JPH03116028A - 光音響素子 - Google Patents
光音響素子Info
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- JPH03116028A JPH03116028A JP2157418A JP15741890A JPH03116028A JP H03116028 A JPH03116028 A JP H03116028A JP 2157418 A JP2157418 A JP 2157418A JP 15741890 A JP15741890 A JP 15741890A JP H03116028 A JPH03116028 A JP H03116028A
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Classifications
-
- 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
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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。
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、超格子を相互作用媒質として用Qまた光音響
素子に関するものである。特に本発明(±、光音響偏向
器や光音響変調器の製造に適用される。
素子に関するものである。特に本発明(±、光音響偏向
器や光音響変調器の製造に適用される。
「従来の技術及びその課題」
「超格子」という言葉は、2以上の異なる物質からなる
交互に積層された府の連続や、2以上の異なる物質から
なる交互に連なる線路(strip)の連続を意味する
ものと理解される。
交互に積層された府の連続や、2以上の異なる物質から
なる交互に連なる線路(strip)の連続を意味する
ものと理解される。
最初の場合は、超格子は「超格子上b(superla
ttice axis) J と呼ばれる軸レニM>
ツて積層された複数の層の堆積物(stack)である
。物質の数は通常2種類であり、従って、この超格子は
、それぞれdi及びd2なる厚さを持った2つの異なる
物質の届が交互に積層された堆Tn物である。よってこ
の堆積物は、層に対して垂直な軸に沿ってdl+d2な
る周期をもって周1ヒ1的に形成されている。
ttice axis) J と呼ばれる軸レニM>
ツて積層された複数の層の堆積物(stack)である
。物質の数は通常2種類であり、従って、この超格子は
、それぞれdi及びd2なる厚さを持った2つの異なる
物質の届が交互に積層された堆Tn物である。よってこ
の堆積物は、層に対して垂直な軸に沿ってdl+d2な
る周期をもって周1ヒ1的に形成されている。
第2の場合は、超格子は[水平超格子(lateral
5uperlattice) Jと呼1れ、物質の数
は同様に通常2種類である。従って、この超格子は、そ
れぞれdl及びd2なる幅を持った2つの異なる物質の
線路が基板の表面上に交互に堆積されたものである。よ
ってこの超格子は、基板表面に平行゛で線路に対して垂
直な軸1こ沿ってdl十d2なる周期をもって周期的に
形成されており、この軸は同様に超格子軸と呼ばれる。
5uperlattice) Jと呼1れ、物質の数
は同様に通常2種類である。従って、この超格子は、そ
れぞれdl及びd2なる幅を持った2つの異なる物質の
線路が基板の表面上に交互に堆積されたものである。よ
ってこの超格子は、基板表面に平行゛で線路に対して垂
直な軸1こ沿ってdl十d2なる周期をもって周期的に
形成されており、この軸は同様に超格子軸と呼ばれる。
光音響効果は、レーザー光に対して偏向及び変調の双方
をもたらす可能性のある手段である(文末において注記
する文献(1)参照、以下同様)。
をもたらす可能性のある手段である(文末において注記
する文献(1)参照、以下同様)。
この手段の使用にあたっては、約lO■という比較的小
電圧しか必要としない。
電圧しか必要としない。
周知の光音響素子は、相互作用媒質として、例えばTe
O2(酸化テルル)、PbMo0.(モリブデン酸鉛)
GaAs(ガリウムヒ素)やLiNbo3にオブ酸
リチウム)のような物質からなる固体や薄膜の均一な媒
質を用l/)てν)る。このような媒質内では、光と超
音波との結合が、次式に示すような波動ベクトル保存則 kd=ki十K (1) が確立される条件(位相調整条件)下において起こる。
O2(酸化テルル)、PbMo0.(モリブデン酸鉛)
GaAs(ガリウムヒ素)やLiNbo3にオブ酸
リチウム)のような物質からなる固体や薄膜の均一な媒
質を用l/)てν)る。このような媒質内では、光と超
音波との結合が、次式に示すような波動ベクトル保存則 kd=ki十K (1) が確立される条件(位相調整条件)下において起こる。
ここで、ki、kd及びKはそれぞれ入射光、回折光及
び音波の波動ベクトルである。Kの絶対値はkiの絶対
値より十分に小さいので、後者はkclの絶対値とほと
んど変らず、光と超音波が擬垂直(quasi−per
pendicular)方向に伝播する時に相互作用が
起こる。
び音波の波動ベクトルである。Kの絶対値はkiの絶対
値より十分に小さいので、後者はkclの絶対値とほと
んど変らず、光と超音波が擬垂直(quasi−per
pendicular)方向に伝播する時に相互作用が
起こる。
光音響素子の最も重要な2つの特徴は、効率(入力光の
