著した論文「ガイデッド ウェーブアコーストオプティ
ック プラグ モジュレータス フォー ワイドバンド
インテグレーティッド オプティッコミュニケーショ
ンズ アンド シグナルプロセスシング(Guided−Wave
Acoustoptic Bragg Modulation for Wide−Band Integ
rated Optics Communications and Signal Processin
g)」に示されている。
This guided-wave optical spectrum analyzer (hereinafter referred to as "optical spectrum analyzer") is a frequency analyzer that analyzes the frequency of an unknown signal in real time. It has already been published by Professor Tsai of the University of California, USA. Lee Transaction on Circuit Systems (IEEE Transacti
on on Circuit Systems), December 1979, page 1072, “Guided Wave Acoustic Optic Plug Modulators for Wideband Integrated Opticom Communications and Signal Processing (Guided-Wave
Acoustoptic Bragg Modulation for Wide-Band Integ
rated Optics Communications and Signal Processin
g) ”.

第2図はこの論文で示されている光スペアナの主平面を
示した斜視図である。図中、1は基板で、ニオブ酸リチ
ウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)などの
強誘電体、シルコン(Si)、ガリウムヒ素(GaAs)など
の半導体からなる。この基体1上に対応した光導波層
2、たとえばLiNbO3基板ならTi拡散光導波路層が形成さ
れ、さらに図に示す様に、平面レンズ4,7,弾性表面波電
極5が設けられている。この平面レンズ4,7としては、
通常基板上くぼみをつけたジオデシックレンズが用いら
れるが、この他非周期格子を用いたチャーブグレーティ
ングレンズがある。
FIG. 2 is a perspective view showing the main plane of the optical spectrum analyzer shown in this paper. In the figure, reference numeral 1 denotes a substrate, which is made of a ferroelectric substance such as lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), or a semiconductor such as silcon (Si) or gallium arsenide (GaAs). The substrate 1 optical waveguide layer 2 corresponding to the top, for example, LiNbO 3 substrate if T i diffused light waveguide layer is formed, as further illustrated in FIG, planar lens 4,7, surface acoustic wave electrode 5 is provided . As the plane lenses 4 and 7,
Usually, a geodesic lens with depressions on the substrate is used, but there is a chirped grating lens using a non-periodic grating.

これら光素子の構成によって、半導体レーザなどからな
る光源3より放射された光は、平面レンズ4により平行
光に変換され、さらに電極5より放射された弾性表面波
9により偏向され、再び平面レンズ7で集光され光検出
器アレー10へ投影される。この場合、電極へ印加される
電気信号の周波数の値により平行光の偏向光の角度が変
化するため、平面レンズ7による集束光は、周波数の値
に対しては集束点の位置の変化となる。したがって、光
検出器アレー10を端面に設けることにより、各光検出ア
レーの位置に対応して電気信号の周波数成分を実時間で
読みとることが出来る。
With the configuration of these optical elements, the light emitted from the light source 3 composed of a semiconductor laser or the like is converted into parallel light by the flat lens 4, further deflected by the surface acoustic wave 9 emitted from the electrode 5, and then the flat lens 7 again. The light is collected by and is projected onto the photodetector array 10. In this case, since the angle of the deflected light of the parallel light changes depending on the frequency value of the electric signal applied to the electrodes, the focused light by the plane lens 7 changes the position of the focusing point with respect to the frequency value. . Therefore, by providing the photodetector array 10 on the end face, the frequency component of the electric signal can be read in real time corresponding to the position of each photodetection array.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

このように第2図で説明した光スペアナは、周波数によ
る回折角の違いを集光レンズを用い位置の変化に直し、
検出器アレー10で周波数を直読しようとするものであ
る。そのため検出器アレー上での光ビームの集光状態が
周波数を検出する上で極めて重要となる。すなわち、集
光された光ビーム径は出来る限り小さい方がよいが、こ
れは平行光の幅と集光レンズの焦点距離で決まってしま
うため限界がある。また、集光ビームの歪みが少ないこ
とが望ましいが、これは平面レンズ4,7の出来具合いに
より左右される。通常、この平面レンズによる収差は球
面収差となり集束光ビームを拡げることになる。
As described above, the optical spectrum analyzer described with reference to FIG. 2 corrects the difference in the diffraction angle depending on the frequency by using the condenser lens to change the position,
It is intended to directly read the frequency with the detector array 10. Therefore, the state of focusing of the light beam on the detector array is extremely important for detecting the frequency. That is, the diameter of the condensed light beam should be as small as possible, but this is limited because it is determined by the width of the parallel light and the focal length of the condenser lens. Further, it is desirable that distortion of the condensed beam is small, but this is influenced by the quality of the flat lenses 4 and 7. Usually, the aberration due to this plane lens becomes spherical aberration, which spreads the focused light beam.

