JP2770773B2 - 音響光学フィルタ - Google Patents
音響光学フィルタInfo
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- JP2770773B2 JP2770773B2 JP7063540A JP6354095A JP2770773B2 JP 2770773 B2 JP2770773 B2 JP 2770773B2 JP 7063540 A JP7063540 A JP 7063540A JP 6354095 A JP6354095 A JP 6354095A JP 2770773 B2 JP2770773 B2 JP 2770773B2
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- surface acoustic
- acoustic wave
- optical waveguide
- polarized light
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/01—Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/11—Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves
- G02F1/125—Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves in an optical waveguide structure
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は音響光学フィルタに関
し、特にコリニア結合による音響光学効果を用いて光波
長フィルタとして構成した音響光学フィルタに関する。
し、特にコリニア結合による音響光学効果を用いて光波
長フィルタとして構成した音響光学フィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】音響光学フィルタは、弾性表面波と光波
の相互作用を利用するものであり、こような音響光学効
果を用いた光波長フィルタは、高速な造作、同調可変幅
が大きく、選択チャネル数を多くとれる、複数波長を同
時に選択できる等の特徴がある。しかしながら、従来の
この種のフィルタでは、結合係数が一様であるために、
サイドローブ抑圧比は理論的に−9dBになり、これ以
上の低サイドローブ化を得ることは困難である。
の相互作用を利用するものであり、こような音響光学効
果を用いた光波長フィルタは、高速な造作、同調可変幅
が大きく、選択チャネル数を多くとれる、複数波長を同
時に選択できる等の特徴がある。しかしながら、従来の
この種のフィルタでは、結合係数が一様であるために、
サイドローブ抑圧比は理論的に−9dBになり、これ以
上の低サイドローブ化を得ることは困難である。
【0003】このため、従来では低サイドローブ化を図
ったフィルタが提案されており、例えば図4はエレクト
ロニクス・レター(ELECTRONICS LETT
ERS)第25巻6号398〜399頁、1989年よ
り引用した光波長フィルタの例である。この光波長フィ
ルタは、ニオブ酸リチウム基板21の表面にチタン拡散
光導波路22が形成されており、かつこの基板21に装
荷された弾性表面波励振電極23aによって励振された
弾性表面波によって音波吸収体25a,25bの間の前
記チタン拡散光導波路22上の相互作用領域24aに周
期的な屈折率変化が発生する。
ったフィルタが提案されており、例えば図4はエレクト
ロニクス・レター(ELECTRONICS LETT
ERS)第25巻6号398〜399頁、1989年よ
り引用した光波長フィルタの例である。この光波長フィ
ルタは、ニオブ酸リチウム基板21の表面にチタン拡散
光導波路22が形成されており、かつこの基板21に装
荷された弾性表面波励振電極23aによって励振された
弾性表面波によって音波吸収体25a,25bの間の前
記チタン拡散光導波路22上の相互作用領域24aに周
期的な屈折率変化が発生する。
【0004】このため、前記光導波路22の入力端で励
振された、基板に対して水平な電界成分を有する直線偏
光(TE偏光)の中で、光導波路22の周期的な屈折率
変化により位相整合条件が満たされる特定の光波長のT
E偏光が、基板に対して垂直な電界成分を有する直線偏
光(TM偏光)に変換される。また、基板21上の中央
付近に設置されたZカットのニオブ酸リチウムウェハ片
によるTM偏光検光素子26によりTM偏光は透過さ
れ、TE偏光は放射されて特定波長の選択が行われる。
そして、第2の表面波励振電極23b、音波吸収体25
c,25d、相互作用領域24bによって同様にして再
び特定のTM偏光がTE偏光に変換される。
振された、基板に対して水平な電界成分を有する直線偏
光(TE偏光)の中で、光導波路22の周期的な屈折率
