JPH0769550B2 - Acousto-optic switch - Google Patents

Acousto-optic switch

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JPH0769550B2
JPH0769550B2 JP61261389A JP26138986A JPH0769550B2 JP H0769550 B2 JPH0769550 B2 JP H0769550B2 JP 61261389 A JP61261389 A JP 61261389A JP 26138986 A JP26138986 A JP 26138986A JP H0769550 B2 JPH0769550 B2 JP H0769550B2
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acousto
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optical
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正幸 藤田
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  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は,光パルス試験器等に適した音響光学スイッチ
に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an acousto-optic switch suitable for an optical pulse tester or the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

光ファイバ通信技術の進歩は著しいものがあり,多くの
光ファイバ通信システムが実用に供されている。これら
の光ファイバ通信の伝送品質を維持していくために種々
の測定器が用いられているが,特に光ケーブルの破断点
や不連続点などを標定する障害点探索,光の伝搬損失,
接続点状態などを測定する光パルス試験器は重要な測定
器である。この種の光パルス試験器は,パルス発生器に
より駆動された半導体レーザからの光パルスを光方向性
結合器を介して被測定光ファイバに入射させ,光ファイ
バ内で生じた後方散乱光または,光ファイバ端面で生じ
たフレネル反射光を再び光方向性結合器を介して検出器
に入射させて電気パルスに変換する方式を用いていた。
しかし,この方式は特に被測定ファイバが単一モードの
場合,後方散乱光のレベルが小さく,フレネル反射光レ
ベルとの差が大きくなり,ダイナミックレンジが低下す
るため不観測領域が広がって分解能が悪化するという欠
点を有していた。また,光源から光ファイバへの入射光
と後方散乱光を分離するために低損失で低漏話の光方向
性結合器が必要となる問題点も有していた。
The progress of optical fiber communication technology has been remarkable, and many optical fiber communication systems have been put to practical use. Various measuring instruments are used to maintain the transmission quality of these optical fiber communications. In particular, searching for a fault point that locates a break point or a discontinuity point of an optical cable, a propagation loss of light,
The optical pulse tester that measures the connection point status is an important measuring instrument. This kind of optical pulse tester makes an optical pulse from a semiconductor laser driven by a pulse generator enter an optical fiber to be measured through an optical directional coupler, and generates backscattered light generated in the optical fiber or A method has been used in which the Fresnel reflected light generated at the end face of the optical fiber is again incident on the detector via the optical directional coupler and converted into an electric pulse.
However, in this method, especially when the fiber to be measured is a single mode, the level of backscattered light is small, the difference from the Fresnel reflected light level is large, the dynamic range is reduced, and the unobserved region is widened and the resolution deteriorates. It had the drawback of There was also the problem that an optical directional coupler with low loss and low crosstalk was required to separate the backscattered light from the light incident on the optical fiber from the light source.

上記問題点を解決するため,光方向性結合器の代わり
に,音響光学スイッチを用いる方式が開発されている。
この場合,光スイッチによりフレネル反射をマスクする
ことができるので,不観測領域が改善できることにな
る。
In order to solve the above problem, a method using an acousto-optic switch instead of the optical directional coupler has been developed.
In this case, since the Fresnel reflection can be masked by the optical switch, the unobserved area can be improved.

従来,この種の音響光学スイッチとしては,第2図に示
すように,PbMoO4やTeO2等の音響光学素子50を挟んで対
向する第1及び第2のファイバ10,20をそれぞれ第1及
び第2のレンズ41,42により平行ビーム系によって結合
させ,音響光学素子50を動作させることにより,第2の
ファイバ20からの入射光を回折させ,第3のレンズ43を
介して第3のファイバ30に光路を切替える構成となって
いた(金山他,National Technical Report,Vol.29,No.6
p.100,1983年12月)。
Conventionally, as an acousto-optic switch of this type, as shown in FIG. 2, first and second fibers 10 and 20 facing each other with an acousto-optic element 50 such as PbMoO 4 or TeO 2 sandwiched between the first and second fibers 10 and 20, respectively. The second lens 41, 42 is coupled by a parallel beam system, and the acousto-optic device 50 is operated to diffract the incident light from the second fiber 20, and the third fiber 43 is used to diffract the incident light. The optical path was switched to 30 (Kanayama et al., National Technical Report, Vol.29, No.6
p.100, December 1983).