強度に対する回折光の強度の割合)と通過帯域である。
強度に対する回折光の強度の割合)と通過帯域である。
変調器の場合では、通過帯域は得ることのできる変調周
波数の最高値を決定し、遠隔通信における通信の伝送速
度の限界を定める。
波数の最高値を決定し、遠隔通信における通信の伝送速
度の限界を定める。
偏向器の場合では、通過帯域は分離可能な偏向位置(能
力)とこれら位置間のスイッチング速度を定める。光音
響素子の通過帯域は光線と音波との相互作用の長さに反
比例し、逆に、このパラメータと共に効率は増加する。
力)とこれら位置間のスイッチング速度を定める。光音
響素子の通過帯域は光線と音波との相互作用の長さに反
比例し、逆に、このパラメータと共に効率は増加する。
周知の光音響素子の主な欠、【気は、広い通過帯域を有
すると共に効率の高い素子を得ることが困難である、と
いう点である。
すると共に効率の高い素子を得ることが困難である、と
いう点である。
本発明の目的は、高い効率を維持しつつ広い通過帯域を
有するコンパクトな光音響素子を提供することで、前述
の欠点を除去することである。この目的のため、本発明
ではちょうど良い間隔を有する超格子を用いている。
有するコンパクトな光音響素子を提供することで、前述
の欠点を除去することである。この目的のため、本発明
ではちょうど良い間隔を有する超格子を用いている。
「課題を解決するための手段」
本発明は、音波生成手段と、入力光線と少なくとも1つ
の音波との間で相互作用を行う光弾性媒質とを備えた光
音響素子に係り、この光弾性媒質は超格子から構成され
、この超格子は光線に対して透明であり、その周期は超
格子内における光線の半波長の整数倍の近傍である。
の音波との間で相互作用を行う光弾性媒質とを備えた光
音響素子に係り、この光弾性媒質は超格子から構成され
、この超格子は光線に対して透明であり、その周期は超
格子内における光線の半波長の整数倍の近傍である。
本発明による光音響素子では、固体物質に代えて超格子
が相互作用媒質として用いられている。
が相互作用媒質として用いられている。
光−超音波結合における位相調整条件は、次式で表され
る超格子の逆格子ベクトルで補助される。
る超格子の逆格子ベクトルで補助される。
kd=k i+に+ (2mπ/1))20
(2)ここで、20は超格子の軸に沿う単位ベクトル、
Dは超格子の周期、mは正、負又はゼロの整数である。
(2)ここで、20は超格子の軸に沿う単位ベクトル、
Dは超格子の周期、mは正、負又はゼロの整数である。
このタイプの光とフォノン(熱擾乱による音波)との間
の相互作用は、ラマン散乱及びブリユアン散乱により明
らかにされている(文献(2)、(3)参照)。位相調
整条件における逆格子の介在により、疑共直線的(qu
asi−colinear)配列内において光−超音波
結合が行われ、これは均質な固体媒質では不可能である
。
の相互作用は、ラマン散乱及びブリユアン散乱により明
らかにされている(文献(2)、(3)参照)。位相調
整条件における逆格子の介在により、疑共直線的(qu
asi−colinear)配列内において光−超音波
結合が行われ、これは均質な固体媒質では不可能である
。
さらに、本発明による装置では、光−超音波結合の効率
を向上させる目的で、超格子をファプリー−ペロー共振
器として用いている。このような共振効果は電気光学素
子(文献(4)参照)や非線形光学素子(文献(5)参
照)に用いられていたが、光音響素子には用いられてい
ない。さらに、従来のファプリー−ペロー共振器は全て
2つの誘電体の鏡や2つの超格子から構成されていたが
、本発明においては共振器は単一の超格子から構成され
、しかもこの超格子は同時に光音響相互作用媒体として
も働く。
を向上させる目的で、超格子をファプリー−ペロー共振
器として用いている。このような共振効果は電気光学素
子(文献(4)参照)や非線形光学素子(文献(5)参
照)に用いられていたが、光音響素子には用いられてい
ない。さらに、従来のファプリー−ペロー共振器は全て
2つの誘電体の鏡や2つの超格子から構成されていたが
、本発明においては共振器は単一の超格子から構成され
、しかもこの超格子は同時に光音響相互作用媒体として
も働く。
従って、本発明では、前記りはp−1/2とほぼ同じで
ある。ここで1は超格子内の光線の波長であり、pは例
えば1のような正の整数である。
ある。ここで1は超格子内の光線の波長であり、pは例
えば1のような正の整数である。
例えば、適正に選択された構造パラメータを有するGa
As−AlAs超格子を用いた場合、本発明によれば、
固体状態にあるGaAsを用いた光音響素子に比較して
10倍の通過帯域を得ることができ、しかも、これに匹
敵する制御電力や効率を得ることができる。また、この
ようにして得られた光音響素子は、周知の素子よりも非
常にコンパクトである。
As−AlAs超格子を用いた場合、本発明によれば、
固体状態にあるGaAsを用いた光音響素子に比較して
10倍の通過帯域を得ることができ、しかも、これに匹
敵する制御電力や効率を得ることができる。また、この
ようにして得られた光音響素子は、周知の素子よりも非
常にコンパクトである。
さらに−数的には、本発明によれば、従来の体積弾性波
素子(volume 5ound wavedevic
e)よりコンパクトな体積弾性波素子を提供することが
できる。好ましくは、本発明による光音響素子において
は、超格子を構成する物質の少なくとも1つは、光音響
の示性数が少なくともシリカ(二酸化ケイ素)の約10
倍であることが望ましい。
素子(volume 5ound wavedevic
