JPS6010227A - 光導波型素子 - Google Patents

光導波型素子

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Publication number
JPS6010227A
JPS6010227A JP11708283A JP11708283A JPS6010227A JP S6010227 A JPS6010227 A JP S6010227A JP 11708283 A JP11708283 A JP 11708283A JP 11708283 A JP11708283 A JP 11708283A JP S6010227 A JPS6010227 A JP S6010227A
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JP
Japan
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light
lens
idt
diffracted light
point
Prior art date
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Application number
JP11708283A
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English (en)
Inventor
Jun Tokumitsu
徳光 純
Mamoru Miyawaki
守 宮脇
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPS6010227A publication Critical patent/JPS6010227A/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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/29Devices 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
    • G02F1/33Acousto-optical deflection devices
    • G02F1/335Acousto-optical deflection devices having an optical waveguide structure

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は光導波型素子、特に音響光学(AO)効果又は
電気光学(EO)効果等を用いて導波光全偏向せしめる
光導波型素子に関する。
〔従来技術〕
光導波路内金伝搬する導波光に対して、該導波路内に弾
性表面波(SAW) i励振することにょp1導波光を
回折せしめ、回折先金光導波路上に設けたレンズによっ
て集光、結像等せしめる光導波型素子がスペクトラムア
ナライザー、相関器、光偏向器等への応用會目指して開
発されている。こ些に関しては、例えば” Guide
d−Wave AcoustoopticBragg 
Modulators for Wide−Band 
IntegratedOptic Cornmunlc
ations and Signal Process
ing”CeS@Tsai、IFVEE Transa
tions on C3rcuits andSyst
ems、Vol、 C’AS−26,1072−109
8(1979)に記載されている。
光導波路上に作製されるレンズとしてはルネブルグレン
ズ、ジオデシックレンズ、フレネルレンズ等かめるが、
いづれも作製は容易ではなく、原理上殆ど無収差のもの
でも実際に作製された。揚台には大きな画角にわたって
小さなFナンバーで使用されると収差の発生が避けられ
ない。
これらの素子においては、レンズへ入射してくる光は回
折格子や弾性表面波による導波光の回折光であシ、特に
弾性表面波による回折では回折光は弾性表面波全励振す
るためのくし型電極(IDT)に印加される高周波電気
信号に応じて光導波路面内で一定角度範囲内で振れる。
このため、レンズには軸上及び軸外にわたって良好な性
能が請求される。ルネブルグレンズやジオデシックレン
ズは棉波路面に対して垂直な軸のまわりに回転対称の形
状をもち実際に作製されるものでも回転対称性は比較的
容易に達成されるが形状、厚み、屈折率等を設計値+l
fJ V)にコント、ロールすることは困難である。と
ころが筒周波信号の周波数によっては回折光の中心光線
がレンズ中心金通らない。この様な回折光に対してはレ
ンズの作製誤差等のために大きな収差が発生し、例えば
回折光全集光した時に微小なスポットが得られなくなる
第1図は上記の素子の一例である光スペクトラムアナラ
イザーを示すものであり、光ス4クトラムアナライザー
は信号処理用光導波型素子の代表的なものである。1は
基板である。2は光導波路であり、基板1に対して金属
