JPS6258217A - 導波型光・音響スペクトラムアナライザ - 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〕 本発明は導波型光・音響（以下ＡＯという）スペクトラ
ムアナライザに関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

弾性表面波による光の偏向を利用した導波型ＡＯスペク
トラムアナライザは、信号の周波数分析を瞬時に行なう
ものである。

この導波型ＡＯスペクトラムアナライザとは、誘電体基
板またはＳｌ基板表面に形成された平面光導波路を伝搬
するコリメート光を弾性表面波により、光の波長λ９弾
性表面波の励振周波数ｆ。

伝搬速□度Ｖｇ、平面光導波路の屈折率ｎを用いて次式
で決まるプラグ角θＢの２倍の角（２θＢ）で偏向し、
この偏向光を平面レンズで集光しアレイ状の光検出器で
検出するものである。

θ、　＝ｓｉｎ”　（ｆλ／２ｎｖ） すなわち、この偏向角の２θ８は弾性表面波の励振周波
数ｆに比例するため、弾性表面波の励振周波数ｆの差異
により偏向光の集光位置も異なる。

従って、この偏向光の集光位置の差異をアレイ状の光検
出器で検出することにより、弾性表面波に印加された信
号の周波数成分を分析することができる。

この導波型ＡＯスペクトラムアナライザの重要な性能の
１つとしてダイナミックレンジがあるが、このダイナミ
ックレンジの向上が望まれている。

このような導波型ＡＯスペクトラムアナライザの形態は
、　　［ソ１１ティ　才１　ホｔトーオ１ティカル　　
インストｔルｊント　エンジニア−ス（Ｓｏｃｉｅｔｙ
　　ｏｆ　　Ｐｂｏｔｏ、−ｏｐｔｉｃａｌ　　ｌｎｓ
ｔｒｕｍｅｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｓ；５ＰＩＢ）、３
２１巻（１９８２年）１３４〜１４０ページの文献、お
よび予稿集ｒ７ｔ−ス　インターナシｊナル　コンファ
レンス　オン　　インデダレッテイヲＦ　　才１ティク
ス　アンド　才１ティカルファイバ　　コミュニケーシ
ョン（４ｔｈ　　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　　Ｃｏ
ｎｆｅｒｅｎｃｅ　　ｏｎ　　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　
　０ｐｔｉｃｓ　　ａｎｄ　　０ｐｔｉｃａｌＦｉｂｅ
ｒ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）Ｊのテクニカル　ダ
イジェスト（１９８３年）２５８〜２５９ページの文献
等に掲載されており、これらによれば、平面光導波路に
２個の平面レンズを用いるものが主であった。

第３図はこのＡＯスペクトラムアナライザの原理を示す
平面図である。誘電体基板表面、またはＳｌ基板表面等
に設けた平面光導波路１１に、その端面より光源１２か
ら放射された拡がり角を有する光が導波され、拡がり角
を有しながら伝搬する光２４を平面レンズ１３によりコ
リメート光１７に変換する。

このコリメート光１７は、弾性表面波発生用電極１８か
ら発生する弾性表面波１９によって前述の偏向角（２θ
Ｂ）で偏向され、次の平面レンズ１４により集光されア
レイ状光検出器２２で検出される。この時、偏向光２０
ａの強度は弾性表面波１８によるコリメート光１７の偏
向効率で決まり、従って弾性表面波１９によって偏向さ
れない非偏向光２１も残り、非偏向光２１も偏向光２０
ａと同様に平面レンズ１４により集光され出射端面まで
到達する。この非偏向光２１は導波型ＡＯスペク１〜ラ
ムアナライザにとっては必要のないものである。

なお、光源１２は、例えば半導体レーザからなり、平面
光導波路１１は基板がニオブ酸リチウムＬｉＮｂＯ３の
場合は、例えばチタン（’ｒ’＋）を基板表面に熱拡散
して形成し、基板がＳＩの場合には、例えば硫化砒素Ａ
５□ＳＳを堆積して形成する。また、平面レンズ１３．
１４はフレネルレンズ、チャーブグレーティングレンズ
、ジオデシックレンズ等により構成できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような従来の導波型ＡＯスペクトラムアナライザの
ダイナミックレンジは、前述した文献等によれば３０ｄ
Ｂ程度が限度である。このダイナミックレンジを制限す
るものは、平面光導波路１１を伝搬する光から生じる散
乱等による損失である。この損失には、主に伝搬損失と
平面レンズ１３．１４における散乱損失があり、これら
損失をなくすことは困難であるため、アレイ状光検出器
２２の検出信号には前記損失によるノイズ信号も検出さ
れてダイナミックレンジが制限される。また、前記偏向
効率を例えば１０％とすれば、平面レンズ１４で生じる
散乱等による損失の大部分が導波型ＡＯスペクトラムア
ナライザにとっては必要としない非偏向光２１より発生
していることになる。