また、弾性表面波の速度をV、平行光のビーム幅をWと
すると、t=W/Vなる時間より短い時間の信号が入力し
た時、弾性表面波は平行光ビームの信号が入力した時、
弾性表面波は平行光ビーム内の一部を伝搬することにな
るが、このような短パルスの場合、検出器アレー上では
左右の歪みが異なる非点収差、あるいはコマ収差とな
る。これは弾性表面波が平行光ビームとぶつかった時点
と、平行光ビームとはなれる時点では集束光のビーム形
状が異なることを意味しており、信号のより正確な周波
数測定が困難となる。
When the velocity of the surface acoustic wave is V and the beam width of the parallel light is W, when a signal of a time shorter than the time t = W / V is input, a surface acoustic wave is generated when the signal of the parallel light beam is input. ,
The surface acoustic wave propagates in a part of the parallel light beam, but in the case of such a short pulse, the left and right distortions on the detector array are different astigmatisms or coma. This means that the beam shape of the focused light is different at the time when the surface acoustic wave collides with the parallel light beam and at the time when it becomes the parallel light beam, which makes it difficult to measure the frequency of the signal more accurately.

したがって、平面レンズの球面収差が存在していても、
短パルスを印加した時も非点収差コマ収差を生じさせな
いものが実現できれば極めて有効である。
Therefore, even if the spherical aberration of the flat lens exists,
It is extremely effective if it is possible to realize a device that does not cause astigmatism and coma even when a short pulse is applied.

本発明の目的は、このように平行光ビーム幅と弾性表面
波速度で決まる時間以下の短パルスを印加しても平面レ
ンズによる非点収差、コマ収差が発生しないような導波
型光スペアナを提供するものである。
An object of the present invention is to provide a waveguide type optical spectrum analyzer which does not generate astigmatism and coma by a plane lens even when a short pulse of a time shorter than a time determined by a parallel light beam width and a surface acoustic wave velocity is applied. It is provided.

〔問題を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の導波型光・音響スペクトラムアナライザは、強
誘電体あるいは半導体からなる板の一面に光導波路を設
けた基板体と;前記光導波路の端部から入射する光ビー
ムを平行光に変換する第1の平面レンズと、前記平行光
をブラッグ回折させるようにその平行光の側面から第1
の弾性表面波を放射する第1の弾性表面波電極と、この
第1の弾性表面波電極とは前記平行光を挟んで反対側に
あって前記第1の弾性表面波の伝播方向と逆向きに平行
な第2の弾性表面波を放射しかつ前記平行光の中心軸ま
での弾性表面波の伝播時間が互いに等しくなる位置に配
置されかつ第1の弾性表面波電極と同じ周波数の信号が
印加される第2の弾性表面波電極と、これら第1または
第2の弾性表面波電極から放射される弾性表面波のいず
れか一方によりブラッグ回折された平行光を集光させる
第2の平面レンズとをそれぞれ前記光導波路上に設けた
光学回路と;前記第2の平面レンズで集光された光の位
置を前記光導波路の他の端部で検出する光検出器アレー
とを備えたことを特徴とする。
The guided wave type optical / acoustic spectrum analyzer of the present invention comprises a substrate body provided with an optical waveguide on one surface of a plate made of a ferroelectric material or a semiconductor; and converting a light beam incident from an end portion of the optical waveguide into parallel light. A first plane lens and a first side surface of the parallel light so as to diffract the parallel light.
Of the first surface acoustic wave electrode for radiating the surface acoustic wave of the first surface acoustic wave, and the first surface acoustic wave electrode on the opposite side of the parallel surface between the first surface acoustic wave electrode and the propagation direction of the first surface acoustic wave. A second surface acoustic wave that is parallel to the first surface acoustic wave electrode and is arranged at positions where the propagation times of the surface acoustic waves up to the central axis of the parallel light are equal to each other and a signal having the same frequency as that of the first surface acoustic wave electrode is applied. A second surface acoustic wave electrode, and a second plane lens for condensing parallel light Bragg-diffracted by one of the surface acoustic waves emitted from the first or second surface acoustic wave electrode. Optical circuits respectively provided on the optical waveguides; and a photodetector array for detecting the position of the light condensed by the second planar lens at the other end of the optical waveguides. And

