JPS62242921A - 弾性表面波光偏向装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄膜光導波路中を伝搬する光を音響光学効果
によって偏向させる、比較的装置寸法が小さく、偏向角
を大きく出来、かつ効率長幼な、弾性表面波光偏向装置
に関する。

〔従来の技術〕

光偏向装置は、光ディスクのピックアップ、バーコード
リーダなどホトエレクトロニクス機器における光ビーム
を制御するのに必要である。

従来、光偏向装置として、レンズとミラーを用いた機械
式のものが用いられているが、光学系が複雑になシ、ま
た高速動作が困難であるなどの問題点を有している。

上記問題点を解決する方法として、音響光学効果を利用
して１弾性表面波によるブラッグ回折により光を偏向さ
せる方法が知られている。従来の弾性表面波光偏向装置
は、例えば特開昭５７−１３６６３１号公報に開示され
たもののように、効率を大幅に低下させることなく、か
つ光分岐数を多くとる方法として、Ｙ型光分岐導波路を
併用している。この方法によれば、薄膜構造であるため
、従来の機械式に比べ、容易に高速に出来る。しかし、
上記従来の音響光学効果を利用した技術は、Ｙ型分岐導
波路を用いているため、装置寸法が大きくなり、かつ、
電極の駆動回路が複雑であるという問題点があった。

Ｙ型光分岐導波路の損失を小さくするためには、分岐角
度を１度以下にしなければならないことが、アイ・イー
・イー・イー、ジャーナル・オプ・ファンタム・エレク
トロニクス・ボリューム・キュー・イー１４、ナンバー
１１．１９７８、第８６３頁（ＩＥＥＥ、　Ｊｏｕｒｎ
ａｌ　ｏｆ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
、Ｖｏｌ。

ＱＥ−１４１９７８，Ｐ２Ｓ５　）に論じられている。

そのため、ブラッグ角も小さくなってしまい、出力光ビ
ームを分離するためには、基板長さが長くなる。例えば
、出力光ビームの分解能を１ｇとすると、チップサイズ
は５Ｘ１７１ｍｍにもなってしまう。

また、チップサイズを小さくするために、Ｙ分岐導波路
の分岐角度を大きくすると損失が増加してしまい、例え
ば分岐角度を１．５度とすると、損失は約７　ｄＢにも
なってしまう。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記従来の技術の問題点を解決し、小型で損失
が少なく、かつ簡単な駆動回路で光分岐数を多くとれる
、又は偏向角を広くできる弾性表面波光偏向装置を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

問題点を解決するために本発明においては、Ｙ型光分岐
導波路を用いず、少なくとも２組のすだれ状電極により
励振した弾性表面波を用いて音響光学効果による光回折
現象のみを利用することとした。

〔作用〕

本発明装置を第１図に示す。圧電性基板１上に導波層２
及びすだれ状電極３．４を形成する。光ビーム７が入射
すると、弾性表面波５．６により回折を受け、光ビーム
は８，９，１０．１１のように偏向される。以下、第２
図を用いて詳細に説明する。

第２図は第１図に示した弾性表面波光偏向装置の正面図
である。すだれ状電極３．４によって励振された弾性表
面波５．６の波長をλＲＡＷ、入射光ビーム７の波長を
λ工とすると、同一モード間でのブラッグ回折が起こる
条件は次式となる。

即ち、弾性表面波の歪が回折格子となり弾性表面波と入
射光ビームの交叉角をθとすると上記の如くブラッグ回
折現象が起こる。

本発明は、このブラッグ回折を利用したものである。す
だれ状電極３，４共に高周波信号を加えないときは、光
ビームは出力光８となる。

すだれ状電極３に高周波信号を加えると、弾性表面波５
により光ビームは回折され、出力光ビーム１１が得られ
る。更に、すだれ状電極４にも高周波信号を加えると、
弾性表面波６と回折された光ビームもブラッグの条件を
満足しているため、光ビームは再び回折され、出力光９
が得られる。

なお、すだれ状電極４にのみ高周波信号を加えると出力
光ビーム１０が得られることは明らかである。

このように、Ｙ型分岐導波路を用いていないため、本発
明装置は小型であシ、かつ、すだれ状電極の駆動回路も
簡単なスイッチで良い。

次に、更に小型化が図れる弾性表面波光偏向装置を第３
図を用いて説明する。第３図に示すとおり、入射光ビー
ム７に対してブラッグ条件を満足するには、すだれ状電
極３の他にすだれ状電極４ａを図示の如く配置しても良
い。この場合、すだれ状電極３，４ａ共に高周波信号を
加えないときは、出力光ビーム１３が得られ、すだれ状
電極３に高周波信号を加えると回折光ビーム１４が、ま
た、すだれ状電極４ａに高周波信号を加えると回折光ビ
ーム１２が得られる。このとき、偏向角は４θ（度）と
れ、かつ小型に出来る。

〔実施例〕

以下、本発明の第１実施例を第１図により説明する。第
１図はその斜視図である。圧電性基板１はニオブ酸リチ
ウム単結晶を用い、導波層２は、チタンを拡散させて形
成している。更に、膜厚が２００ＯＡのアルミニウム薄
膜を蒸着し、ホトリソグラフ技術によりすだれ状電極３
．４を形成する。