を拡散させたシ基板1に屈折率の託いr* ’を蒸着す
る等して作製される。
3は半纏体レーザーであシ、4は入射導波光である。5
はSAW 6 i励振するためのIDTである。7はコ
リメート用ジオデシックレンズでaj’l 11;j集
光用ジオデシックレンズである。9はSAW 6による
回折光であシ、10は非回折光である。11ばCOD等
の光検出器アレーであり、12は非回折光10に幻する
遮光部材である。
半纏体レーザー3からの光はバットカップリングによっ
て光導波路2内に導がれる。入射導波光4は発散しなが
ら伝搬していき、コリメート用ジオデシックレンズ7に
よって平行光となる。IDT5には解析すべき高周波信
号が11n常は局部発振器からの高周波信号とミキシン
グされた後に印加され5AW6が励振される。5AW6
は動く回折格子とみなすことができ、入射導波光4を印
加高周波信号の周波数によって定まる方向へ回折せしめ
る。
回折光9及び非回折光1oは集光用・ジオデシックレン
ズ8によって基板1の端面に集光せしめられる。非回折
光1oは遮光部材゛12によって遮光される。あるいけ
、ここに光検出器がilf+:かれることもある。回折
光9が淳ζ板1のψHa而上面作るスポットの位置は回
折角に1対1に対応し、従って解析すべき高周波1d号
の周波数に1約1に対応する。
基板1の端面には光検出器アレー11が接着されており
、これにょシ回折尤9のス、JPット位置が検出される
ので解析すべき高周波1画号の)自波数が分る。唸た、
5AW6による入射導波光4の回折の回折効率はSAW
のパワーに唸は比例するので、光検出器アレ−110出
カ強度から高周波信号の・やワーも副寛できる。
第2図は第1図の光回折部と集光部の詳細図である。9
−1.9−2及び9−3はそれぞれIDT5に印加され
る異なる周波数の高周波信号に対応した回折光である。
また、A点は集光用ジオデシックレンズ8の中心である
。ID’r 5 &よティルテッドフイ7 ff −チ
ャー7’ SAW IDTと呼ばれるトランスデユーザ
ーであり、全周波数・1()域にわたってSAW葡励振
する。従って、IDT5によって励振された5AW6は
、高周波1g−号の周波数によらず、入射導波光4と殆
ど同じ位置で相互作用する。
実線で示される回折光9−2の場合は、その光束の中心
光線が集光用ジオデシックレンズ8の中心A点を通過す
るのでレンズの作製誤差が多少あってもその影響は小さ
く微小なスポットが得られる。しかし、点線で示される
回折光9−1あるいは破線で示される回折光9−3の場
合には、光束の中心光線がA点を通らず光束の多くの部
分がレンズ周辺部を通過するためにレンズ・の作製誤差
の影響を大きく受け微小なス’l’yトが得られない。
以上の如く、従来の光回折を利用した光導波型素子では
全回折光が発散するのでその検出に当シ広い回折角の範
囲1フたって高い性能をもっことは困難であり要求され
ている精度を満足ぜしめることはできない。
〔本発明の目的〕
本発明は上記従来技術の有する欠点を除去すべくなされ
たものであシ、全回折光をはは一点に収束せしめること
によりその検出に当り広い回折角範囲にわたって十分な
性能ケもっ光導波型素子を提供することを目的とする。
〔本発明の実施例〕
以下、図面に基き本発明の詳細な説明する。
本発明の原理金示す第3図において、簡単のために、入
射導波光及び回折光は中心光線で表ゎされ、SAWは伝
搬°方−向に平行で音束の中心全通る直線で表わされて
いる。2()は入射導波光である。
21.22.23及び24はIDTであり、各IDTは
異なる中心周波数をもち且つ入射導波光に対し異なる傾
角をもって光導波路(図示せず)上に作製されている。
25,26,27及び28はそれぞれIDT 21 、
22 、23及び24にょシ励振されるSAWであシ、
29,30.31及び32(r:iそれぞれ5AW25
,26,27及び28による入射導波光20の回折光で
ある。33!l−i:ジオデシックレンズ又はルネブル
グレンズ宿・の光導波路上に作製されたレンズでありB
Aはレンズ33の中心である。C,D、E及び2点はそ
れぞれ入射曽、波光2゜と5AW25,26.27及び
28が交差する点であシ、そこで光回折が行われる。こ
の様な光回折を行う部分と回折光の波面変換を行うレン
ズとの組合せは、スペクトラムアナライザー、相臓器、
光偏向器等の多くの光導波型集子に共通のものである。
IDT 21は全IDTのうちで一番低い中心周波数音
もち、その中心周波数において入射導波光20に対して
5AW25がブラッグ条件全満足する様に傾けられてい
る。SAW 25は入射導波光20と0点で交差し回折
光29が生ずる。IDT 21の中心周波数は低いため
に回折角は小さい。IDT 21 tr′i回折光29
の中心光線がレンズ33の中心B点ゲはぼ通る様に配置
されている。IDT 22は2番目に低い中心周波数を
もち、その中心周波数において入射導波光20に対して
5AW26がブラッグ条件を満足する様に傾けられてい
る。5AW26は入射導波)YloとI)点で交差し回
折光30が生ずる。
IDT 22の中心周波数はII)T 21の中心周波