変化により位相整合条件が満たされる特定の光波長のT
E偏光が、基板に対して垂直な電界成分を有する直線偏
光(TM偏光)に変換される。また、基板21上の中央
付近に設置されたZカットのニオブ酸リチウムウェハ片
によるTM偏光検光素子26によりTM偏光は透過さ
れ、TE偏光は放射されて特定波長の選択が行われる。
そして、第2の表面波励振電極23b、音波吸収体25
c,25d、相互作用領域24bによって同様にして再
び特定のTM偏光がTE偏光に変換される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、図4の構
成では2段階の偏光変換によってフィルタ特性における
サイドローブの低減を図っているが、それでも十分満足
できる低サイドローブ化の効果を得ることは困難であ
る。また、低サイドローブ化を図るために、2つのTE
/TM偏光変換素子をタンデムに接続しているため、素
子の大型化を生じ、かつ消費電力が増加するという問題
がある。
成では2段階の偏光変換によってフィルタ特性における
サイドローブの低減を図っているが、それでも十分満足
できる低サイドローブ化の効果を得ることは困難であ
る。また、低サイドローブ化を図るために、2つのTE
/TM偏光変換素子をタンデムに接続しているため、素
子の大型化を生じ、かつ消費電力が増加するという問題
がある。
【0006】
【発明の目的】本発明の目的は、素子の大型化や消費電
力の増加を生じることなく低サイドローブ化を実現した
光波長フィルタ等の音響光学フィルタを提供することに
ある。
力の増加を生じることなく低サイドローブ化を実現した
光波長フィルタ等の音響光学フィルタを提供することに
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の音響光学フィル
タは、基板上に形成されたチャネル型光導波路の入力端
で励起された単一直線偏光のうち特定の波長成分のみを
直交する直線偏光に変換するための弾性表面波を発生す
る弾性表面波励振電極を、光導波路の長さ方向の中央付
近に配設するとともに、弾性表面波と偏光との相互作用
領域に沿って半導体層が設けられ、この半導体層の面抵
抗値を制御して前記弾性表面波の伝搬損失が光導波路の
長さ方向に変化されるように構成する。
タは、基板上に形成されたチャネル型光導波路の入力端
で励起された単一直線偏光のうち特定の波長成分のみを
直交する直線偏光に変換するための弾性表面波を発生す
る弾性表面波励振電極を、光導波路の長さ方向の中央付
近に配設するとともに、弾性表面波と偏光との相互作用
領域に沿って半導体層が設けられ、この半導体層の面抵
抗値を制御して前記弾性表面波の伝搬損失が光導波路の
長さ方向に変化されるように構成する。
【0008】ここで、前記伝搬損失により、弾性表面波
の伝搬損失に伴う光導波路に対する光波と弾性表面波の
結合係数が、弾性表面波励振電極を中心とする山なりの
分布を有するように構成する。
の伝搬損失に伴う光導波路に対する光波と弾性表面波の
結合係数が、弾性表面波励振電極を中心とする山なりの
分布を有するように構成する。
【0009】
【作用】光導波路の長さ方向の中央付近に設けた弾性表
面波励振電極の両方向に発生する弾性表面波を、光導波
路の長さ方向にその伝搬損失値が変化されるように形成
した相互作用領域に伝搬させることで、光波の伝搬方向
に対して弾性表面波の強度分布を発生させ、弾性表面波
と光波に適切な重み付けをもつ結合を行わせ、これによ
り低サイドローブレベルを実現する。
面波励振電極の両方向に発生する弾性表面波を、光導波
路の長さ方向にその伝搬損失値が変化されるように形成
した相互作用領域に伝搬させることで、光波の伝搬方向
に対して弾性表面波の強度分布を発生させ、弾性表面波
と光波に適切な重み付けをもつ結合を行わせ、これによ
り低サイドローブレベルを実現する。
【0010】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明を光波長フィルタとして構成した実
施例の平面図である。XカットY軸伝搬ニオブ酸リウチ
ム(LiNbO3 )基板11の表面に、一端部から他端
部にわたってチタン拡散光導波路12が設けられる。こ
の光導波路12は、例えば、幅6〜10μm、膜厚60
0〜1400Åのチタンストライプを形成し、950〜
1100℃で熱拡散を行って単一モードチタン拡散光導
波路12を形成する。
する。図1は本発明を光波長フィルタとして構成した実
施例の平面図である。XカットY軸伝搬ニオブ酸リウチ
ム(LiNbO3 )基板11の表面に、一端部から他端
部にわたってチタン拡散光導波路12が設けられる。こ
の光導波路12は、例えば、幅6〜10μm、膜厚60
0〜1400Åのチタンストライプを形成し、950〜
1100℃で熱拡散を行って単一モードチタン拡散光導
波路12を形成する。
【0011】また、この光導波路12の中央を含む所要
の領域の基板11の表面上には、弾性表面波と導波光と
の相互作用領域14が設けられる。この相互作用領域1