従って、従来の構造の導波型ＡＯスペクトラムアナライ
ザでは、光源１２から平面光導波路１１に導波された光
の全てが、前記散乱損失を発生しながらアレイ状検出器
２２の設置位置まで到達するので、アレイ状検出器２２
の検出信号には、偏向光２０ａ及び非偏向光２１から発
生する散乱損失を問わず、全ての前記損失によりノイズ
信号も検出されるためダイナミックレンジの向上が困難
である。

本発明の目的は、このような問題点を解決し、導波型Ａ
Ｏスペクトラムアナライザでは必要とし＝６− ない非偏向光を除去し、高いダイナミックレンジを有す
る導波型ＡＯスペクトラムアナライザを提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の導波型光・音響スペクトラムアナライザの構成
は、基板表面に形成された平面光導波路上にそれぞれ設
けられた第１．第２．第３．第４の平面レンズと、弾性
表面波発生電極と、反射鏡とを含む光回路と；前記光導
波路の一端に設けられた光源と；前記光導波路の他端に
設けられたアレイ状光検出器とを備え；前記光源から前
記平面光導波路に入射した光ビームを前記第１の平面レ
ンズで平行光とし、この平行光を前記電極からの表面弾
性波により偏向させ、この偏向光および偏向されない非
偏向光を前記第２の平面レンズで集光してこれら各光を
前記光導波路で空間的に分離し、この分離された偏向光
を前記反射鏡で前記非偏向光と異る方向に反射し、この
反射光あるいは前記分離した偏向光を前記第３の平面レ
ンズで平行光とし、この平行光を前記第４の平面レンズ
で集光し、前記偏向光のシフト量の前記光検出器により
検出して前記表面弾性波の周波数スペクトラムを得るこ
とを特徴とする。

〔実施例〕

次に図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明によるＡＯスペクトラムアナライザの第
１の実施例の平面図である。

基板表面に設けた平面光導波路１１に、その端面より光
源１２から放射された拡がり角を有する光２４が導波さ
れ、平面レンズ１３によりコリメート光１７に変換され
る。この平面光導波路１１は、基板がＬｉＮｂ○、の場
合には、例えばＴＩを基板表面に熱拡散して形成され、
基板がＳ、の場合には、例えばＡＳ２Ｓ３を基板表面に
堆積して形成される。また、平面レンズ１３，１４．１
５はフレネルレンズ、ジオデシックレンズ、チャープグ
レーティングレンズ等から構成できる。

コリメート光１７は、弾性表面波発生用電極１８より発
生する弾性表面波１９により偏向され、偏向光２０ａが
生ずると共に偏向されない非偏向光２１も残る。この非
偏向光２１は導波型ＡＯスペクトラムアナライザにとっ
ては必要のないものであり、前述のように非偏向光２１
から発生する損失により導波型ＡＯスペクトラムアナラ
イザのダイナミックレンジが制限される。

これら偏向光２０ａと非偏向光２１は、平面レンズ１４
によりそれぞれ集光され、平面光導波路１１において空
間的に分離される。この時点で、偏向光２０ａのみを反
射鏡２３により反射させ、その後偏向光２０ｂは平面レ
ンズ１５によりコリメート光に変換され、平面レンズ１
６により集光され、アレイ状光検出器２２で検出される
。従って、拡がり角を有する光２４の伝搬損失と平面レ
ンズ１３で発生する散乱損失および非偏向光２１の伝搬
損失と平面レンズ１４で発生する散乱損失、および偏向
光２０ａの反射鏡２３までの伝搬損失と平面レンズ１４
で発生する散乱損失はアレイ状検出器２２がコリメート
光２１の光軸に面していないためほとんどアレイ状検出
器２２で検出されない。また、平面レンズ１５．１６で
発生する散乱損失は偏向光のみから生じるため、アレイ
状検出器２２上でのノイズ信号が従来構造に比べ大幅に
減少する。例えば、偏向効率を１０％とすれば、ノイズ
信号は１０分の１に減少する。従って、アレイ状検出器
２２で検出するノイズ信号は従来構造に比べ大幅に減少
し、ダイナミックレンジが向上する。