数よシ高いために回折角もよ、り大きい。IDT 22
は回折光30の中心光線がはl’f、 B点を曲る様に
配置されておシ、このためD点(rat c点よりレン
ズ33の近くに位置する。同様にして更に高い中心周波
数をもつIDT 23及び全IDTのうちで最も高い中
心周波数音もつIDT 24がいづれもその回折光31
及び32の中心光線がほぼB点k i!V]る様に配置
されている。このため、B点はD点より更に2点はB点
よす更にレンズ33の近くに位置する。
この様にして、回折光29,30.31及び32の中心
光線を全てレンズ33の中心B点にほぼ通すことにより
、IDTの全動作周波数帯域にわたってレンズ33通過
後の回折光はレンズ作製誤差の影#を殆ど受けず所望の
/待住金得ることがでさる0 本発明の一実施例である光偏向器を示す第4図において
、41は基板でありYカットのLiNbO3である。4
2は光導波路であシ、基板41にTI全約200X蒸着
し約1000℃で熱拡散することによって作製される。
43は半導体レーザー光でありプリズムカゾター44を
介して光導波路42内に導かれ導波光45となる。半導
体レーザー光の波長は0.83μmであり、プリズムカ
ノター44としてはTlO2製のものを使用した。46
.47.48及び49はそれぞれ異なる中心周波数と異
なる傾角をもつIDTであシ、50はSAWである。5
1はルネプルグレンズであシ、52は非回折光であり、
53は回折光であり、54は回折光53の走査方向を示
し、55は光検出器である。
IDT 46 、47 、48及び49はAtを電極材
として通常のフォ) IJソゲラフイーの技術で作製さ
れておシ、第3図に関し説明した様に、回折角の大きい
よシ高い中心周波数をもつIDTはどルネブルグレンズ
51に近い側に配置されている。SAWはIDT 46
 、47 、48及び49によって励振され導波光45
を回折せしめる。非回折光52及び回折光53はルネブ
ルグレンズ51によって集光され、基板41の端面にス
ポットを結ぶ。IDT46゜47.48及び49に時間
に対してリニアーに周波数の変化する高周波信号を印加
すると1IJ1折光53の作るスポットは基板41の端
面で走査方向54の方向に連続的に走査される。例えば
、ここに光記録媒体装置けば半導体レーザー光43をオ
ン・オフし変調することによって信号の高密度記録を行
うことができる。第4図においてはIDT、H(のみか
ら5AW50が励振されている。非回折光52は光検出
器55によって検出され、その信号全半導体レーザー光
43の強度にフィードバックすることによって回折光5
30強度を常にほぼ一定に保つことができる。
ルネブルグレンズ51にt、、第5図に断面図が示され
る様に、基板41上の光導波路42上にNb2O5全ス
・ぐツタ−で被着することにより作製された。焦点距離
40+++mのレンズとなる様に、スAツタ−の際に光
導波路42の上方にNC加工のマスクを置き直径12覇
、中心厚082μmのルネブルグレンズ51を作製した
。Nb2O5のMl折率が設計値よシ0.01高<2.
41となったため、最良像面はルネブルグレンズ51よ
り37.73mmのlfA離になった。基板41の屈折
率は2.25でTMoモード金用金工モードインデック
スは2.255と推定される。
IDTの形状の詳細は第6図に示す如くである。
ここで、G、H,I及び5点はそれぞれIDT 46 
47.48及び49の中心である。。このIDTアレー
け0.685 GHzから1.415 GHzまでの7
30 Ml(zのSAW周波数帯域幅をもち半導体レー
ザー光43を空き中で約9度の角度差をもって偏向せし
める。
L i Nb03のX軸と同一方向であシ、導波光45
の伝搬方向とほぼ一致している。y軸はLiNbO3の
2軸と同一方向であシ、SAφ5oの伝搬方向とほぼ一
致している。(x、y)座標の原点はルネブルグレンズ
51の中心に置かれているものとする。表1にIDT 
46 、、47 、48及び49の中心周波数νo1中
心周波数におけるブラッグ角θ、X軸に対する傾角φ、
フィンガー交差幅w1 フィンガー線11鴨t1各II
)Tの中心(G、f(、I及び5点)の座椋(xc・y
c)を示す。
IDT46,47.48及び49け全動作周波数帯域の
中心周波数1.05 GHzにおいて回折光の中心光線
が完全にルネブルグレンズ51の中心を通る様な配置に
なっている。また、各IDTの相対的位置は、同時出願
の特許願「トランスデユーザーアレー」の明細書におい
て開示されている如く、クロスオーバー周波数で回折効
率の低下がない様になっている。また、IDT 49か
ら励振されるSAWの中心線と導波光45の中心光線と
の交点から5点までの距離は5.0欄である。
導波光45の光束幅が4.5 mの場合の第4図の光偏
向器の性能につき以下に述べる。
IDTアレーに異なる高周波信号が印加されて異なる周
波数のSAWが励振される場合の回折光とレンズとの幾
何学的関係を第7図に示す。56゜57.58.59及
び60はそれぞれ異なる周波数のSAWに対する回折光
の中心光線であり、SAw同波同波数回折光のX軸とな