4は、例えば、非常に薄いシリコンのような半導体薄膜
により形成しており、例えば、0.1μm以下の厚さの
シリコン薄膜を前記光導波路の所要領域上に被せ、10
0〜300℃の間の所定の温度で0.5〜2時間程度の
アニール処理を行うことで形成できる。
の領域の基板11の表面上には、弾性表面波と導波光と
の相互作用領域14が設けられる。この相互作用領域1
4は、例えば、非常に薄いシリコンのような半導体薄膜
により形成しており、例えば、0.1μm以下の厚さの
シリコン薄膜を前記光導波路の所要領域上に被せ、10
0〜300℃の間の所定の温度で0.5〜2時間程度の
アニール処理を行うことで形成できる。
【0012】更に、前記相互作用領域14及び光導波路
12の中央位置には、弾性表面波励振電極13が設けら
れる。この励振電極13は前記相互作用領域14上に電
極となる金属薄膜を形成し、これをフォトリソグラフィ
法により電極指周期が10〜50μm程度の簾状をした
対向する電極として形成する。また、前記相互作用領域
を挟む両側位置には、それぞれ音波吸収体15a,15
bを形成する。これにより、前記相互作用領域14は、
弾性表面波励振電極13の両側に、音波吸収体15a,
15bにまで至る2つの相互作用領域14a,14bが
構成されることになる。
12の中央位置には、弾性表面波励振電極13が設けら
れる。この励振電極13は前記相互作用領域14上に電
極となる金属薄膜を形成し、これをフォトリソグラフィ
法により電極指周期が10〜50μm程度の簾状をした
対向する電極として形成する。また、前記相互作用領域
を挟む両側位置には、それぞれ音波吸収体15a,15
bを形成する。これにより、前記相互作用領域14は、
弾性表面波励振電極13の両側に、音波吸収体15a,
15bにまで至る2つの相互作用領域14a,14bが
構成されることになる。
【0013】この構成によれば、光導波路12の入力端
で励起された単一直線偏光を、弾性表面波励振電極13
で発生された弾性表面波によって、弾性表面波励振電極
13の両側の相互作用領域14a,14bにおいて特定
の波長成分のみを前記偏光と直交する直線偏光に変換し
て出力させる光波長フィルタとしての機能はこれまでの
ものと同様に発揮される。
で励起された単一直線偏光を、弾性表面波励振電極13
で発生された弾性表面波によって、弾性表面波励振電極
13の両側の相互作用領域14a,14bにおいて特定
の波長成分のみを前記偏光と直交する直線偏光に変換し
て出力させる光波長フィルタとしての機能はこれまでの
ものと同様に発揮される。
【0014】これに加えて、この実施例の構成では、相
互作用領域14a,14bにおいては、シリコン薄膜に
よって覆われた構成とされるため、この領域における弾
性表面波の伝搬損失が光導波路12の長さ方向に変化さ
れることになり、弾性表面波のエネルギ密度の強度分布
が発生されることになる。この伝搬損失は、シリコン膜
をアニールする際の条件を変化させることで、その面抵
抗値を制御し、任意の値に設定することが可能である。
互作用領域14a,14bにおいては、シリコン薄膜に
よって覆われた構成とされるため、この領域における弾
性表面波の伝搬損失が光導波路12の長さ方向に変化さ
れることになり、弾性表面波のエネルギ密度の強度分布
が発生されることになる。この伝搬損失は、シリコン膜
をアニールする際の条件を変化させることで、その面抵
抗値を制御し、任意の値に設定することが可能である。
【0015】このため、このような弾性表面波の伝搬損
失が生じると、弾性表面波と光波の結合係数は図2に示
すように、弾性表面波の伝搬に従って指数関数的に減少
される。即ち、図1の構成では、基板11の中央に設け
た弾性表面波励振電極13から相互作用領域14a,1
4bの領域内において光導波路12の長さ方向の両方向
に向けて結合係数が減少されることになる。この結果、
この結合係数が変化されることで、光波の伝搬方向に沿
って山なりの分布をもつ重み付けがなされることにな
る。
失が生じると、弾性表面波と光波の結合係数は図2に示
すように、弾性表面波の伝搬に従って指数関数的に減少
される。即ち、図1の構成では、基板11の中央に設け
た弾性表面波励振電極13から相互作用領域14a,1
4bの領域内において光導波路12の長さ方向の両方向
に向けて結合係数が減少されることになる。この結果、
この結合係数が変化されることで、光波の伝搬方向に沿
って山なりの分布をもつ重み付けがなされることにな
る。
【0016】したがって、この光波の伝搬方向に沿う山
なりの重み付けにより、フィルタ特性においてさらなる
低サイドローブ化を図ることができる。図3は、減衰定
数αに対するサイドローブレベルの変化を示している。
実線は本実施例の特性、破線は結合係数が一様な従来構
成の特性(理論上限値)を示している。これから、本実
施例においては、従来構成の理論上限値を大幅に上回る
サイドローブ抑圧効果が得られることが判る。
なりの重み付けにより、フィルタ特性においてさらなる