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

しかし,上述した音響光学スイッチに於ては,音響光学
効果によるブラッグ回折を利用するため,ファイバ20と
ファイバ30とを損失の小さい最適状態で結合させるに
は,ファイバ20から音響光学素子50への光の入射角が,
光の波長と音響光学素子を駆動する電気回路90の出力正
弦波周波数及び音響光学素子50内部の超音波伝搬速度と
によって決まる特定の角度(ブラッグ角)となるよう
に,光学系を固定する必要がある。
However, in the above-described acousto-optic switch, since Bragg diffraction due to the acousto-optic effect is used, in order to couple the fiber 20 and the fiber 30 in the optimum state with a small loss, the fiber 20 to the acousto-optic element 50 should be connected. The incident angle of light is
It is necessary to fix the optical system to a specific angle (Bragg angle) determined by the wavelength of light, the output sine wave frequency of the electric circuit 90 that drives the acousto-optic element, and the ultrasonic wave propagation velocity inside the acousto-optic element 50. There is.

これに対し,従来の音響光学スイッチでは,出力正弦波
信号が単一周波数に固定されているため,光学系設定時
と異なる波長の光に対しては,ファイバ20から音響光学
素子50への光の入射角が,ブラッグ角からずれることに
なり,回折効率の低下及び光軸ずれが発生し,ファイバ
20からファイバ30への光の結合損失が大幅に増加すると
いう欠点がある。一方,光パルス試験器としては,光フ
ァイバの伝送特性を,実際に伝送路として用いられると
きと同じ波長の光で測定することが望ましく,このた
め,さまざまな波長の光で測定し得る光パルス試験器が
必要となる。
On the other hand, in the conventional acousto-optic switch, since the output sine wave signal is fixed at a single frequency, the light from the fiber 20 to the acousto-optic element 50 can be used for light of a wavelength different from that when the optical system is set. The incident angle of the beam will deviate from the Bragg angle, and the diffraction efficiency will decrease and the optical axis will shift.
The disadvantage is that the coupling loss of light from 20 to fiber 30 is significantly increased. On the other hand, as an optical pulse tester, it is desirable to measure the transmission characteristics of an optical fiber with light of the same wavelength as when it is actually used as a transmission line. A tester is required.

ところが従来の音響光学スイッチにより上記のような光
パルス試験器を構成した場合,所望の波長の光と同数の
音響光学スイッチが必要となり,構成が複雑になるとい
う問題を有していた。
However, when the above-described optical pulse tester is configured by the conventional acousto-optic switch, the acousto-optic switch as many as the light of the desired wavelength is required, and there is a problem that the configuration becomes complicated.

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、さまざまな波長の
光に対しても、回折効率の低下及び光軸のずれの無い音
響光学スイッチを提供することである。
Therefore, in view of the above problems, the present invention provides an acousto-optic switch that does not reduce the diffraction efficiency and shifts of the optical axis even for lights of various wavelengths.

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

本発明によれば,対向して配置された第1及び第2のフ
ァイバと,該第1及び第2のファイバを光学的に結合す
る第1及び第2のレンズと,該第1及び第2のレンズ間
の光軸上に設けられた音響光学素子と,第2のファイバ
から入射して前記音響光学素子内で偏向した光ビームを
受ける第3のレンズ及び第3のファイバと,前記音響光
学素子を出力正弦波周波数fを用いて制御する電気回路
とを含んで構成されており,光学系設定時に使用した光
の波長λoおよび前記電気回路の出力正弦波周波数fo
対し,光学系設定時と異なる波長λの光が前記第2のフ
ァイバから入射した際に,前記電気回路の前記出力正弦
波周波数fを fλ=foλo となるように切替えることにより,前記第2のファイバ
から出射する異なる波長の光に対し光学系の設定を変え
ることなく,前記第2のファイバから前記音響光学素子
への光の入射角を,回折効率が最大となるブラッグ角と
等しくすることを特徴とする音響光学スイッチが得られ
る。その結果,第2のファイバから第3のファイバの光
の結合状態を最適な状態として動作させることができ
る。
According to the present invention, the first and second fibers arranged to face each other, the first and second lenses for optically coupling the first and second fibers, and the first and second fibers An acousto-optic device provided on the optical axis between the lenses, a third lens and a third fiber for receiving a light beam incident from the second fiber and deflected in the acousto-optic device, and the acousto-optic device The optical system is configured to include an electric circuit for controlling the element using the output sine wave frequency f, and the optical system with respect to the wavelength λ o of light used when setting the optical system and the output sine wave frequency f o of the electric circuit. By switching the output sine wave frequency f of the electric circuit so that fλ = f o λ o when light having a wavelength λ different from that at the time of entering from the second fiber, the second fiber Setting of optical system for light of different wavelengths emitted from Without changing the incident angle of the light from said second fiber to said acousto-optic element, an acousto-optic switch is obtained diffraction efficiency is characterized in that equal to the Bragg angle becomes maximum. As a result, it is possible to operate the optical coupling state of the light from the second fiber to the third fiber in an optimum state.