e)よりコンパクトな体積弾性波素子を提供することが
できる。好ましくは、本発明による光音響素子において
は、超格子を構成する物質の少なくとも1つは、光音響
の示性数が少なくともシリカ(二酸化ケイ素)の約10
倍であることが望ましい。
本発明による装置の特別な実施例では、前記超格子は基
板の一方の面上に形成され、自由面である他方の面には
前記音波生成手段が設けられている。前記基板の自由面
は超格子の層に平行であるか、あるいは、超格子の層に
対して若干傾斜している(傾斜角は数°である)。
板の一方の面上に形成され、自由面である他方の面には
前記音波生成手段が設けられている。前記基板の自由面
は超格子の層に平行であるか、あるいは、超格子の層に
対して若干傾斜している(傾斜角は数°である)。
前記音波生成手段は圧電トランスデユーサを含む。
変形例として、本発明による素子は互いに独立に音波を
生成する圧電トランスデユーサの列を備えることができ
る。
生成する圧電トランスデユーサの列を備えることができ
る。
本発明による装置の実施例によれば、超格子は基板の一
方の面に形成されていると共に、この超格子には音波生
成手段が設けられ、この音波生成手段は、前記超格子の
層に平行な音波をこの超格子内に生成することの可能な
表面弾性波トランスデユーサを備えている。
方の面に形成されていると共に、この超格子には音波生
成手段が設けられ、この音波生成手段は、前記超格子の
層に平行な音波をこの超格子内に生成することの可能な
表面弾性波トランスデユーサを備えている。
本発明による装置の他の実施例によれば、前記素子は基
板とこの基板に設けられた導波路とを備え、前記超格子
は前記導波路内に形成された水平超格子であり、また前
記導波路には音波生成手段が設けられ、この音波生成手
段は、前記水平超格子の軸に沿って、あるいは軸に対し
て傾斜した音波をこの水平超格子内に生成することの可
能な表面弾性波トランスデユーサを備えている。
板とこの基板に設けられた導波路とを備え、前記超格子
は前記導波路内に形成された水平超格子であり、また前
記導波路には音波生成手段が設けられ、この音波生成手
段は、前記水平超格子の軸に沿って、あるいは軸に対し
て傾斜した音波をこの水平超格子内に生成することの可
能な表面弾性波トランスデユーサを備えている。
最後に、前記光線はレーザー光線であることが好ましい
くこれは、レーザーは単色光を直接的に供給できるから
である)。
くこれは、レーザーは単色光を直接的に供給できるから
である)。
本発明によれば、良好な光音響物質を少なくとも1つ有
する超格子が相互作用媒質として用いられる。例えば、
GaAs−AlAs超格子の場合は、GaAsは近赤外
線領域において良好な光音響物質を構成する(文献(6
)参照)。体積弾性波を用いた本発明による素子につい
て考えると、光−超音波の相互作用の長さは超格子の厚
さに限定され、これは周知の素子の対応するサイズより
も十分に小さい。これにより高通過帯域が実現できる。
する超格子が相互作用媒質として用いられる。例えば、
GaAs−AlAs超格子の場合は、GaAsは近赤外
線領域において良好な光音響物質を構成する(文献(6
)参照)。体積弾性波を用いた本発明による素子につい
て考えると、光−超音波の相互作用の長さは超格子の厚
さに限定され、これは周知の素子の対応するサイズより
も十分に小さい。これにより高通過帯域が実現できる。
超格子の周期(入力光線の半波長の整数倍の近傍である
)は、光学的共鳴効果が生じるように選択され、もって
相互作用媒質内における光学エネルギー密度、ひいては
本発明による素子の効率が大幅に増加する。
)は、光学的共鳴効果が生じるように選択され、もって
相互作用媒質内における光学エネルギー密度、ひいては
本発明による素子の効率が大幅に増加する。
光学的共鳴効果、及び光−超音波結合のための位相調整
条件における超格子の逆格子ベクトルの介在は、本発明
における2つの本質的な現象である。これについての詳
細な記載は後述し、光−超音波相互作用に関する固体媒
質と超格子との比較も後述する。
条件における超格子の逆格子ベクトルの介在は、本発明
における2つの本質的な現象である。これについての詳
細な記載は後述し、光−超音波相互作用に関する固体媒
質と超格子との比較も後述する。
ファプリー−ベローの光学共振器の効果について最初に
考慮する。基板上に形成された超格子は、2Dの近傍と
なるようにうまく選択された光の波長については、光学
共振器として作用する。超格子内では光波はブロッホ波
であり、その振幅は周期的で超格子と同一周期である。
考慮する。基板上に形成された超格子は、2Dの近傍と
なるようにうまく選択された光の波長については、光学
共振器として作用する。超格子内では光波はブロッホ波
であり、その振幅は周期的で超格子と同一周期である。
ブロッホ波と平面波(一定振幅)との相違は、k空間内
におけるブリユアン帯の端π/Dに近付くに連れて、飛
躍的に顕著になる。この領域では、超格子の自由表面や
超格子−基板間の境界面はブロッホ波に対して高い反射
率を有する鏡のように作用する。従って、超格子内では
、光学共振器内のように光のエネルギーが強く凝縮され
る。
におけるブリユアン帯の端π/Dに近付くに連れて、飛
躍的に顕著になる。この領域では、超格子の自由表面や
超格子−基板間の境界面はブロッホ波に対して高い反射
率を有する鏡のように作用する。従って、超格子内では
、光学共振器内のように光のエネルギーが強く凝縮され
る。
GaAs (厚さdl=84nm)の層とAlAs
(厚さd2=56nm)の層とが交互に積層されて構
成された超格子について以下説明し、これらGaAs及