す角ψ(X軸より反時計回D’に十にとる)を表2に示
す。
表 2 に、、L、M及びN点はそれぞれ回折光の中心光線56
.57.59及び6oあるいはルネブルグレンズ51へ
の入射後はその延長線がx n+lt+と交わる点であ
る。SAW周波数1.05 GT(y、のときの回折光
の中心光線58はX軸と一致する。K、 L、M及びN
点のX座標を表3に示す。
表 3 4エ図に示したテイルデッドフィンガーチャープSAW
 IDT を第4図のIDT 49の位置に配置した揚
台には全動作周波数帯域において回折光の中心光線は殆
どX =−9mmでX軸と交差1′るので、上記表3全
参照すれば第4図に関し説明した上記実施例においては
回折光がルネブルグレンズ51のより中心近くを通るこ
とが分る。
回折光を集光して得られるスポットの強度分布を第8図
(a)及び(b)に示す。6エ及び62けそれぞれSA
W周波数が1.05 GHz及び1.415 GHzの
ときのスポットの強度分布である。先に述べた様にSA
W周波数が1.05 GHzのときは回折光の中心光、
r更53がルネプルグレンズ51の中心を通るので、1
/ンズ51の屈折率が作製誤差で0.01高くなったけ
れどもに社8図(8)で示される如く回折限界近いスポ
ット径4.5μm(強度1/e)が得られる。”まだ、
動作周波数帯域の上限であるSAW周波数1.415G
H,zの場合も回折光の中心光線60は比較的ルネブル
グレンズ51の中心近くを通るので、第8図(b)で示
される如くスポット径4.9μm(強度1/e)が得ら
れる。同様に、他のSAW周波数においても微小なスポ
ットが得られる。
本発明の他の実施例全示す第9図において、71は光導
波路であ、9.72N−人、射導波光であり、73.7
4及び75 FiIDTであシ、76.77及び78は
それぞれIDT73.74及び75による回折光である
。79はルネブルグレンズであシ、0点はその中心であ
る。so、si及び82は光ファイバーである。光導波
路71はYカットLiNb0.にTiを熱拡散すること
によって作製されており、入射導波光72は光導波路7
1中を伝搬する。第9図においては簡単のために入射導
波光及び回折光は中心光線で表わされている。
IDT 73 、74及び75に直流電圧全印加すると
電気光学効果によって電極下の光導波路内に位相格子が
生じ、これにより入射導波光72が回折される。IDT
 73 、74及び75はそれぞれ異〜なる電極ピッチ
と傾角をもち、傾角は当該IDTにより生ぜしめられる
位置格子により入射導波光72が回折せしめられる様に
ブラッグ条件全満足する如くに定められている。IDT
 73に直流電圧が印加されると回折光76が生ずる。
IDT 73の1E極ピツチは全IDTのうちで最も大
きいので、回折光76は最も小さな角度回折せしめられ
ている。
IDT 73 Fi回折光76の中心光線がルネブルグ
レンズ79の中心であるO点ヲ11は通る様に配置され
ている。レンズ79を通過した回折光76は光導波路7
1の端面に集光され光フアイバー80内に導かれる。I
DT 74に直流電圧が印加されると回折光77が生ず
る。IDT 74の電極ピッチはIDT 73よシも小
さいので、回折光77は回折光76よシも大きな角度回
折せしめられている。
IDT 74も回折光77の中心光線がルネブルグレン
ズ79の中心O点全はぼ通る様に配置されている。従っ
て、IDT74はIDT 73よりもレンズ79の近く
に位置する。レンズ79全通過した回折光77は集光さ
れて光フアイバー81内に導かれる。同様にして、全I
DTのうちで最も小さい電極ピッチ全有するIDT 7
5は、回折光78がレンズ79の中心0点をほぼ通る様
に、IDT 74よシも更にレンズ79の近くに配置さ
れている。回折光78はレンズ79通過後集光されて光
フアイバー82内に導かれる。尚、IDT 73 、7
4及び75と光導波路71との間には、電極金属による
入射導波光72の吸収を防止するため5IO2等のバッ
ファ層を設けるのが望ましい。
上記の第9図に関し示された光導波型素子は、電圧を印
加するIDT’57選ぶことによって入射導波光72f
:異なる光ファイバーに振り分けるマルチプレクサ−と
しての機能金有する。この素子においては電気光学効果
を利用しているため5AWi用いた先述の素子に比較し
て偏向点数が少ないが、5AWO伝搬時間が不要である
のでアクセスタイムが大幅に減少し高速動作が可能とな
る。この素子においては光フアイバー内に回折光を導け
ばよいため、ルネブルグレンズ79が光導波路71の端
面に作るスポットは先述の素子におけるtlど微小なも
のは要求されないが、回折光76.77及び78の中心
光線が0点をほぼ通ることがみければルネブルグレンズ
79の作製公差を厳しくしないと光ファイバー80.8
1及び82に効率良く光が導かれない。第9図に示され
た素子においてはIDT73,74及び75とルネブル
グレンズ79が、回折光76.77及び78がいづれも
。点をほぼ通る様に配置されているため、ルネブルグレ
ンズ79の形状及び屈折率等の公差を比較的ゆるくとっ
