JPS61156224A - 弾性表面波発生装置 - Google Patents

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】 発明の背景 この発明は、櫛形電極またはインターディジタル・トラ
ンスデユーサ（以下ＩＤｌ−という）と呼ばれる弾性表
面波（以下ＳＡＷという）の発生装置に関する。

ＳＡＷ発生装置から発生されるＳＡＷと光との相方作用
を利用した装置として、出願人は既に、光コンパレータ
（特開昭５８−１５０９３９．５８−１６２９２９．５
８−１６２９３０）や光パラレル／シリアル変換器（特
開昭５９−３３４２・７）等を提案している。−例とし
て、光パラレル／シリアル変換器について以下に説明し
ておく。

第１図において、音諸光学結晶である二Ａノ酸リチウム
（Ｌ　ｉ　Ｎｂ　Ｏ１＋　）単結晶（１１）の表面にチ
タン（１−ｉ＞を温度約１０００℃ｒ熱拡散することに
より、屈折率が結晶基板（１１）よりも高く厚さが数μ
ｍｗ＋ｍの光導波層（１２）が、光信号の入力側（第１
図左側）の一部を除いて形成されている。この基板（１
１）上の入ノ〕側には、シリアル変換されるべきパラレ
ルの光ディジタル信＠へを光導波層（１２）に入力させ
るための８本の光導波路（１６）が等間隔でかつ平行向
に対してブラック角０だ【プ傾斜している。各光導波路
（１６）の巾をＤ１隣接する光導波路（１６）の中心か
ら中心までの間隔をｌｏとする。

すべての光導波路（１６）について巾りおよび間隔ｌｏ
は等しく設定されている。これらの光導波路（１６）も
、またチタンの熱拡散によって形成されている。

パラレル光信＠Ａはこの実施例では８ピツ１〜の光信号
であり、これらの各光ビツト信号がａ１〜ａ８で・表わ
されＣいる。各光ヒツト信号ａ１〜ａ８はデータ１また
はＯを表わしている。

第１図において、データ１は光信であり実線で、データ
Ｏは光無であり破線でそれぞれ示されている。この光デ
イジタル信号△は、光ファイバ（１８）から光結合器（
１１）を軽−（光導波路（１６）に入力Ｊる。光結合手
段どしては、光フアイバ結合器以外にも、グレーティン
グ、プリズムその他の光結合素子を用いることができる
。

Ｉ　Ｄ　’Ｔ−（＋３）は、信号△の各光ピッ１−信号
をそれぞれ回折さけるパルス状のＳＡＷを発生するもの
であり、光導波層（１２）上において光デイジタル信号
Ａ（８１〜ａ８）の伝搬光路の側方に配置されている。

Ｉ　ｌ）　Ｔはよ（知られているように、互いに平行な
多数の電極とこれらの電極が交互に接続される一対の共
通電極とから構成されている。［ＤＴ（１３）の共通電
極には超音波信号発生器（１９）からパルスｒＩＪＴ−
の超音波電圧パルス信号が印加される。［ＤＴ（１３）
から発生したパルス状のＳＡＷは光信号ａ１〜ａ８の伝
搬光路（こ向って伝搬していく。ＳＡＷの波面は光に対
して回折格子どして作用するので、ＳＡＷの波面に小さ
い角度θで入射する光は、次の条件を満足り′るときに
ＳＡＷによって反射され、その進行方向が２０だ番）変
わる。

ｓｉｎθ−（λ／２）・（１／△） ここで λ；光の波長 △；ＳＡＷの波長 これが、ＳＡＷを利用したブラック回折による光の偏向
である。

ＳＡＷの伝搬速度をＶＳ、ＩＤＴ（１３）の一端から、
光ａ１がＳＡＷににつて偏向される位置（回折点）まで
の距離をｌとする。

スーｒツチ（２０）が時点ｔｏから時間１−だ【フォラ
どされ、ＩＤＴ（１３）からパルス状のＳＡＷが発生し
たのち、時間／　／ＶＳが経過した時点Ｃ光ａ１がまず
回折される。この時点では他の光８２〜ａ８はまだ回折
されずに直進している。