びAlAsが透明と見なせる波長における光波の伝播に
ついて考える。
(厚さd2=56nm)の層とが交互に積層されて構
成された超格子について以下説明し、これらGaAs及
びAlAsが透明と見なせる波長における光波の伝播に
ついて考える。
第1図は、超格子軸に沿う伝播における光の分散曲線を
示した図である。波長887.5nmから992nmの
間では、超格子内の光のブロッホ波動ベクトルは虚数で
表され、これは光波が無限小であることに対応している
。
示した図である。波長887.5nmから992nmの
間では、超格子内の光のブロッホ波動ベクトルは虚数で
表され、これは光波が無限小であることに対応している
。
この波長の間隔は停止帯(図においてSBで示されてい
る)又は[光学禁止帯Jと呼ばれている。
る)又は[光学禁止帯Jと呼ばれている。
SBに対応するブロッホ波動ベクトルの実部はπ/Dに
等しい。この値は、超格子の第1のミニ−ブリユアン帯
の限界である。超格子−空間及び超格子一基板(通常基
板はGaAsである)間の境界面は、k=π/Dの近傍
で鏡として作用する。
等しい。この値は、超格子の第1のミニ−ブリユアン帯
の限界である。超格子−空間及び超格子一基板(通常基
板はGaAsである)間の境界面は、k=π/Dの近傍
で鏡として作用する。
これは、第2図に示すように、前記領域SB内において
これら境界面のブロッホ波に対する反射率が1に近いか
らである。
これら境界面のブロッホ波に対する反射率が1に近いか
らである。
第2図は、超格子−空間の境界面(実線)及び超格子一
基板の境界面(破線)における、通常のブロッホ波の入
射による反射係数Rを光の波長Iの関数として表した図
である。この図から理解できるように、禁止帯の付近で
は反射率が大変高くなる。
基板の境界面(破線)における、通常のブロッホ波の入
射による反射係数Rを光の波長Iの関数として表した図
である。この図から理解できるように、禁止帯の付近で
は反射率が大変高くなる。
超格子(周期N=75)内における光のエネルギー強度
の利得を真空中における入力光線のそれと比較したのが
第3A図である。光の波長に対応するピークは共振条件
を満足している。この共振条件が確認されると、超格子
の反射係数Rは最小値を取り(第3B図参照)、これは
、2つの対向する鏡から構成される一般のファプリー−
ベロー共振器の場合と同様である。
の利得を真空中における入力光線のそれと比較したのが
第3A図である。光の波長に対応するピークは共振条件
を満足している。この共振条件が確認されると、超格子
の反射係数Rは最小値を取り(第3B図参照)、これは
、2つの対向する鏡から構成される一般のファプリー−
ベロー共振器の場合と同様である。
第4図は、超格子の周期Nの数の増加に伴う共振のピー
クの正確さ(fineness)及び振幅を示す図であ
る。曲線I、 II及びIIIはそれぞれ内期数N1=
100.N2=75及びN 3 = 50 i−対応す
る。同様に、禁止帯の周波数に近f=t <に連れて、
共振の強度は増加する。
クの正確さ(fineness)及び振幅を示す図であ
る。曲線I、 II及びIIIはそれぞれ内期数N1=
100.N2=75及びN 3 = 50 i−対応す
る。同様に、禁止帯の周波数に近f=t <に連れて、
共振の強度は増加する。
以上の結果は、マクスウェルの方程式から開始して、異
なる境界面における電磁場の連続条件から空間−超格子
一基板の系における光の伝播を計算することにより得ら
れる。この例では、厚さdl (GaAs)=84n
m、d2 (AIAs)=56nmのGaAs−AlA
s超格子を用I/また。
なる境界面における電磁場の連続条件から空間−超格子
一基板の系における光の伝播を計算することにより得ら
れる。この例では、厚さdl (GaAs)=84n
m、d2 (AIAs)=56nmのGaAs−AlA
s超格子を用I/また。
これは、GaAsが近赤外線領域では良好な光音響物質
だからである。超格子の周期りは、調節可能な色素(ダ
イ)−レーザーLDS21(波長約800〜900nm
)の使用範囲内であり、GaAsが透明と見なせる条件
で、共振が波長内で存在するように選択される。実験的
には、超格子共振器の共振条件(第4図のピークに対応
する)が得られるように、調節可能なレーザーの波長は
置き換えられる。GaAsとAlAsの層の厚さの比率
は、後述する超格子共振器の空隙内で光−音響相互作用
が最適化されるように選択される。
だからである。超格子の周期りは、調節可能な色素(ダ
イ)−レーザーLDS21(波長約800〜900nm
)の使用範囲内であり、GaAsが透明と見なせる条件
で、共振が波長内で存在するように選択される。実験的
には、超格子共振器の共振条件(第4図のピークに対応
する)が得られるように、調節可能なレーザーの波長は
置き換えられる。GaAsとAlAsの層の厚さの比率
は、後述する超格子共振器の空隙内で光−音響相互作用
が最適化されるように選択される。
明らかに、これらの結果は、ある応用分野について重要
な関心事であったり、特に1.3〜l。
な関心事であったり、特に1.3〜l。
5μmの波長帯における光通信に関するような、他のタ
イプの超格子(GaInAs/InP等)や他の波長の
場合に関しても通用される。
イプの超格子(GaInAs/InP等)や他の波長の
場合に関しても通用される。
光−音響相互作用、及び超格子と均一媒質との比較につ
いて考えてみる。光と超音波との相互作用は、光弾性効
果に基づくものである。音波が物質内を伝播すると 応
力の付随状態( associated 5tate)が生じて媒質内の
