JPH08194197A - 導波路型音響光学素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置全体を小型に保った状態でノイズ光の発
生を抑える。 【構成】 光波を導く光導波路１３，１４，１５と、各
光導波路１３，１４，１５内を伝搬する光波を回折させ
るための表面弾性波を励振させる複数のトランスデュー
サ１６，１７とを備えて構成され、各トランスデューサ
１６，１７が対向して配置されスラブ導波路１５内に一
方から入射する光波を表面弾性波により選択的に回折さ
せる導波路型音響光学素子１１である。入射光波の光軸
と各表面弾性波の中心軸との各交点が、表面弾性波の幅
に対して０．２ないし０．８の比率でずれて構成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光計測や光情報処理等
に、光スイッチ、光変調器、光周波数シフタ等として用
いられる導波路型音響光学素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の導波路型音響光学素子としては図
３に示すようなものがあった。この導波路型音響光学素
子１は、Ｚカットタンタル酸リチウム（ＬＴ）基板２上
にプロトン交換法（ＰＥ）によって、直線部分と曲線部
分とよりなり３次元的に光を閉じ込めるチャンネル導波
路部３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄと、この各チャンネル導波
路部３からの光のビーム幅を拡大もしくは後述するスラ
ブ導波路５からの光波のビーム幅を縮小させるためのテ
ーパ導波路部４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄと、２次元的に光
を閉じ込めるスラブ導波路部５とを備えて構成されてい
る。各チャンネル導波路部３及びテーパ導波路部４は、
入射光用（３Ａ，４Ａ）、透過光用（３Ｂ，４Ｂ）及び
回折光用（３Ｃ，３Ｄ，４Ｃ，４Ｄ）にそれぞれ分けら
れている。制御する光波は波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅ
レーザ光である。チャンネル導波路部３は、この波長６
３３ｎｍのレーザ光に対してシングルモードとなるよう
に幅約４μｍで成形されている。

【０００３】また、コリメートされた光を回折させる表
面弾性波（ＳＡＷ）がスラブ導波路部５の所定位置に励
振されるように、第１及び第２交差指型トランスデュー
サ（ＩＤＴ）６，７が厚さ０．３μｍのＡl 膜で形成さ
れている。さらに、約３００ＭＨｚの表面弾性波が励振
されるように、各交差指型トランスデューサ６，７の電
極の幅及びピッチは２．７５μｍとされている。この場
合、＋１次のブラッグ回折による偏向角は約１．５度で
あり、第１及び第２交差指型トランスデューサ６，７は
＋１次の回折が生じるように互いに逆方向に０．７５度
だけ傾けて設けられている。

【０００４】各交差指型トランスデューサ６，７は互い
に同じ位置で対向して設けられている。即ち、各交差指
型トランスデューサ６，７は、それらによって生じる各
表面弾性波の中心軸と、チャンネル導波路部３Ａ及びテ
ーパ導波路部４Ａからの入射光の光軸との交差点が互い
に一致する位置に設けられている。入射光波は各交差指
型トランスデューサ６，７によって第３及び第４テーパ
導波路部４Ｃ，４Ｄの方向に回折される。

【０００５】このとき、表面弾性波の強度を変化させる
ことによって回折効率を変えると、各回折光の強度変調
を行なうことができる。また、各交差指型トランスデュ
ーサ６，７による表面弾性波の周波数を互いに僅かにず
らしておくことにより、光ヘテロダイン計測等に用いる
光周波数シフタとして利用することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記構成の
導波路型音響光学素子１では、表面弾性波によって＋１
次の強い回折光が生じると共に、−１次の弱い回折光も
僅かに生じてしまう。

【０００７】このため、第３テーパ導波路部４Ｃへ回折
光を入射させると、これと同時に第４テーパ導波路部４
Ｄへは−１次の回折光がノイズ光として入射してしま
う。この結果、強度変調時の消光比が悪化したり、周波
数シフタとして用いる際のクロストークとなってしま
い、好ましくない影響を与えてしまうという問題点があ
る。

【０００８】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであり、全体を小型に保った状態で、ノ
イズ光の発生を抑えることができる導波路型音響光学素
子を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明に係る導波路型音響光学素子は、光波を導く光
導波路と、該光導波路内を伝搬する光波を回折させるた
めの表面弾性波を励振させる複数のトランスデューサと
を備えて構成され、前記各トランスデューサが対向して
配置され前記光導波路内に一方から入射する光波を前記
表面弾性波により選択的に回折させる導波路型音響光学
素子において、入射光波の光軸と前記各表面弾性波の中
心軸との各交点が、表面弾性波の幅に対して０．２ない
し０．８の比率でずれていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】前記発明では、入射光波の中心軸と各表面弾性
波の中心軸との交点が、表面弾性波の幅に対して０．２
ないし０．８の比率でずれているため、一の表面弾性波
による＋１次の回折と他の表面弾性波による−１次の回
折とは互いにずれた位置に発生する。こ結果、ノイズ光
の発生を最小限に抑えることができ、消光比の悪化やク
ロストークの発生を最小限に抑えることができる。これ
により、各交差指型トランスデューサの設置位置を大き
くずらす必要がなくなり、装置全体を小さく維持するこ
とができる。即ち、ノイズ光の発生を効率的に抑えたま
ま、装置を小型に維持できる。

【００１１】なお、０．２はこれよりも小さい比率で各
交差指型トランスデューサを配設するとノイズ光の発生
が大きくなってしまう値で、０．８はこれ以上大きな比
率で各交差指型トランスデューサを配設しても変化が少
ない値でかつ装置を小型に維持できる最大限の数値であ
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照しな
がら詳細に説明する。

