JPS6010228A - トランスデユ−サ−アレ− - Google Patents

トランスデユ−サ−アレ−

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Publication number
JPS6010228A
JPS6010228A JP11708183A JP11708183A JPS6010228A JP S6010228 A JPS6010228 A JP S6010228A JP 11708183 A JP11708183 A JP 11708183A JP 11708183 A JP11708183 A JP 11708183A JP S6010228 A JPS6010228 A JP S6010228A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
diffraction efficiency
point
light
idt
Prior art date
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Pending
Application number
JP11708183A
Other languages
English (en)
Inventor
Jun Tokumitsu
徳光 純
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP11708183A priority Critical patent/JPS6010228A/ja
Publication of JPS6010228A publication Critical patent/JPS6010228A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】 [技術性!?] 本発明は音響光学(AO)効果を利用した素子の構成要
素として使用されるトランスデユーサ−アレー、特に光
導波型素子に用いられる弾性表面波(SAW)hランス
デューサーアレーに関する。
[従来技術] 光偏向器、スペクトラム−アナライザー、相関器などの
先導波型AO素子の構成要素として用いらえiるトラン
スデューサーとして次第に広帯域のものが要求されるよ
うになっている。広帯域の5AWl・ランスデューサー
を作製する方法は既にいくつか知られている。 その中
でη−いに異なる中心I?、1波数を持つ複数のくし型
トランスデユーサ−(IDT)を導波光に対しそれぞれ
ブラッグ条ヂ1を満足するように異なる傾角にて配置し
てなるマルティプル・ティルテッドー5AWI・ランス
デューサーアレー (MTsアレー)は構成が筒中であ
り、トランスデユーサ−作製後の電気的調整がOf佳で
あるという利点がある。しかし、隣接するID Tの持
つ各々の周波数帯域の交わるクロスオーバー周波数にお
いで各IDTによる回折光間の位相差を補償1.てそれ
らが強め合うように加え合わせおためには通常電気的な
位相檜移器が必要である。
IDTを適切に配置することによってそのような電気的
位相椎移器を不要にする方法がC,S、Tsai:Gu
ided−Wave Acoustoopttc Br
agg Modulatorsfor Wide−Ba
nd Integrated 0ptic GoIIm
unica−tions and Signal Pr
ocessing、IEEE、Trans−actio
ns on C1rcuits and System
s、Vol、GAS−26゜1072−1098 (+
979)あるいは水出願人による特願昭57−2300
80号(昭和57年12月28日出願)明細書に開示さ
れている。しかし、隣接するIDTの配置を決定するた
めにそれらに示されている数式においては各IDTより
励振されるSAWの初期位相を考慮しておらずそのため
にそのような初1すj位相が隣接するIDTで〃いに異
なる場合にはクロスオーバー周波数において高い回折効
率が得られず、トランスデユーサ−アレーの全帯域にわ
たって一様な回折効率を持つようにすることがでSない
という欠点があった。
[本発明の目的] 本発明は」−・記従来例の欠点を除去すべく成されたも
ので、入射光を全周波数帯域にわたって有効に回折する
ことのできる新規なトランスデユーサ−アレーを提供す
ることを目的とする。
[本発明の実施例] 以下に図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
第1図はM’rSアレーを用いた通常の光導波型AO素
子を示す図である。lはTi拡散LiNbO3等の先導
波路、2は光導波路lを伝搬する導波光(入射光)であ
る、3,4,5.6はそれぞれ異なる中心周波数をもち
目つ導波光2に対しそれぞれ異なる傾角をもって配置さ
れたIDTであり。
71−1:SAW、8は5AW7による回折光、9は非
回折光である。尚、第1図はMTSアレーの駆動周波数
がSAWがIDT4からのみ励振されるような周波数で
ある場合について描かれている。IDT4によって励振
された5AW7は入射光2に対1.て移動する凹折格r
として働き、入射光2の一部はブラング回折され回折光
8となり、 一部はそのまま透過し非回折光9となる。
回折光8は非回折光9から分離され、信叶処理、記録等
に用いられる。 第2図はクロスオーバー周波数におけ
る導波光の回折を示す図である。 11.12は互いに
隣接するIDTであり、異なる中心周波数をもつ。13
.14はそれぞれIDTII、12によって励振された
SAWである。15は回折光束中の光線であり入射光束
中の光線16と17の回折光が加え合わさったものであ
る。クロスオーバー周波数においては5AW13,14
の2つのSAWがそれぞれjDTll、l−2から同時
に励振される。 入射光束中の光線16はA点で5AW
13によって回折され、光線17はB点で5AW14に
よって回折されて回折光束の中の−っの光線15となる