ＳＡＷはパルス状であって、その先端から後端までの長
さは“「・ＶＳである。そして、この長さＴ・ＶＳはＳ
ＡＷが光ａ１と相互作用している間は、他の光８２〜ａ
８、とくにａ２と相互作用しないように定められている
。光ａ１は、ＳＡＷによってほぼ王の時間だ【ノ回折さ
れ、ＳＡＷが通過すると、再び非回折光に戻る。次に、
時点Ｉｏから（／−＋ｉｏ　＞／ＶＳの時間が経過した
ときに、光ａ２がＳＡＷによって、上述の一定時間の間
だけ回折される。このようにして、ＳＡＷによって、ａ
３、ａ４、・・・・・・、ａ８の順に順次回折されてい
く。

グレーティング・レンズ（１４）は、光デイジタル信号
への回折光を集光するものであり、光導波層（１２）上
に形成されている。光導波層（１２）上に設けられる集
光手段どしては、他にジオデシック・レンズやルネブル
グ・レンズなどを用いることかできる。そして、第１図
に示ずように光導波層（１２）上で集光しても、先導波
層（１２）から出力された光を集光するようにしてもよ
い。集光された光は次に光検出器（１５）によって検知
され、電気信号に変換される。検知器〈１５）も光導波
層（１２）上に設けても、先導波層（１２）外に設けて
もどちらでもよい。偏向された光を光信号のまま取出す
場合には、光検知器（１５）の代わりに光結合器が設番
プられる。

上述のように、８ビツトのパラレルな光信号は、その各
ビット信号が一定時間ごとに順次回折されるから、回折
された光は時間的にシリアルな信号となる。これにより
、光パラレル／シリアル変換が達成される。

第２図は、先導波路（１６）の一部および光とＳＡＷと
の相互作用の様子を示している。この図から分かるよう
に、光導波路（１６）から先導波層（１２）に出射した
光が広がることは避けられない。他方、ＳＡＷは平行な
電極をもつＩＤＴ（１３）から発生ずるから、はぼ平行
な波面をらっている。したがって、光導波層（１２）に
出射した光のずべてがＳＡＷとフラッグ回折条件を満足
することはな（、その一部はＳＡＷによつ゛（−回折（
偏向）されずに直進していくのＣ高い偏向すｌ率を得ら
れないという問題がある。偏向された光を鎖線で、直進
する光を破線ぐそれぞれ示づ。

偏向効率か低いど出ツノされる光の強度が小さくなり、
Ｓ／Ｎ比ら恕くなる。また、光増幅の必要も生じるとい
つｌこ問題がある。

第３図は先導波路（１６）の巾りをパラメータとするＳ
ＡＷの［１］Ｌと偏向効率との関係を示しくいる。この
グラフからも分るように、ＳＡＷの中１−を一定とした
場合に、光導波路（１６）の巾が小さくなれば偏向効率
が低下する。これは、先導波路（１６〉のｒｊ＋か狭く
なれば先導波路（１６）から光導波層（１２）に出射す
る光の広がり角が大ぎくなるからと思われる。

偏向効率を高めるためには先導波路（１６）のｒｌＪｌ
）を大きくすればＪ：いか、そうすると先導波路間隔ｌ
ｏが大きくなり、第１図に示すように多数の先導波路を
９ｔべた場合には、光信号の入力部が大型化Ｊ”ること
は避けられず、そうすると−基板−Ｆへの光機能素子の
高集積化、高密度化および高速処理が困難どなる。

発明の概要 この発明は、広がりをもつ光に対しても高い効率で相互
作用するＳＡＷを生成することのできるＳＡＷ発生装置
を提供ザることを目的とする。

この発明によるＳＡＷの発生Ｍ置は、互いに平行な複数
の電極よりなる電極群が複数設（プられ、各電極群の電
極が他の電極群の電極に対して傾きをわら、各電極群の
電極が交互に一対の共通電極に接続されていることを特
徴と１６゜各電極群からそれぞれＳＡＷが発生する。イ
して、各電極群の電極は他の電極群の電極との間で所定
の傾きをもっているから、各電極群から発生したＳＡＷ
はこの傾きに応じてそれぞれ異なる方向に伝播しでいく
。光が広がりをもっており、その各成分がそれぞれ異な
る方向に伝播していくものであっても、これと相互作用
するＳＡＷも一方向ではなく複数の方向に向って伝播し
ていくから、ＳＡＷど相互作用り−る光成分の割合が高
くなり、高い偏向効率が得られる。