〔実施例〕〔Example〕

以下,本発明について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は,本発明による音響光学スイッチの一実施例を
示す平面図である。第1のファイバ10と第2のファイバ
20とは,第1のレンズである集束性ロッドレンズ41と第
2のレンズである集束性ロッドレンズ42とを介して,光
学的に効率良く結合されている。集束性ロッドレンズ4
1,42間の光軸上にはAs2Se3を用いた音響光学素子50が設
けられている。また,第2のファイバ20から出射し,音
響光学素子50で回折した光は,プリズム70で光路が変え
られ,第3のレンズである集束性ロッドレンズ43を介し
て第3のファイバ30に入射する。音響光学素子50は,フ
ァイバ20から音響光学素子50への波長1.3μmの光の入
射角が電気回路の出力正弦波周波数140MHzに対し,ブラ
ッグ条件を満足するように設定されている。電気回路90
は,内部に140MHz及び117.42MHzの水晶発振器を有して
おり,外部からの信号による出力周波数の切替機能を有
している。また電気回路90は音響光学素子50と同一のケ
ース内に組込まれている。
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the acousto-optic switch according to the present invention. First fiber 10 and second fiber
20 is optically efficiently coupled through a converging rod lens 41 which is a first lens and a converging rod lens 42 which is a second lens. Focusing rod lens 4
An acousto-optic device 50 using As 2 Se 3 is provided on the optical axis between 1, 42. The light emitted from the second fiber 20 and diffracted by the acousto-optic device 50 has its optical path changed by the prism 70 and is incident on the third fiber 30 via the converging rod lens 43 which is the third lens. To do. The acousto-optic device 50 is set so that the incident angle of light having a wavelength of 1.3 μm from the fiber 20 to the acousto-optic device 50 satisfies the Bragg condition with respect to the output sine wave frequency of 140 MHz of the electric circuit. Electric circuit 90
Has a 140MHz and 117.42MHz crystal oscillator inside and has a function to switch the output frequency according to a signal from the outside. Further, the electric circuit 90 is incorporated in the same case as the acousto-optic device 50.

第1図において,波長1.3μm,1.55μmの光に対し,電
気回路90の出力正弦波周波数を140MHz,117.42MHzにそれ
ぞれ切替えることにより,常に, fλ=182(Hz・m) が保たれ,その結果,光学系設定を変えることなく,フ
ァイバ20から音響光学素子50への光の入射角がブラッグ
条件を満足した状態で音響光学スイッチを動作させるこ
とができる。即ち,回折効率の低下及び光軸ずれの無い
最適な結合状態でファイバ20からファイバ30への光路が
つながる。本実施例でのファイバ20からファイバ30への
挿入損失は,波長1.3μm光源使用時2.0dB,波長1.55μ
m光源使用時3.6dBであり,両波長の光に対し良好な挿
入損失が得られた。
In Fig. 1, by switching the output sine wave frequency of the electric circuit 90 to 140MHz and 117.42MHz for light with wavelengths of 1.3μm and 1.55μm, respectively, fλ = 182 (Hz ・ m) is always maintained, and As a result, the acousto-optic switch can be operated in a state where the incident angle of light from the fiber 20 to the acousto-optic element 50 satisfies the Bragg condition without changing the optical system setting. That is, the optical path from the fiber 20 to the fiber 30 is connected in the optimal coupling state without the reduction of the diffraction efficiency and the deviation of the optical axis. The insertion loss from the fiber 20 to the fiber 30 in this embodiment is 2.0 dB when the wavelength 1.3 μm light source is used, and the wavelength 1.55 μ
It was 3.6 dB when using the m light source, and good insertion loss was obtained for both wavelengths of light.

これに対し,従来の音響光学スイッチと同じ,単一周波
数の電気回路を使用した場合,波長1.3μm光源使用時
2.0dB,波長1.55μm光源使用時21dBである。
On the other hand, when using the same single frequency electric circuit as the conventional acousto-optic switch, when using a light source with a wavelength of 1.3 μm
2.0 dB, 21 dB when using a 1.55 μm wavelength light source.