屈折率の周期的な摂動が引き起こされる。この屈折率の
摂動は、媒質内を光波が伝播する際における体積光格子
として作用し、光線は周波数fd=fi+F (f i
及びFはそれぞれ入力光線及び音波の周波数である)に
おいて回折される。回折は、位相調整条件が満たされた
ときにのみ有効である。
いて考えてみる。光と超音波との相互作用は、光弾性効
果に基づくものである。音波が物質内を伝播すると 応
力の付随状態( associated 5tate)が生じて媒質内の
屈折率の周期的な摂動が引き起こされる。この屈折率の
摂動は、媒質内を光波が伝播する際における体積光格子
として作用し、光線は周波数fd=fi+F (f i
及びFはそれぞれ入力光線及び音波の周波数である)に
おいて回折される。回折は、位相調整条件が満たされた
ときにのみ有効である。
位相調整条件は、媒質内の異なる点で回折された光が同
位相にあり、溝道的に干渉することを保証する。
位相にあり、溝道的に干渉することを保証する。
均−媒質内では、位相調整条件はモーメント保存則、す
なわちkd=k i+K (kd、k i、にはそれぞ
れ入力光、回折光及び音波の波動ベクトル)で与えられ
る。音波の波動ベクトルの絶対値はベクトルkd、ki
の絶対値より十分に小さし)ので、光線と音波が擬垂直
であるという条件下で相互作用が起こる。このことは第
5A図及び第5B図により明らかにされる。
なわちkd=k i+K (kd、k i、にはそれぞ
れ入力光、回折光及び音波の波動ベクトル)で与えられ
る。音波の波動ベクトルの絶対値はベクトルkd、ki
の絶対値より十分に小さし)ので、光線と音波が擬垂直
であるという条件下で相互作用が起こる。このことは第
5A図及び第5B図により明らかにされる。
第5A図は周知の光音響要素又は単位セルを示し、光弾
性物質からなるブロック2と、このブロック2の面に対
向して配置された圧電トランスデユーサ4とが備えられ
ている。このトランスデユーサ4は例えばLiNb0.
の線路であり、その両面に金属の電極6を備え、一方の
電極6は前記ブロック2の面に固定されている。トラン
スデユーサ4が励起されると、ブロック2内で音波が生
成される。図において波面は符号8で示され、これら隣
合う波面間の距離はして示される。レーザー10により
、光線12がブロック2に供給される。この際、ブロッ
ク2はレーザー10の光線に対して透明であると見なす
。入力光線12は波面8と角度tをなし、この角度tは
通常1°以下であり、ブラッグ(入射)角と呼ばれる角
度に対応している。出射光線14及び回折光線16も波
面に対して角度tをなす。
性物質からなるブロック2と、このブロック2の面に対
向して配置された圧電トランスデユーサ4とが備えられ
ている。このトランスデユーサ4は例えばLiNb0.
の線路であり、その両面に金属の電極6を備え、一方の
電極6は前記ブロック2の面に固定されている。トラン
スデユーサ4が励起されると、ブロック2内で音波が生
成される。図において波面は符号8で示され、これら隣
合う波面間の距離はして示される。レーザー10により
、光線12がブロック2に供給される。この際、ブロッ
ク2はレーザー10の光線に対して透明であると見なす
。入力光線12は波面8と角度tをなし、この角度tは
通常1°以下であり、ブラッグ(入射)角と呼ばれる角
度に対応している。出射光線14及び回折光線16も波
面に対して角度tをなす。
超格子内では、人工的な周期性により、位相調整条件は
kd=k i十に+ (2mπ/D)z。
(m=0、±11±2、・・・・・・)となる。ここで
20は超格子の軸Zに沿う単位ベクトルであり、(2m
π/D)zoは軸Zに平行な適格子のベクトルである。
20は超格子の軸Zに沿う単位ベクトルであり、(2m
π/D)zoは軸Zに平行な適格子のベクトルである。
位相調整条件における人工的な周期りの介在により、超
格子軸に沿う擬共直線配置において光と音波との相互作
用が行われる。例えばm=+1の場合、kiがkdと逆
向きであり、しかも(π/D)zoとほとんど異ならな
ければ、音波ベクトルの絶対値はkiの絶対値と比較し
て十分に小さい。従って、結合条件下における音波の周
波数は、圧電トランスデユーサにより生成される超音波
領域(50MHzからおよそ1GHz)に制限される。
格子軸に沿う擬共直線配置において光と音波との相互作
用が行われる。例えばm=+1の場合、kiがkdと逆
向きであり、しかも(π/D)zoとほとんど異ならな
ければ、音波ベクトルの絶対値はkiの絶対値と比較し
て十分に小さい。従って、結合条件下における音波の周
波数は、圧電トランスデユーサにより生成される超音波
領域(50MHzからおよそ1GHz)に制限される。
このような、適格子ベクトルにより助長される低周波で
の相互作用は、折り返し音響フォノン(folded
acoustic phonon)による光回折実験(
文献(2) (3)参照)により指摘され、観察さ
れていた。この相互作用は第6A図及び第6B図に示さ
れている。
の相互作用は、折り返し音響フォノン(folded
acoustic phonon)による光回折実験(
文献(2) (3)参照)により指摘され、観察さ
れていた。この相互作用は第6A図及び第6B図に示さ
れている。
第6A図は、基板20上に形成された超格子18を有す
る本発明による光音響単位セルを示す図である。超格子
18は、相互に繰り返す府22.24の堆積物である。
る本発明による光音響単位セルを示す図である。超格子
18は、相互に繰り返す府22.24の堆積物である。