ても十分な性能が得られる。
以上の実施例の説明においては、レンズとして主として
ルネブルグレングを用いて説明したがジオデシックレン
ズ等の他の光導波路レンズを用いた場合も同様である。
また、導波光全偏向せしめる手段としてはSAWによる
場合と電気光学効果を用いた回折格1子による場合とに
ついて説明したが、もちろん電気光学効果金用いた内部
全反射やゾリズムによる屈折等の適宜の手段音用いた場
合も同様である。
実施例の説明においては光導波路上にレンズを備えた素
子に関し述べたが、光導波路外にレンズがある場合も同
様な効果が得られる。即ち、回折光の回折角がいかなる
場合にも外部レンズの入射瞳の中心全回折光の中心光線
がほぼ通る様にすることができ、これによシ収差が少な
く良好な光学性能が得られる。
以上、本発明素子として集光用レンズを有するものにつ
き説明したが、集光用レンズ全有せず、たとえば偏向光
を直接検出手段に導くものであっても、全回折光の中心
光線を検出位置においてほぼ1点を通る様にすることに
より検出手段の配置及び検出方法につき種々の利点が生
じ、本発明にはこの様な素子も包含される。
〔本発明の効果〕
以上の如く、本発明によれば複数の偏向光がほぼ一点金
通る様に複数の光偏向手段全配置したので、その検出に
当シ光学的に良好な性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の光ス啄りトラムアナライザーの斜視図で
あり、第2図はその光回折部と集光部の詳細図である。 第3図は本発明の原理図であり、第4図は本発明の実が
q例を示す斜視図であシ、第5図はルネプルグレンズの
断面図であり、第6図はII)Tアレーの詳細図であり
、第7図は回折光とルネグルグレンズの幾何学的関係を
示す詳細図である。第8図はスポットの強度分布を示す
グラフである。第9図は本発明の他の実施例を示す概略
図で条る。 l二基板、2:光導波路、3:半導体レーザー、4:入
射導波光、5 : IDT、 6 : SAW、7 :
コリメート用ジオデシックレンズ、8:集光用ジオデシ
ックレンズ、9:回折光、10:非回折光、11:光検
出器アレー、12:遮光部材、20:入射導波光、21
,22F23,24:IDT、25゜26.27,28
:SAW、29,30,31 。 32:回折光、33: ンズ、41:基板、42:光導
波路、43:半導体レーザー光、44:プリズムカゾタ
ー、45:導波光、46,47゜48.49: IDT
−、5o:shw、51 :ルネブルグレンズ、52:
非回折光、53:回折光、55:光検出器% 56,5
7,58,59,60:回折光、71:光導波路、72
:入射導波光、73゜74F75:IDT、76.77
.78:回折光、79:ルネプルグレンズ、801B1
,82:光ファイバー。 第 7 図 竿 8m t邑MIJスt&I41J 対jトイプL)lal し
:1.05GHz (b)し=1.415GH2

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光導波路と該光導波路を伝搬する光を偏向せしめ
    る複数の手段とを有し、該複数の光偏向手段が各光偏向
    手段によシ偏向された光束の中心光線がほぼ一点を通る
    様に配置せしめられていることを特徴とする、光導波型
    素子。
JP11708283A 1983-06-30 1983-06-30 光導波型素子 Pending JPS6010227A (ja)

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JPS6010227A true JPS6010227A (ja) 1985-01-19

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ID=14702942

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11708283A Pending JPS6010227A (ja) 1983-06-30 1983-06-30 光導波型素子

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JP (1) JPS6010227A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07269719A (ja) * 1993-12-06 1995-10-20 Adams Gmbh & Co Armaturen Kg 周縁溶接積層体を有するシールリングを備えた弁

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07269719A (ja) * 1993-12-06 1995-10-20 Adams Gmbh & Co Armaturen Kg 周縁溶接積層体を有するシールリングを備えた弁

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