したがって、上述の光パラレル／シリアル変換器のよう
に、多数の光導波路（３次元光導波路）とこれらが光結
合りる光導波層（２次元光導波路）とが−基板上に形成
され、各光導波路から光導波層に出射した広がりをもつ
光とＳＡＷを相互作用させるような装置にこの発明を適
用すると、偏向効率が高められるから、出力される光の
強度も高＜Ｓ／Ｎ比が良くなり、また出力光を増幅する
必要もなくなる。さらに、先導波路の１］を狭くするこ
とが可能であり、−基板上への高集積化、高密度化が達
成でき、上述のパラレル／シリアル変換等の高速処理化
も可能となる。

実施例の説明 第４図は、第１図に示された光パラレル／シリアル変換
器の一部をこの発明ににって改良しｌこ状態を示してい
る。すなわら、Ｉ　Ｄ　”ｌ−（１３）に変え（［ＤＴ
’（２０＞が先導波層（１２＞、に（こ形成されでいる
。、　Ｉ　Ｄ　ｌ−（２０）は、たとλば王ｉと△／４
！−祠料としてリフ１〜Ａフ法にＪ、り作製される。

Ｉ　Ｄ　Ｔ　（２（１）は３つの電極群から構成され（
いる。第１の電極群は等間隔はなれかつ互いに平行な複
数の電極（３１）（３２）を含み、これらの電極（３１
）と（３２）が交互に一対の共通電極（２１）と（２２
）にそれぞれ接続されている。電極（３１）と（３２）
の間隔は発生するＳＡＷの波長に関係する。

“　第２の電極群は、互いに平行な複数の電極（４１）
　　（４２）を含み、これらの電極（４１）と（４２）
が同じように交互に一対の共通電極（２１）と（２２）
に接続されている。第３の電極群もまた同様に、豆いに
平行な複数の電極（５１）　　（５２）を含み、これら
の電極（５１）と〈５２）が交互に一対の共通電極（２
１）と（２２）に接続されている。第４図には各電極群
の電極として３個ずつしか図示れていないが、さらに多
くの電極によって各電極群を構成しうるのはいうまでも
ない。

第１の電極群の電極（３１＞　　（３２）と、第２の電
極群の電極（４１）　　（４２）と、第３の電極群の電
極（５１）　　（５２）とはわずかの角度だけ相互に傾
いている。この傾き角は先導波路（１６）から出射され
る光の広がり角に応じで定められる。

共通電極（２１）　　（２２＞間に超音波信号が印加さ
れると各電極群から同時にＳＡＷが発生し、各電極群の
電極に垂直な方向に先導波Ｍ（１２）上を伝播していく
。第４図では、第１の電極群から発生したＳＡＷの一部
が５ＡＷａで、同様に第２、第３の電極群から発生した
ＳＡＷの一部が５ＡＷｂ　、５ＡＷｃでそれぞれ示され
Ｃいる。第１〜第３電極群は相互に傾いているからこれ
らの５ＡＷａ〜５ＡＷＯの伝播方向も３ａ１Ｓ１）、Ｓ
Ｃ′ｃ示されるようにそれぞれわずかに異なる方向をな
っている。

したがって、光導波路（１６）から出射１ノ光導波層（
１２）上を伝播していく光が広がりをもら、各成分が、
Ｑａ　、Ｑｂ　、Ｑｃで示すように、わ　、ずかに異な
る方向に進／ｖでいたとしてｂ、方向Ｏａの光成分は方
向３ａの５ＡＷａとブラッグ回折の条件を満足し、方向
Ｏｂの光成分は方向３　ｂの５ＡＷｂと相互作用し、Ｏ
Ｃ方向に進む光成分はＳＣ方向に進む５ＡＷＯと相互作
用するという風に、多くの光成分がＳＡＷと相互作用し
て回折（偏向）される。したがって、光の偏向効率が高
まる。

【図面の簡単な説明】

第１図は光パラレル／シリアル変換器を示Ｊ斜祝図、第
２図は第１図の一部を拡大して示す平面図、第３図は先
導波路幅をパラメータとするＳＡＷによる光の偏向効率
を示すグラフ、第４図はこの発明の実施例を示す平面図
である。 （２０）・・・Ｉｔ）Ｔ’、　　（２１）　　（２２）
・・・共通電極、（３１）　　（３２）　　（４１）’
　（４２）　　（５１）　　（５２）・・・電極。 以上 特許出願人　　立石電機株式会社 キＵ４す鴇−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いに平行な複数の電極よりなる電極群が複数設けられ
   、各電極群の電極が他の電極群の電極に対して傾きをも
   ち、各電極群の電極が交互に一対の共通電極に接続され
   ている、弾性表面波発生装置。