光線15は2つの回折光線が加え合わさったものである
ため、光線15の強度を人きくするためには2つの回折
光線の位相が揃っていなければならない。そのためには
、IDTII及び12により励振されるSAWがクロス
オーバー周波数において回−の初期位相を有する場合に
は、以下の2つの条件が満足されればよい。
(1)光線16がA点に到るまでの光路長と光線17が
B点を経てその回折光線がA点に到るまでの光路長との
差が導波光の波長λの整数倍であるこ(2)IDTII
からA点までの距離とIDT12からB点までの距離の
差がクロスオーバー周波数における音波の波長Δ。の整
数倍であること。
ID’r11.12はそれぞれの中心周波数において入
射光に対してブランク条ヂ1を満にするように傾けられ
るので、第2図におけるり、とhずなわちX方向とX方
向のIDTII、12間の距離が定まれば2つのIDT
の配置は定まる。そして、上記2条件を満足するような
り5 とhは既に上記特願昭57−230080号明細
書で述べられているように。
D、= yOsin八〇 へ(m入cos ψ)/ (2sin 20c )+1
n′ Δ、 sinΔ0(1) h=2yosin’ (iΔO/2) +(m入sin ψ) / (2sin 20. )−
m′AT: cosΔ0(2) でめられる。
ここで、 Δθ=0.−〇。
ψ=20゜ −01 m 、 m′は整数 θ工 、02はそれぞれIDTII、12の中心周波数
におけるブラッグ角 Ooはクロスオーバー周波数におけるブラング角 yo、はIDTIIの中心からA点までの距離。
ところで、一般にはIDTを含む駆動電気系の4、+j
性、IDTの形態などから必ずしも2つの5AW13及
び14の初期位相は・致していない。
第3図はMTSアレーの駆動系を示す図である。21は
オシレーター、22はアンプ、23はパワースプリンタ
−124はIDT25,26゜27.28への給電線で
あり、コネクター、ケーブル、マイクロストリップ、ワ
イヤーボンディング線等を含む。オシレーター21は高
周波電気信号を発生する。この信号はアンプ22で増幅
されパワースプリッター23で4分割された後、IDT
25,26,27.28へ印加される。IDT25.2
6,27.28は先に説明したように異なる中心周波数
をもち目つ入射光に対し異なる傾角をもって配置される
。 このような駆動系においでは例えばケーブル長やマ
イクロストリップの長さ等が一般に界なるためにIDT
25.26゜27.28へ印加される高周波信号の位相
がそれぞれ異なる。従って励振されるSAWの初期位相
も一般に一致しないのである。
隣接するIDTのフィンカ一対数が異なる場合のMTS
アレーの 組のIDTを第4図に示す。
3+1i4..5対(r)1イ7ガーを持っIDT、3
2は3対のフィンガーを持つIDTである。フィンカー
列数は電気−if響変換の帯域幅やIDTのインピーダ
ンスに関係し様様なIDT設g+杖によって種種のもの
か作製される。 0点はI DT31のフィンカーの中
心でありフィンカー1.にある。D点はIDT32のフ
ィンガーの中心でありフィンカー間にある。従ってID
T31及びIDT32によって励振されるSAWは駆動
電気系によって生じた位相差がなかったとしてもクロス
オーバー周波数においては初期位相差を持つことになる
以Hの如きSAWの初期位相差を考慮L7た場合には、
隣接するIDTによる2つの回折光が位相が合って強め
合うように加え合わせられるためのIDTの配置は以下
のようにして行えばよい。第2図を参照して、いまID
TIIによって励振される5AW13とIDT12によ
って励振される5AW14がクロスオーバー周波数にお
いて初期位相差φ(SAW14が5AW13より進んで
いるとする)を持つものとする。この位相差を補償する
にはIDT12を5AW14の伝搬方向に沿って(φ/
2)AC後方へ動かしてやれば良い。
5AW13,14の伝搬方向のなす角はΔθであるから
、IDT12の移動によりIDTII。
12間の距離はX方向には(Aeφ/2π)×sinΔ
θ、X方向には−(Δ、φ/ 2 π) XcosΔ0
変化する。従って初期位相差φがあるときのIDTの゛
配置を定めるり、とhは次式で表わされる。
n、=yリ S1n ΔO +(m入CQS ψ) / (、,2sin ’ θC
)+(m′ →−φ/2g)Acs1nΔθ (3)K
”’2ypsin2 (Δ0/2) +(m入sinψ) / (2sin ’ 0C)−c
m′ +φ/2π)Δ、 QO3Δ0(4)(3)、、
(4)式はり。を含んでおり2つの回折光の位相を合わ
せイ)条件は光束全体にわたって満たすことはできない
つ従って光束の中心光線に対してL式を適用するのが望
ましい。(3)、(4)式は一組の#接するIDTの位
置を定めるものであり順次トランスデユーサ−アレー全
体に適用される。
本発明の一実施例を第5図に示す。 41゜42.43
.44はそれぞれ異なる中心周波数及び異なる傾角を持
つフィンガー数4.5対のIDTである。このM’rS
アレーは730MHzの周波数帯域幅をiも、Tlll
7、散Yカ・ントし1Nboz光導波路上に通常のフォ
トリソグラフィーの技術で作られている。光源として空
気中での波長9.8!ipLmの半導体1/−ザーを用
い、TM、モードが使用される。モードインデックスは
2,25と推定される。表1に各IDTの中心周波数ν
、1、中心周波数におけるブラッグ角OL+、フィンガ
ー交差幅Wa、フィンカー線@jを示す。
表I このMTSアレーの駆動゛電気系では隣接するIDTに
よって励振されるSAWの初期位相差φが表2に示す値
はどあることが予想された。
表2 表3にクロスオーバー周波数ν。、θc、m。
ψ、及びSAWの初期位相差φを考慮して(3)、(4
)式で計算JれるI)q、hを示す。
表3 ここで、SAWの音速はZ−伝搬の値3488m/se
cを用い、’l Llは5.2 ff1mとした。また
m′は0としている。