尚,電気回路90の方式としては,本実施例のように一系
統の増幅器に対し,複数の水晶発振器をスイッチングす
る方式の他,VC0(Voltagecontrolled oscilator)を使
用する方式を用いても良い。
As a method of the electric circuit 90, a method of using a VC0 (Voltage controlled oscillator) may be used in addition to a method of switching a plurality of crystal oscillators to an amplifier of one system as in the present embodiment.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように,本発明による音響光学スイッチ
は,使用する光の波長に応じて,音響光学素子を駆動す
る電気回路の出力正弦波周波数を変えることにより,さ
まざまな波長の光に対して常に,光学系を回折効率低下
及び光軸ずれの無い最適な状態で使用でき,使用する光
の波長の違いによる大幅な挿入損失増加が無い。このた
め,本発明による音響光学スイッチを用いれば,複数波
長の光による測定が可能な光パルス試験器を,音響光学
スイッチを増設することなく簡単に構成することができ
る。
As described above, the acousto-optic switch according to the present invention changes the output sine wave frequency of the electric circuit that drives the acousto-optic element in accordance with the wavelength of the light used, so that the acousto-optic switch is always able to detect light of various wavelengths. , The optical system can be used in an optimal state with no reduction in diffraction efficiency and optical axis shift, and there is no significant increase in insertion loss due to the difference in the wavelength of the light used. Therefore, if the acousto-optic switch according to the present invention is used, an optical pulse tester capable of measuring light with a plurality of wavelengths can be easily configured without adding an acousto-optic switch.

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

第1図は本発明の音響光学スイッチの一実施例の概略を
示す平面図,第2図は従来の音響光学スイッチの概略を
示す平面図である。 10……第1のファイバ,20……第2のファイバ,30……第
3のファイバ,41……第1の集束性ロッドレンズ,42……
第2の集束性ロッドレンズ,43……第3の集束性ロッド
レンズ,50……音響光学素子,60……マッチング回路,70
……プリズム,90……電気回路。
FIG. 1 is a plan view showing the outline of an embodiment of the acousto-optic switch of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing the outline of a conventional acousto-optic switch. 10 ... First fiber, 20 ... Second fiber, 30 ... Third fiber, 41 ... First converging rod lens, 42 ...
2nd focusing rod lens, 43 ... 3rd focusing rod lens, 50 ... Acousto-optic element, 60 ... Matching circuit, 70
…… Prism, 90 …… Electric circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】対向して配置された第1及び第2のファイ
バと,該第1及び第2のファイバを光学的に結合する第
1及び第2のレンズと,該第1及び第2のレンズ間に設
けられた音響光学素子と,前記第2のファイバから入射
して前記音響光学素子内で偏向した光ビームを受ける第
3のレンズ及び第3のファイバと,前記音響光学素子を
出力正弦波周波数を用いて制御する電気回路とを含んで
構成され,該電気回路により前記音響光学素子を駆動す
ることにより,前記第2のファイバから前記第1のファ
イバへの光路を,前記第2のファイバから前記第3のフ
ァイバへの光路に切替える音響光学スイッチであって前
記第2のファイバから出射する光の波長に応じて,前記
電気回路の前記出力正弦波周波数を変えることにより,
いずれの波長に対しても前記第2のファイバと前記第3
のファイバとの光学的結合状態を最適にし得ることを特
徴とする音響光学スイッチ。
1. A first and a second fiber which are arranged to face each other, a first and a second lens which optically couple the first and the second fiber, and the first and the second lens. An acousto-optic element provided between the lenses, a third lens and a third fiber for receiving a light beam incident from the second fiber and deflected in the acousto-optic element, and an acousto-optic element that outputs an output sine And an electric circuit that controls using a wave frequency, and by driving the acousto-optic device by the electric circuit, an optical path from the second fiber to the first fiber is formed. An acousto-optic switch for switching an optical path from a fiber to the third fiber, wherein the output sine wave frequency of the electric circuit is changed according to a wavelength of light emitted from the second fiber,
For any wavelength, the second fiber and the third fiber
The acousto-optic switch characterized by being able to optimize the optical coupling state with the fiber.
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JPS62200782A (en) * 1986-02-28 1987-09-04 Anritsu Corp Laser diode device

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