低サイドローブ化を図ることができる。図3は、減衰定
数αに対するサイドローブレベルの変化を示している。
実線は本実施例の特性、破線は結合係数が一様な従来構
成の特性(理論上限値)を示している。これから、本実
施例においては、従来構成の理論上限値を大幅に上回る
サイドローブ抑圧効果が得られることが判る。
【0017】ここで、弾性表面波励振電極は相互作用領
域の中央付近に設けられて、その結合係数が山なりの分
布を有すればよいから、必ずしも相互作用領域の中央に
位置される必要はなく、若干一方向にずれた位置であっ
てもよい。
域の中央付近に設けられて、その結合係数が山なりの分
布を有すればよいから、必ずしも相互作用領域の中央に
位置される必要はなく、若干一方向にずれた位置であっ
てもよい。
【0018】なお、前記した実施例はニオブ酸リチウム
基板を用いた例であるが、他の素材の基板を用いたフィ
ルタにおいても本発明を同様に適用できる。また、相互
作用領域を形成するための半導体薄膜も他の素材を利用
してもよい。更に、相互作用領域における結合係数の特
性は前記した実施例の特性に限定されるものでないこと
は言うまでもない。
基板を用いた例であるが、他の素材の基板を用いたフィ
ルタにおいても本発明を同様に適用できる。また、相互
作用領域を形成するための半導体薄膜も他の素材を利用
してもよい。更に、相互作用領域における結合係数の特
性は前記した実施例の特性に限定されるものでないこと
は言うまでもない。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、弾性表面
波を発生する弾性表面波励振電極を、光導波路の長さ方
向の中央付近に配設するとともに、弾性表面波と偏光と
の相互作用領域に沿って半導体層が設けられ、この半導
体層の面抵抗値を制御して前記弾性表面波の伝搬損失が
光導波路の長さ方向に変化されるように構成しているの
で、光波の伝搬方向に対して弾性表面波の強度分布が発
生され、これにより弾性表面波と光波に適切な重み付け
をもつ結合が行われ、低サイドローブレベルが実現され
る。したがって、従来のように素子をタンデム構成にす
る必要がなく、素子が大型化されることはなく、かつ消
費電力の増加を生じることもない。
波を発生する弾性表面波励振電極を、光導波路の長さ方
向の中央付近に配設するとともに、弾性表面波と偏光と
の相互作用領域に沿って半導体層が設けられ、この半導
体層の面抵抗値を制御して前記弾性表面波の伝搬損失が
光導波路の長さ方向に変化されるように構成しているの
で、光波の伝搬方向に対して弾性表面波の強度分布が発
生され、これにより弾性表面波と光波に適切な重み付け
をもつ結合が行われ、低サイドローブレベルが実現され
る。したがって、従来のように素子をタンデム構成にす
る必要がなく、素子が大型化されることはなく、かつ消
費電力の増加を生じることもない。
【0020】また、弾性表面波の伝搬損失に伴う光導波
路に対する光波と弾性表面波の結合係数が、弾性表面波
励振電極を中心とする山なりの分布を有することで、サ
イドローブレベルを更に低減することが可能となる。
路に対する光波と弾性表面波の結合係数が、弾性表面波
励振電極を中心とする山なりの分布を有することで、サ
イドローブレベルを更に低減することが可能となる。
【図1】本発明の音響光学フィルタの一実施例の模式的
な平面図である。
な平面図である。
【図2】相互作用領域における弾性表面波と光波との結
合係数の分布を示す図である。
合係数の分布を示す図である。
【図3】本発明のフィルタにおける弾性表面波の減衰定
数αとそのサイドローブレベルの関係を示す図である。
数αとそのサイドローブレベルの関係を示す図である。
【図4】従来のフィルタの一例の概念構成を示す斜視図
である。
である。
11 基板 12 光導波路 13 弾性表面波励振電極 14(14a,14b) 相互作用領域 15a,15b 音波吸収体
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−51114(JP,A) 特開 平5−333298(JP,A) 特開 平3−226107(JP,A) APPLIED OPTICS,VO L.33 NO.31 PP.7458−7460 (1994月11年1日発行)G.H.SON G,「PROPOSAL FOR AC OUSTO−OPTIC TUNABL E FILTERS WITH NEA R−IDEAL BANDPASS C HARACTERISTICS」 1994年秋季第55回応用物理学会学術講 演会予稿集 第3分冊(1994年9月19日 発行)p.996 細井亨,西本裕「22A −R−5 TI:LINBO3音響光学 フィルタにおける透過特性の検討」 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/11 - 1/125 G02F 1/33 - 1/335 JICSTファイル(JOIS)
Claims (2)
- 【請求項1】 基板上に形成されたチャネル型光導波路