すだれ状電極３，４は電極指ピッチが２．４μｍの正規
型電極であシ、電極中心間を７．８ｆｉ離して形成しで
ある。この基板に、弾性表面波との交叉角θを五７度と
して光ビームを照射する構成としている。チップサイズ
は５Ｘ２５ｍである。すだれ状電極への入力音響パワー
を１１０ｍＷとしたとき、回折効率は９１％となった。

このとき、すだれ状電極３，４への入力をスイッチング
することにより、光信号を直接切り替えられ、回折効率
は最低でも光ビーム９で８３チとなり、低損失である。

なお、スイッチング速度は０．２６μｓである。このよ
うに従来に比べ大幅に小型化し、かつ損失も約０．８　
ｄ　Ｂと非常に小さい光偏向装置を実現できた。

次に、本発明の第２実施例を第６図により説明する。圧
電性基板、導波層およびすだれ状電極の作成は第１実施
例の場合と同じである。すだれ状電極３及び４ａは弾性
表面波伝搬方向を１４度ずらして形成しである。チップ
サイズは３×２０瓢である。すだれ状電極３，４ａへの
入力をスイッチングすることにより光信号を直接切換え
られ、損失は０．４　ｄ　Ｂにできた。

次に、本発明の第３の実施例を第４図を用いて説明する
。この実施例では、第１及び第２実施例におけるすだれ
状電極の代わりに第４図（ａ）〜（ｄ）に示すような電
極を用いる。光ディスクのピックアップでは、ディスク
の偏芯、反射面位置の変動に対して、光ビームの焦点位
置を制御するために光偏向技術が必要であるが、その際
、偏向角を大きくとシ、かつ連続的に変化させることが
必要である。本発明の第１及び第２実施例では、すだれ
状電極として交叉幅およびピッチが一定な正規型電極を
用いているため、ブラッグ条件を満足する範囲が狭く、
上記の用途には、十分な性能を有していない。第４図（
ａ）〜（ｄ）に示すすだれ状電極は、この点に鑑み、す
だれ状電極を広帯域化し、ブラッグ条件を満足する範囲
を拡大し、連続的な偏向を可能にするものである。

偏向角Δθは弾性表面波の周波数変化△ｆに対して次の
関係で表せる。

但し、Ｖは弾性表面波速度である。

このように、偏向角を大きくとるためには弾性表面波の
広帯域化が必要であるが、その際、ブラッグ条件を満足
しなければならない。このため、第４図（ａ）に示すよ
うに、正規型電極を多数個角度を変えて配置するか、又
は、（ｂ）に示すように、除徐に伝搬方向が変化するよ
うにすれば良い。また（ｃ）　、　（ｄ）に示すように
、すだれ状電極の電極指方向に沿って徐々にピッチを変
えても良い。このような電極を第１実施例の電極に代替
した結果、出力光ビーム８から１１まで連続的に変化さ
せることが出来た。偏向角は１４度である。この偏向角
は、従来のすだれ状電極一つの場合でも得られるが、そ
のとき、すだれ状電極は非常に広帯域なものにしなけれ
ばならず、そのため設計が困難であるばかシでなく、損
失も増加してしまっていた。本発明では、すだれ状電極
の帯域が比較的狭くて済むため、損失が増加することな
く、広い偏向角を得ることかで゛きる。また、第２実施
例のすだれ状電極の代わりに第４図に示す電極を用いた
とき、偏向角は１４．８度もとれる。

なお、第１実施例の場合のすだれ状電極を増やすことに
より、分岐数が大きくとれ、また、第１実施例と第２実
施例を組合わせて用いても良いことは明らかである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、弾性表面波による
音響光学効果のみを利用して光ビームを偏向させる為、
装置が大型とならず、簡単な駆動回路で高効率、広偏向
角に出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の斜視図、第２図は第１実
施例の正面図、第３図は本発明の第２実施例の正面図、
第４図（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３実施ＪＱノ 例で用いるすだれ状電極の図である。 １・・・圧電性基板 ２・・・導波層 ３．４．４ａ・・・すだれ状電極 ５　、６　、６ａ・・・弾性表面波 ７・・・入射光ビーム Ｂ、９，１０，１１，１２，１３．１４・・・出力光ビ
ーム。 ３．４１だれ壮を馬９を 第２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に形成した光導波路を伝搬する被導波光表面
   波を、同一基板上に形成したすだれ状電極により励振し
   た弾性表面波によって回折させる弾性表面波光偏向装置
   において、弾性表面波と被導波光表面波がブラッグ角を
   以て交叉するように、上記すだれ状電極を少なくとも２
   組配設したことを特徴とする弾性表面波光偏向装置。 ２、上記少なくとも２組のすだれ状電極を、互いに平行
   な別個の伝搬路を形成するように配設した特許請求の範
   囲第１項記載の弾性表面波光偏向装置。 ３、２組のすだれ状電極を、励振された弾性表面波の伝
   搬路がブラッグ角の２倍の角度を以て交叉するように配
   設した特許請求の範囲第１項記載の弾性表面波光偏向装
   置。 ４、１組のすだれ状電極を分割し、かつ伝搬方向をずら
   して形成した特許請求の範囲第２項または第３項記載の
   弾性表面波光偏向装置。 ５、すだれ状電極を、電極指方向に沿って徐々に屈曲さ
   せ、その弾性表面波伝搬方向を徐々に変化させた特許請
   求の範囲第２項または第３項記載の弾性表面波光偏向装
   置。 ６、すだれ状電極を、電極指方向に沿って徐々に繰り返
   し周期を変化させて配設した特許請求の範囲第２項また
   は第３項記載の弾性表面波光偏向装置。