層22の厚さはdlで示され、居2の厚さはd 2 (
D=d 1 +d 2)で示される。この場合、前記ト
ランスデユーサ4は基板20の自由面に対向して設けら
れる。レーザー26により、光線28が超格子の自由面
に向けて入射される。この際、超格子は波長1のレーザ
ー光に対して透明と見なせ、Dは1/2の近傍である。
D=d 1 +d 2)で示される。この場合、前記ト
ランスデユーサ4は基板20の自由面に対向して設けら
れる。レーザー26により、光線28が超格子の自由面
に向けて入射される。この際、超格子は波長1のレーザ
ー光に対して透明と見なせ、Dは1/2の近傍である。
入射光線28は、トランスデユーサ4の励起により生成
された波面8に対して角度tl(90” に近い)をな
す。出射光線30及び回折光線326波面8に対して同
様に角度tlをなす。
された波面8に対して角度tl(90” に近い)をな
す。出射光線30及び回折光線326波面8に対して同
様に角度tlをなす。
光の波動ベクトルがミニ−ブリユアン帯の端近傍にある
場合の超格子内におけるファプリー−ベローの光学共振
効果については既に述べた。超格子内の光のエネルギー
密度は、共振条件における入射光線のそれよりも十分に
大きい。従って、超格子内において非常に強烈な光−音
響相互作用が期待できるのである。
場合の超格子内におけるファプリー−ベローの光学共振
効果については既に述べた。超格子内の光のエネルギー
密度は、共振条件における入射光線のそれよりも十分に
大きい。従って、超格子内において非常に強烈な光−音
響相互作用が期待できるのである。
第7図は、固体GaAsの回折効率n G a A s
に対するGaAs−AlAs超格子(dl=84nm、
d 2=56 nm、N= 150)の回折効率nSL
の割合の変化を、光の波長1を関数として表した図であ
る。超格子内における相互作用は擬装置線配置において
行われるのに対し、固体GaAsの場合では、光線と音
波は擬垂直状態(ブラッグ角で)にある。光−音響相互
作用の長さと音響パワーが互いに同一であると仮定して
、これら2つの場合の効率の比較を行った。PlとP2
が最初の2つの共振ピークを示す。第7図より、超格子
の回折効率は固体GaAsの回折効率の800倍にも至
ることが理解できる。
に対するGaAs−AlAs超格子(dl=84nm、
d 2=56 nm、N= 150)の回折効率nSL
の割合の変化を、光の波長1を関数として表した図であ
る。超格子内における相互作用は擬装置線配置において
行われるのに対し、固体GaAsの場合では、光線と音
波は擬垂直状態(ブラッグ角で)にある。光−音響相互
作用の長さと音響パワーが互いに同一であると仮定して
、これら2つの場合の効率の比較を行った。PlとP2
が最初の2つの共振ピークを示す。第7図より、超格子
の回折効率は固体GaAsの回折効率の800倍にも至
ることが理解できる。
回折効率は超格子の措造に大きく依存している。
GaAs−AlAs超格子では、この回折効率はAlA
s層の相対的厚さX (XはAlAs層の厚さを周期り
で除した値に等しい)の関数である。
s層の相対的厚さX (XはAlAs層の厚さを周期り
で除した値に等しい)の関数である。
X=0.4のときに最大の回折効率が得られる。
この値は2つの栂成材料の屈折率や光弾性係数の割合と
関係している。
関係している。
超格子内における光エネルギーの限定により、固体媒質
の場合に比較して比較的小さい結合長さL (L=N−
D)を有する光と超音波との非常に有効な相互作用が実
現される。この結果、非常に大きい通過帯域D ’F
(D F = v / L 、 vは媒質内の音速)が
得られる。例えば、20μmの厚さを有する超格子では
、通過帯域DFはおよそ250MHzであり、これは周
知の固体媒質を用いた素子では得ることができない。
の場合に比較して比較的小さい結合長さL (L=N−
D)を有する光と超音波との非常に有効な相互作用が実
現される。この結果、非常に大きい通過帯域D ’F
(D F = v / L 、 vは媒質内の音速)が
得られる。例えば、20μmの厚さを有する超格子では
、通過帯域DFはおよそ250MHzであり、これは周
知の固体媒質を用いた素子では得ることができない。
「実施例]
以下、この発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第8図は本発明による素子の概略図である。この素子は
光音雷変調器であり、基板36上に超格子34が形成さ
れている。−例として、基板はGaAsであり、超格子
はそれぞれGaAs (層38)とAlAs (層40
)とが交互に積層された堆積物である。周期の数はNで
示される。超格子の横方向の寸法はそれぞれH及びWで
示される。
光音雷変調器であり、基板36上に超格子34が形成さ
れている。−例として、基板はGaAsであり、超格子
はそれぞれGaAs (層38)とAlAs (層40
)とが交互に積層された堆積物である。周期の数はNで
示される。超格子の横方向の寸法はそれぞれH及びWで
示される。
圧電トランスデユーサ4が基板36の自由表面に固定さ
れている。この自由表面は超格子軸Zに対して垂直(第
6A図に示す装置も同じ)である。
れている。この自由表面は超格子軸Zに対して垂直(第
6A図に示す装置も同じ)である。
電気的整合手段44を有する電圧発生器42は、トラン
スデユーサ4の電極6間に電圧を供給する。
スデユーサ4の電極6間に電圧を供給する。
図示されないレーザー光がある入射角で超格子の自由表
面から入射されると、超格子を構成する半導体物質の高
い屈折率により、この超格子内における入射光は層に対