〔実施例〕〔Example〕

以下図面により本発明を詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明の導波型光・音響スペクトラムアナライ
ザの一実施例を示す平面図である。本実施例は、強誘電
体あるいは半導体、ガラスなどからなる基板1上に、各
基板1に対応した光導波路2、たとえば基板をニオブ酸
リチウム(LiNbO3)とすればTi拡散光導波路を形成す
る。この光導波路上に各2個の平面レンズ4,7、弾性表
面波電極5,6を設ける。これら平面レンズ4,7は、前述の
ように基板1上にくぼみを形成し、その上に光導波路を
設けたジオデジクレンズ、あるいは金属ストリップから
なる格子を、その間隔が順次広くなるか、狭くなるよう
に基板上に配置したチャーブグレーティングレンズなど
がある。
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the guided wave type optical / acoustic spectrum analyzer of the present invention. In this embodiment, an optical waveguide 2 corresponding to each substrate 1, for example, a Ti diffusion optical waveguide is formed if the substrate is lithium niobate (LiNbO 3 ) on a substrate 1 made of a ferroelectric material, a semiconductor, glass or the like. . Two planar lenses 4 and 7 and surface acoustic wave electrodes 5 and 6 are provided on this optical waveguide. As described above, the planar lenses 4 and 7 are formed by forming depressions on the substrate 1 and forming a geodetic lens having an optical waveguide on the depressions, or a grating made of metal strips. There is a chirb grating lens arranged on the substrate so that

これらの光素子は、次のように配置されている。すなわ
ち、半導体レーザなどの光源3から放射された光ビーム
は、導波路2へ入射され伝搬し、さらに平面レンズ4に
より平行光に変換される。この平行光は、弾性表面波電
極5から放射された弾性表面波8により偏向され弾性表
面波電極6から放射された弾性表面波9により偏向され
ずに直進するものと、弾性表面波電極5から放射された
弾性表面波8により偏向されずに直進し弾性表面波電極
6から放射された弾性表面波9により偏向されるものと
に分けられ、これら偏向された平行光が各々平面レンズ
7により集光された光検出器アレー10に到達する。この
場合、弾性表面波電極5,6は平行光ビームの中心軸の一
点に対して点対称となるように配置され、さらに同一の
入力電気信号が印加される。
These optical elements are arranged as follows. That is, the light beam emitted from the light source 3 such as a semiconductor laser is incident on the waveguide 2 and propagates, and is further converted into parallel light by the plane lens 4. This parallel light travels straight without being deflected by the surface acoustic wave 8 emitted from the surface acoustic wave electrode 5 and deflected by the surface acoustic wave 9 emitted from the surface acoustic wave electrode 6. It is divided into one that is not deflected by the radiated surface acoustic wave 8 but goes straight and is deflected by the surface acoustic wave 9 radiated from the surface acoustic wave electrode 6, and these deflected parallel lights are respectively collected by the plane lens 7. The illuminated photodetector array 10 is reached. In this case, the surface acoustic wave electrodes 5 and 6 are arranged so as to be point-symmetric with respect to one point of the central axis of the parallel light beam, and the same input electric signal is applied.