ここで反射鏡２３には、例えば基板表面に形成された平
面光導波路１１にイオンビームエツチング、反応性イオ
ンビームエツチング、または溶液中における化学反応エ
ツチング等により溝を形成し、平面光導波路１１の屈折
率と空気の屈折率の差を利用した光の全反射を用いたも
のや、溝の側面のうち平面光導波路１１が面している側
面にＡ！のような光を反射する薄膜を蒸着等により形成
するものを用いることができる。

第２図は本発明による導波型ＡＯスペクトラムアナライ
ザの第２の実施例の平面図である。平面光導波路１１に
、その端面より光源１２がら放射された拡がり角を有す
る光を導波し、拡がり角を有する光２４は平面レンズ１
３によりコリメート光１７に変換される。このコリメー
ト光１７は弾性表面波発生電極１８から発生する弾性表
面波１９により偏向され、偏向光２０ａを生じると共に
、偏向されない非偏向光２１も残る。この非偏向光２１
は導波型ＡＯスペクトラムアナライザにとっては不必要
でダイナミックレンジを劣化させるノイズ信号の発生源
となる。

偏向光２０ａと非偏向光２１とは平面レンズ１４により
それぞれ集光され、平面光導波路１１において空間的に
分離される。この時点で非偏向光２１のみを吸収領域ま
たは反射鏡３１に入射させ、吸収または反射させる。偏
向光２０ｂは平面レンズ１５によりコリメート光３２に
変換され後、反射鏡２３により反射させ伝搬光軸を変化
され、平面レンズ１６により集光されアレイ状検出器２
２で検出される。

反射鏡２３のシリメート光１７の光軸方向に対する面の
長さは、第１の実施例では、光ビームの集光スポットサ
イズと集光スポットの弾性表面波の周波数変化による移
動距離分を包含する長さに対して、コリメート光３２の
ビーム幅とこのコリメート光３２の弾性表面波の周波数
変化による移動距離分を包含する長さが必要であるため
、第一の実施例に比べ面の大きさは長くなり、第１の実
施例に比べてノイズ信号を除去する効果は劣るが、第１
の実施例と同様にアレイ状検出器２２がコリメート光１
７の光軸に面していないため第１の実施例と同様な効果
が得られ、ノイズ信号は従来構造に比べ減少し、ダイナ
ミックレンジが向上する。

ここで非偏向光２１の吸収領域または反射鏡３１として
は、反射鏡は第１実施例の反射鏡２３と同様のものでよ
く、吸収領域としては、例えば溝に光の吸収材を堆積す
ることにより形成されるものを用いればよい。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように、導波型ＡＯスペクトラ
ムアナライザの検出信号である偏向光の光軸を平面光導
波路上に形成した反射鏡により変化させることにより、
アレイ状検出器に到達するノイズ信号を低減し、高いダ
イナミックレンジを有する導波型ＡＯスペクトラムアナ
ライザを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の第１および第２の実施例の平
面図、第３図は従来の導波型ＡＯスペクトラムアナライ
ザの一例の平面図である。 １１・・・平面光導波路、１２・・・光源、１３．１４
゜１５．１６・・・平面レンズ、１７．３２・・・コリ
メート光、１８・・・弾性表面波発生電極、１９・・・
弾性表面波、２０ａ、２０ｂ・・・偏向光、２１・・・
非偏向光、２２・・・アレイ状検出器、２３・・・反射
鏡、２４・・・拡り角のある光、３１・・・吸収領域ま
たは反射鏡。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板表面に形成された平面光導波路上にそれぞれ設けら
   れた第１、第２、第３、第４の平面レンズと、弾性表面
   波発生電極と、反射鏡とを含む光回路と；前記光導波路
   の一端に設けられた光源と；前記光導波路の他端に設け
   られたアレイ状光検出器とを備え；前記光源から前記平
   面光導波路に入射した光ビームを前記第１の平面レンズ
   で平行光とし、この平行光を前記電極からの表面弾性波
   により偏向させ、この偏向光および偏向されない非偏向
   光を前記第２の平面レンズで集光してこれら各光を前記
   光導波路で空間的に分離し、この分離された偏向光を前
   記反射鏡で前記非偏向光と異る方向に反射し、この反射
   光あるいは前記分離した偏向光を前記第３の平面レンズ
   で平行光とし、この平行光を前記第４の平面レンズで集
   光し、前記偏向光のシフト量を前記光検出器により検出
   して前記表面弾性波の周波数スペクトラムを得ることを
   特徴とする導波型光・音響スペクトラムアナライザ。