してほぼ垂直になる。入射光線と超音波ビームとは擬共
直線状態となり、図示されない回折光は入射光と反対方
向に向けられる(反対方向への回折)。光の波長は超格
子の光学的禁止帯(停止帯)に近くなり、共振条件を満
足するように調整される。従って、超音波が存在しない
場合には、超格子からの反射光は最小になる。トランス
デユーサにより超音波が超格子に入射されると、回折光
が生成される。この回折光の強度は音響的パワーに依存
する。これにより、光の変調が実現される。
面から入射されると、超格子を構成する半導体物質の高
い屈折率により、この超格子内における入射光は層に対
してほぼ垂直になる。入射光線と超音波ビームとは擬共
直線状態となり、図示されない回折光は入射光と反対方
向に向けられる(反対方向への回折)。光の波長は超格
子の光学的禁止帯(停止帯)に近くなり、共振条件を満
足するように調整される。従って、超音波が存在しない
場合には、超格子からの反射光は最小になる。トランス
デユーサにより超音波が超格子に入射されると、回折光
が生成される。この回折光の強度は音響的パワーに依存
する。これにより、光の変調が実現される。
単に指示するものとして、及びこれに限定されない趣旨
において、第8図に示す装置の各パラメータは以下のと
おりである。
において、第8図に示す装置の各パラメータは以下のと
おりである。
層の厚さ: d (GaAs)=84 nm。
d (AIAs)=56nm
周期の数:N=150
超格子の全体の厚さ: L=ND=21μm基板の厚さ
:d(基板)=0.5mm トランスデユーサの厚さ: d (L i Nb0x)=15,4m電極の厚さ:
e<0.1μm 横方向の寸法:W=1mm、H=1mm光学的作動波長
:I=886nm 印加された電圧の中心周波数: f=500MHz 電極間に印加された電圧:約10V インピーダンス整合:R=500 変調器の通過帯域: D F = v / L =25
0MHz(音速v=5000m/s)寸法:1XIX0
.5mm’ 第8図に基づく多くの装置は、同一の基板上に形成され
た2次元列としてグループ分けできる。
:d(基板)=0.5mm トランスデユーサの厚さ: d (L i Nb0x)=15,4m電極の厚さ:
e<0.1μm 横方向の寸法:W=1mm、H=1mm光学的作動波長
:I=886nm 印加された電圧の中心周波数: f=500MHz 電極間に印加された電圧:約10V インピーダンス整合:R=500 変調器の通過帯域: D F = v / L =25
0MHz(音速v=5000m/s)寸法:1XIX0
.5mm’ 第8図に基づく多くの装置は、同一の基板上に形成され
た2次元列としてグループ分けできる。
このタイプの実施例を第8A図に示す。図示する装置は
、基板36aの一方の表面に形成された超格子34aを
備えている。基板の他方の面には圧電板又は線路4aが
設けられている。圧電板の一方の面には基板の面に沿う
電極6aが設けられていると共に、他方の面には電極の
列(array’) Ell・・・・・・El、が設け
られている。各7Iv、極は、例えばそれぞれ寸法H及
びW(第8図参照)を有する矩形状に形成されている。
、基板36aの一方の表面に形成された超格子34aを
備えている。基板の他方の面には圧電板又は線路4aが
設けられている。圧電板の一方の面には基板の面に沿う
電極6aが設けられていると共に、他方の面には電極の
列(array’) Ell・・・・・・El、が設け
られている。各7Iv、極は、例えばそれぞれ寸法H及
びW(第8図参照)を有する矩形状に形成されている。
第8A図に示す装置の使用に当っては、電極6aはアー
スされ又は接地され、一方、電極E11・・・・−・E
は図示されない適当な手段によりそれぞれVl、・・
・・・・VIjなる電圧が独立に印加されている。従っ
て、この装置では光音響単位セルの列が1枚岩(mon
olithic)のように並んでいると考えられる。こ
れら電極E1□・・・・・・E、には、対応する単位圧
電トランスデユーサT1.・・・・・・Tが付設されて
いる。従って、超格子が透明と見なせる波長l (超格
子はl/2近傍の周期りを有する)を有するレーザー光
が超格子34aの自由表面に供給されることで、各単位
セルで生成された音波が前記レーザー光のうちこの単位
セルに対向する成分と相互作用し、この成分が変調され
る。
スされ又は接地され、一方、電極E11・・・・−・E
は図示されない適当な手段によりそれぞれVl、・・
・・・・VIjなる電圧が独立に印加されている。従っ
て、この装置では光音響単位セルの列が1枚岩(mon
olithic)のように並んでいると考えられる。こ
れら電極E1□・・・・・・E、には、対応する単位圧
電トランスデユーサT1.・・・・・・Tが付設されて
いる。従って、超格子が透明と見なせる波長l (超格
子はl/2近傍の周期りを有する)を有するレーザー光
が超格子34aの自由表面に供給されることで、各単位
セルで生成された音波が前記レーザー光のうちこの単位
セルに対向する成分と相互作用し、この成分が変調され
る。
電極6aが設けられ、た基板の面は、超格子34aの層
と平行か、あるいはこの居に対して若干傾斜されている
(後述する第9図の場合のように)。
と平行か、あるいはこの居に対して若干傾斜されている
(後述する第9図の場合のように)。
第9図は本発明による他の素子の例を示す概略図である
。この素子は、トランスデユーサ−が超格子居すなわち
基板の自由面に対して角度aをもって傾斜しており、こ
の点が第8図に示す光音響素子と異なっている。図示し