この場合、2個の弾性表面波電極に同一の電気信号を入
力すると、その平行光は弾性表面波8および弾性表面波
9により同一のブラッグ回折を受けることになる。従っ
て、第1の弾性表面波8でブラッグ回折を受けずに第2
の弾性表面波9によりブラッグ回折された平行光と、第
1の弾性表面波8でブラッグ回折され第2の弾性表面波
9によりプラッグ回折を受けない平行光とは、第2の平
面レンズにより集光された場合、同一の点に集光するこ
とになる。このため光検出器アレー10の上ではこれら2
種類の平行光は同一点に集光され、弾性表面波電極5,6
に入力された電気信号の周波数を示すことになる。
In this case, when the same electric signal is input to the two surface acoustic wave electrodes, the parallel light is subjected to the same Bragg diffraction by the surface acoustic waves 8 and 9. Therefore, the second surface wave 8 is not subjected to the Bragg diffraction by the first surface acoustic wave 8.
The parallel light that is Bragg-diffracted by the surface acoustic wave 9 and the parallel light that is Bragg-diffracted by the first surface acoustic wave 8 and is not subjected to the Pragg diffraction by the second surface acoustic wave 9 are collected by the second plane lens. When it is illuminated, it will be focused at the same point. Therefore, on the photodetector array 10, these 2
Parallel light of various types is focused on the same point, and surface acoustic wave electrodes 5 and 6 are
It indicates the frequency of the electric signal input to.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によれば、2個の弾性表面
波電極が、平面レンズにより変換された平行光ビームの
中心軸の一点に対して、点対称となっているため、平行
光ビーム内を伝搬する弾性表面波信号は、光ビーム内で
伝搬方向が逆でかつ同一の信号となる。そのため周波数
変化が平行光ビーム幅Wと弾性表面速度Vで決まる時間
T=W/Vより短かい時間の電気信号が弾性表面波電極5,6
に入力されると、平行光のビーム幅より短かい弾性表面
波がこの平行光の中心軸に対して対称の場所に位置しか
つ逆方向に伝播することになる。従って、このような2
種類の弾性表面波によりブラッグ回折された平行光で
は、光ビーム内でブラッグ回折以外で生じる非点収差、
コマ収差などの回折部分が平行光より短かい場合に起こ
る非対称収差の影響を軽減することができる。すなわ
ち、弾性表面波が対称な位置に常に存在するためにブラ
ッグ回折された平行光の光収差が対称性をもつためであ
る。従って、入力印加信号のより正確な周波数測定が可
能となる。
As described above, according to the present invention, the two surface acoustic wave electrodes are point-symmetric with respect to one point of the central axis of the parallel light beam converted by the plane lens. The surface acoustic wave signal propagating inside has the same propagation direction and the same signal in the light beam. Therefore, the electric signal of a time shorter than the time T = W / V whose frequency change is determined by the parallel light beam width W and the surface acoustic velocity V is the surface acoustic wave electrodes 5, 6
Is input, the surface acoustic wave shorter than the beam width of the parallel light is located at a symmetrical position with respect to the central axis of the parallel light and propagates in the opposite direction. Therefore, such 2
For parallel light that is Bragg-diffracted by surface acoustic waves of various types, astigmatism that occurs in the light beam other than Bragg diffraction,
It is possible to reduce the influence of asymmetrical aberration that occurs when the diffractive portion such as coma aberration is shorter than parallel light. That is, since the surface acoustic waves are always present in symmetrical positions, the optical aberration of the parallel light diffracted by Bragg has symmetry. Therefore, more accurate frequency measurement of the input applied signal becomes possible.

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

第1図は本発明の一実施例の斜視図、第2図は従来の導
波型光・音響スペクトラムアナライザの一例を示す斜視
図である。 1……基板、2……光導波路、3……光源、4,7……平
面レンズ、5,6……弾性表面波電極、8,9……弾性表面
波、10……光検出器アレー。
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing an example of a conventional guided wave type optical / acoustic spectrum analyzer. 1 ... Substrate, 2 ... Optical waveguide, 3 ... Light source, 4,7 ... Planar lens, 5,6 ... Surface acoustic wave electrode, 8,9 ... Surface acoustic wave, 10 ... Photodetector array .