【００１３】図１は本実施例の導波路型音響光学素子１
１を示す平面図である。この導波路型音響光学素子１１
の全体構成は、前記従来の導波路型音響光学素子とほぼ
同様である。具体的には、ＬＴ基板１２上にプロトン交
換法によって、チャンネル導波路１３Ａ，１３Ｂ，１３
Ｃ，１３Ｄとテーパ導波路１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１
４Ｄとスラブ導波路１５とを備えて構成されている。各
チャンネル導波路１３及びテーパ導波路１４は、入射光
用（１３Ａ，１４Ａ）、透過光用（１３Ｂ，１４Ｂ）及
び回折光用（１３Ｃ，１３Ｄ，１４Ｃ，１４Ｄ）にそれ
ぞれ分けられている。制御する光波は波長６３３ｎｍの
Ｈｅ−Ｎｅレーザ光である。チャンネル導波路部３は幅
約４μｍで成形されている。各交差指型トランスデュー
サ１６，１７は厚さ０．３μｍのＡl 膜で形成され、電
極の幅及びピッチは２．７５μｍとされている。また、
電極指の交差幅（ＳＡＷの幅）は２ｍｍである。各交差
指型トランスデューサ１６，１７はそれぞれ０．７５度
だけ傾けて設けられている。

【００１４】各交差指型トランスデューサ１６，１７は
互いに表面弾性波の幅（２ｍｍ）に対して０．５の比
率、即ち１ｍｍだけずらして設けられている。

【００１５】以上の構成により、チャンネル導波路１３
Ａ及びテーパ導波路１４Ａを介してスラブ導波路１５内
に入射した光波は、各交差指型トランスデューサ１６，
１７による表面弾性波によって回折光用のテーパ導波路
１４Ｃ，１４Ｄに選択的に回折される。

【００１６】ここで、各交差指型トランスデューサ１
６，１７によるＳＡＷのずれ量とクロストークとの関係
を測定した結果を図２に基づいて説明する。

【００１７】図から分かるように、ＳＡＷの幅に対して
０．２の比率でずらしたときに３０ｄＢ以下となった。
０．８を境にして減少傾向は弱くなっている。このた
め、０．２から０．８の間が最も効率的な数値となる。

【００１８】一方、例えば光ヘテロダイン計測に用いる
場合、光の位相を１／１０００以下の精度で検出するた
めには、クロストークは３０ｄＢ以下に抑えられている
ことが必要である。

【００１９】そして、本実施例では０．５の比率でずれ
ているため、クロストークはおよそ３６ｄＢとなり、必
要とされる仕様を十分に満たすことが可能である。

【００２０】以上により、装置全体を小型に保った状態
のままで、消光比の悪化やクロストーク等のノイズ光の
発生を効率的に抑えることができるようになる。

【００２１】なお、前記実施例では、２つの交差指型ト
ランスデューサ１６，１７を設けた場合を例に説明した
が、３つ以上の交差指型トランスデューサが交互に並べ
られた構成の導波路型音響光学素子でもよい。この場合
も前記同様の作用、効果を奏することができる。

【００２２】また、前記実施例では、チャンネル導波路
１３とスラブ導波路１５との接続にテーパ導波路１４を
用いたが、導波路レンズを用いても前記同様の作用、効
果を奏することができる。

【００２３】基板１２としてはＺカットタンタル酸リチ
ウムを用いたが、他の圧電性材料、例えばニオブ酸リチ
ウム（ＬＮ）等の用いてもよい。さらに、石英基板上
に、ＺｎＯ等のように圧電性を有し光波の伝搬可能な薄
膜を形成した構成でもよい。

【００２４】前記実施例では、制御する光波として、波
長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光を用いたが、波長
１．３μｍや波長１．５５μｍの半導体レーザ光、その
他のレーザ光でも、図２に示す関係を満たせば、前記実
施例同様の効果を奏することができる。

【００２５】さらに、前記実施例では、各交差指型トラ
ンスデューサ１６，１７を互いに表面弾性波の幅（２ｍ
ｍ）に対して０．５の比率でずらして設けたが、０．２
から０．８の間でずらされていれば、前記同様の作用、
効果を奏することができる。

【００２６】

【発明の効果】上記のように、本発明の導波路型音響光
学素子によれば、次のような効果を奏することができ
る。

【００２７】光波の中心軸と各表面弾性波の中心軸との
交点が、表面弾性波の幅に対して０．２ないし０．８の
比率でずれているため、一方の表面弾性波によって生じ
る本来の信号である＋１次の回折光と、他方の表面弾性
波による不要な信号である−１次の回折光の各光軸が互
いにずれているため、本来的に要求されるノイズ光の抑
制を十分に図りながら、装置全体を小さく抑えることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の導波路型音響光学素子を示す平面図で
ある。

【図２】各交差指型トランスデューサによるＳＡＷのず
れ量とクロストークとの関係を測定した結果を示すグラ
フである。

【図３】従来の導波路型音響光学素子を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１１…導波路型音響光学素子、１２…Ｚカットタンタル
酸リチウム基板、１３…チャンネル導波路部、１４…テ
ーパ導波路部、１５…スラブ導波路部、１６，１７…交
差指型トランスデューサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光波を導く光導波路と、該光導波路内を
   伝搬する光波を回折させるための表面弾性波を励振させ
   る複数のトランスデューサとを備えて構成され、前記各
   トランスデューサが対向して配置され前記光導波路内に
   一方から入射する光波を前記表面弾性波により選択的に
   回折させる導波路型音響光学素子において、 入射光波の光軸と前記各表面弾性波の中心軸との各交点
   が、表面弾性波の幅に対して０．２ないし０．８の比率
   でずれていることを特徴とする導波路型音響光学素子。