の入力端で励起された単一直線偏光を、弾性表面波によ
って特定の波長成分のみを前記偏光と直交する直線偏光
に変換する光波長フィルタとして構成される音響光学フ
ィルタにおいて、前記弾性表面波を発生するための弾性
表面波励振電極を前記光導波路の長さ方向の中央付近に
配設するとともに、前記弾性表面波と偏光との相互作用
領域に沿って半導体層が設けられ、この半導体層の面抵
抗値を制御して前記弾性表面波の伝搬損失に伴う光導波
路に対する光波と弾性表面波の結合係数が、弾性表面波
励振電極を中心とする山なりの分布を有するように構成
したことを特徴とする音響光学フィルタ。 - 【請求項2】 ニオブ酸リチウム基板の表面にチタン拡
散光導波路を有し、この光導波路の長さ方向の中央を含
む領域にシリコン薄膜を被着した相互作用領域を有し、
この相互作用領域上の光導波の長さ方向の中央付近に簾
状の対向電極からなる弾性表面波励振電極を有し、前記
相互作用領域の両側部に音波吸収体をそれぞれ有する請
求項1に記載の音響光学フィルタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7063540A JP2770773B2 (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 音響光学フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7063540A JP2770773B2 (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 音響光学フィルタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08234150A JPH08234150A (ja) | 1996-09-13 |
JP2770773B2 true JP2770773B2 (ja) | 1998-07-02 |
Family
ID=13232162
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7063540A Expired - Fee Related JP2770773B2 (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 音響光学フィルタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2770773B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1273563B (it) * | 1995-04-14 | 1997-07-08 | Pirelli Cavi Spa | Dispositivo acusto-ottico in guida d'onda di selezione in lunghezza d'onda |
JP3861395B2 (ja) | 1997-08-11 | 2006-12-20 | 富士通株式会社 | 光導波路デバイス及び光導波路デバイスを用いた光通信システム |
JP2001209019A (ja) | 2000-01-25 | 2001-08-03 | Fujitsu Ltd | 音響光学型可変波長te/tmモード変換器、及びこれを用いた可変波長光フィルタ |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2880770B2 (ja) * | 1990-06-19 | 1999-04-12 | 日本電気株式会社 | 光波長フィルタ |
JPH05333298A (ja) * | 1992-05-29 | 1993-12-17 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光フィルタ |
-
1995
- 1995-02-28 JP JP7063540A patent/JP2770773B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1994年秋季第55回応用物理学会学術講演会予稿集 第3分冊(1994年9月19日発行)p.996 細井亨,西本裕「22A−R−5 TI:LINBO3音響光学フィルタにおける透過特性の検討」 |
APPLIED OPTICS,VOL.33 NO.31 PP.7458−7460(1994月11年1日発行)G.H.SONG,「PROPOSAL FOR ACOUSTO−OPTIC TUNABLE FILTERS WITH NEAR−IDEAL BANDPASS CHARACTERISTICS」 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08234150A (ja) | 1996-09-13 |
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