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】強誘電体あるいは半導体からなる板の一面
に光導波路を設けた基板体と;前記光導波路の端部から
入射する光ビームを平行光に変換する第1の平面レンズ
と、前記平行光をブラッグ回折させるようにその平行光
の側面から第1の弾性表面波を放射する第1の弾性表面
波電極と、この第1の弾性表面波電極とは前記平行光を
挟んで反対側にあって前記第1の弾性表面波の伝播方向
と逆向きに平行な第2の弾性表面波を放射しかつ前記平
行光の中心軸までの弾性表面波の伝播時間が互に等しく
なる位置に配置されかつ第1の弾性表面波電極と同じ周
波数の信号が印加される第2の弾性表面波電極と、これ
ら第1または第2の弾性表面波電極から放射される弾性
表面波のいずれか一方によりブラッグ回折された平行光
を集光させる第2の平面レンズとをそれぞれ前記光導波
路上に設けた光学回路と;前記第2の平面レンズで集光
された光の位置を前記光導波路の他の端部で検出する光
検出器アレーとを備えたことを特徴とする導波型光・音
響スペクトラムアナライザ。
1. A substrate body provided with an optical waveguide on one surface of a plate made of a ferroelectric material or a semiconductor; a first flat lens for converting a light beam incident from an end portion of the optical waveguide into parallel light; A first surface acoustic wave electrode that emits a first surface acoustic wave from the side surface of the parallel light so as to perform Bragg diffraction of the parallel light, and the first surface acoustic wave electrode on the opposite side of the parallel light with the parallel light interposed therebetween. At a position where a second surface acoustic wave parallel to the direction of propagation of the first surface acoustic wave is emitted in parallel and the propagation times of the surface acoustic waves up to the central axis of the parallel light are equal to each other. A second surface acoustic wave electrode which is arranged and to which a signal having the same frequency as that of the first surface acoustic wave electrode is applied, and one of the surface acoustic waves radiated from the first or second surface acoustic wave electrode. The second to collect parallel light that is Bragg diffracted by An optical circuit in which a plane lens is provided on each of the optical waveguides; and a photodetector array for detecting the position of the light condensed by the second plane lens at the other end of the optical waveguide. A guided-wave optical / acoustic spectrum analyzer characterized in that
JP61063306A 1986-03-19 1986-03-19 Waveguide optical / acoustic spectrum analyzer Expired - Lifetime JPH0743402B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61063306A JPH0743402B2 (en) 1986-03-19 1986-03-19 Waveguide optical / acoustic spectrum analyzer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61063306A JPH0743402B2 (en) 1986-03-19 1986-03-19 Waveguide optical / acoustic spectrum analyzer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62218875A JPS62218875A (en) 1987-09-26
JPH0743402B2 true JPH0743402B2 (en) 1995-05-15

Family

ID=13225473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61063306A Expired - Lifetime JPH0743402B2 (en) 1986-03-19 1986-03-19 Waveguide optical / acoustic spectrum analyzer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0743402B2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6049230A (en) * 1983-08-29 1985-03-18 Anritsu Corp Acoustooptic spectrum analyzer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6049230A (en) * 1983-08-29 1985-03-18 Anritsu Corp Acoustooptic spectrum analyzer

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62218875A (en) 1987-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH02153328A (en) Light source device
KR950010270B1 (en) Pick up apparatus of optical disk
JPH02179626A (en) Light wavelength converter
JPH0743402B2 (en) Waveguide optical / acoustic spectrum analyzer
JP2810281B2 (en) Polarization detector
JPH01114764A (en) Waveguide type optical-acoustic spectrum analyzer
GB2115572A (en) An acousto-optic heterodyne signal processing device
Yao Integrated Optical Signal Processing--The Periodic Structure Approach
JPS61215533A (en) Waveguide type optoacoustic spectrum analyzer
Righini et al. Waveguide Fresnel lenses for integrated optical processors
JPS6337265A (en) Wave guide type light/acoustic spectrum analyser
JPS62141505A (en) Optical waveguide device
JPH01223361A (en) Waveguide type optic-acoustic spectrum analyzer
Popov Integrated optics in optical engineering
JPH0685368A (en) Optical integrated data processor
JPS60111220A (en) Light signal processor
JPS63266430A (en) Optical harmonic generator
JPS5928413Y2 (en) Thin film light control element
JPS61221706A (en) Plane optical circuit
JPH01200206A (en) Condensing coupler
JPH11271016A (en) Interference measuring signal forming equipment
Petrov et al. Acousto-optics in integrated-optic devices for optical recording
JPH04190334A (en) Light integrated circuit
JPS6316271A (en) Manufacture of waveguide type photo-acoustic spectrum analyzer
JPH054646B2 (en)