第5図に示した実施例においてはZDTの電極引き出し
線の@Wl及び2つの引き出し線の間の間隔曽Sは50
川−であり、フィンカーの先端と隣のフィンガーのバス
バーとの間11F%Wcjf20gmである。 SAW
の初期位相差φの補iEの影響は隣接するIDTのなす
角Δθが小さいためにり、よりもhに大きく表われてい
る。
tf46図は第5図にポしたMTSアレーを用いて得ら
れる回折効率の周波数特性の概略図である。
IDT41.42,43.44はそれぞれ第6図の破線
51.52.53.54で示される回折効率周波数特性
を持つ。そして、このIDT41゜42.43.44を
ト述の如く適切に配置した場合には実線55で示される
様な回折効率周波数特性を示し、クロスオーバー周波数
で落ち込まない。 このように低周波数側−3dB点を
0.885GHz 、高周波数倒−3dB点を1.41
5GH2とする全帯域幅にわたって回折効率は比較的−
・様である。
尚、IDT41,42,43.44は高周波信号パワ一
対回折効率特性が異なるので印加する高周波信号のパワ
ーはパワースプリッター、減衰′a等で調節することが
望ましい。
以に、SAWの初期位相差φを考慮してり9、hを適切
に定める一方法について述べたが、同様の方法でD’、
、hは更に一般的な条件で定められることが明らかであ
ろう、すなわち、クロスオー/へ一周波数において2つ
の回折光の位相を揃えるための前記の2つの条件は必ず
しも絶対的なものでなく1例えば条件(1)に関して光
路長差が導波光の波長λの整数倍でなくとも条ヂ1(2
)を変えSAWの2つの伝搬路の長さの差をりけスオー
バー周波数における音波の波長Δ。の整数倍とせず2つ
の回折光の位相差を補償するように2つのSAWに位相
差を持たせておけば良い。
従って、2つの回折光が加え合わされる際に位相が揃う
ための条件は(1)及び(2)の条件を適宜変更するこ
とにより数多くの組合わせが可能である。
また、以1.の本発明の説明においては、光導波型AO
素−rを例にとり、光としては導波光、トランスデュー
サーとしてはIDT、超音波としては弾性表面波特にレ
ーレ−波の場合について述べたが本発明は特にこれらの
素子、光、トランスデユーサ−1汗波に限定されるもの
ではなく、類似の手段を用いる場合も同様にその目的が
達成されることは明らかである。
[本発明の効果] 以ヒの如く本発明によればクロスオーバー周波数におい
ても回折効率が落ちず全動作周波数帯域において一様な
回折効率を達成できるトランスデユーサ−アレーが得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図はMTSアレーを用い起光導波型AO素子の概略
図、第2図1:]クロスオーバー周波数における導波光
の回折を示す概略図、第3図はMTSアレーの駆動系を
示すブロック図、第4図はフィンガ一対数の異なる一組
のIDTを示す概略図、婉5図は本発明の一実施例を示
すa略図、第614は″4:、発明の実施例のよって得
られる回折効率特性を示す概略図である。 1・・光4#路、2・−入射光、3,4,5゜6=ID
’r、7−−SAW、8・・回折光、91非回折光、l
 l 、 12・弓DT、13゜14−−8AW、15
@−回折光、16.17−拳λ射光、21−・オンレー
タ−122a+1アンプ、23・・パワースプリッター
、24・・給電線、25.26.27,28拳・IDT
、31.32−−IDT、41,42,43.44・・
IDT、55・・回折効率特性。 第 5 回 周仮数 (MH,り

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光を回折させるための超音波を励振するトラ)・
    スデューサーアレーにおいて、開時に超音波を励振する
    複数のトランスデユーサ−が該超音波による複数の回折
    光が各励振超音波の初期位相差を補償して位相が揃って
    加え合わされるように配置されていることを特徴とする
    、トランスデユーサ−アレー。
JP11708183A 1983-06-30 1983-06-30 トランスデユ−サ−アレ− Pending JPS6010228A (ja)

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JP11708183A JPS6010228A (ja) 1983-06-30 1983-06-30 トランスデユ−サ−アレ−

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JPS6010228A true JPS6010228A (ja) 1985-01-19

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ID=14702917

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JP11708183A Pending JPS6010228A (ja) 1983-06-30 1983-06-30 トランスデユ−サ−アレ−

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JP (1) JPS6010228A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6317428A (ja) * 1986-07-08 1988-01-25 Mitsubishi Electric Corp ブラツグセル

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6317428A (ja) * 1986-07-08 1988-01-25 Mitsubishi Electric Corp ブラツグセル

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