ないレーザーから照射された光は、超格子の自由面に直
角に入射する。
。この素子は、トランスデユーサ−が超格子居すなわち
基板の自由面に対して角度aをもって傾斜しており、こ
の点が第8図に示す光音響素子と異なっている。図示し
ないレーザーから照射された光は、超格子の自由面に直
角に入射する。
超音波の波(超格子の積層方向Zに対して角度aを構成
する方向に伝搬する)の存在下において、光線は、超格
子軸Zに対してわずかに偏向した方向へ回折させられる
。その偏向方向は超音波の周波数によって変化する。こ
のように、光線の偏向は電極6の間に印加する電圧の周
波数を変化させることによりもたらされる。
する方向に伝搬する)の存在下において、光線は、超格
子軸Zに対してわずかに偏向した方向へ回折させられる
。その偏向方向は超音波の周波数によって変化する。こ
のように、光線の偏向は電極6の間に印加する電圧の周
波数を変化させることによりもたらされる。
第9図に示す素子の具体的なパラメーターは以下の通り
である。ただし、これに限定されるものではない。
である。ただし、これに限定されるものではない。
層の厚さ:d (GaAs)=84nm、d (A
I As)=56 nm周期の数:N=150 超格子の全体の厚さ: L=ND=21μm横方向寸法
:W=10mm、H=2mm基板の傾斜角:a=5°4
2 (ei=0.5mm、e 2=1.5mm)トランスデ
ユーサ−の厚さ: d (L 1Nbo3)=15pm 電極の厚さ:e<0.1μm 光学的波長の有効長さ:L=886nm電極印加電圧:
約10V インピーダンス整合:R=500 印加された電圧の中心周波数: f=500MHz 通過帯域:DF=v/L= 250MHz(音速v=500m/s)回折光の加速可
能な偏向角: d t= (1/L)t ga=0.25’取り得る偏
向ポジションの数: N s= (W/ L) t g a=50アクセス
タイム: T= (W/V) s i n 2 a=o、2 p
s e c寸法: 10X2X 1.5mm3 第10図は、本発明の他の例を示す概略図であって、例
えばGaAs基板48の上面に例えばGaAs−GaA
lAsからなる超格子46を構成したものである。基板
の自由面には、励起させられたときに表面弾性波を発生
する表面弾性波トランスデユーサ−50が固定されてい
る。これによって、表面弾性波は最初の段階で超格子層
に平行に伝搬するようになっている。たとえば、櫛歯状
(interdigitated) トランスデユー
サ−が圧電性物質からなる超格子の自由面上に形成され
る。
I As)=56 nm周期の数:N=150 超格子の全体の厚さ: L=ND=21μm横方向寸法
:W=10mm、H=2mm基板の傾斜角:a=5°4
2 (ei=0.5mm、e 2=1.5mm)トランスデ
ユーサ−の厚さ: d (L 1Nbo3)=15pm 電極の厚さ:e<0.1μm 光学的波長の有効長さ:L=886nm電極印加電圧:
約10V インピーダンス整合:R=500 印加された電圧の中心周波数: f=500MHz 通過帯域:DF=v/L= 250MHz(音速v=500m/s)回折光の加速可
能な偏向角: d t= (1/L)t ga=0.25’取り得る偏
向ポジションの数: N s= (W/ L) t g a=50アクセス
タイム: T= (W/V) s i n 2 a=o、2 p
s e c寸法: 10X2X 1.5mm3 第10図は、本発明の他の例を示す概略図であって、例
えばGaAs基板48の上面に例えばGaAs−GaA
lAsからなる超格子46を構成したものである。基板
の自由面には、励起させられたときに表面弾性波を発生
する表面弾性波トランスデユーサ−50が固定されてい
る。これによって、表面弾性波は最初の段階で超格子層
に平行に伝搬するようになっている。たとえば、櫛歯状
(interdigitated) トランスデユー
サ−が圧電性物質からなる超格子の自由面上に形成され
る。
レーザー54からの光線52は、超格子46の自由面に
入射する。この場合のレーザーとしては、波長1が超格
子に対して透明で、かつ光の半波長の半分の近傍が超格
子の周期りであるようなものが選定される。
入射する。この場合のレーザーとしては、波長1が超格
子に対して透明で、かつ光の半波長の半分の近傍が超格
子の周期りであるようなものが選定される。
音響波の伝搬が存在しない場合も存在する場合も偏向さ
れた光線56が得られ、その方向は音響波の周波数によ
って決定される。
れた光線56が得られ、その方向は音響波の周波数によ
って決定される。
第11図はこの発明の他の例を示す概略図であって、こ
の素子は、基板64の上面に形成された光波路62内に
形成された横方向の超格子60を具備したものである。
の素子は、基板64の上面に形成された光波路62内に
形成された横方向の超格子60を具備したものである。
この素子においては、横方向の超格子60に対向する導
波路62上に音響波トランスデユーサ−66が形成され
ている。超格子60は、所定の材質で構成された連続す
る線路68とこの線路68と平行でかつ異なる材質で構
成された線路70が交互に配置されている。光波路が圧
電物質で構成されている場合には、トランスデユーサ−
66は、たとえばそれぞれの櫛歯が線路68.70に平
行でかつ図示しない手段によって制御される櫛歯状トラ
ンスデユーサ−が採用される。そして、線路68は輻d
1、線路70は輻d2を有し、dl+d2=D (横方
向超格子の周期)とされる。なお、線路68.70の厚
さは導波路のそれと同じである。
波路62上に音響波トランスデユーサ−66が形成され
ている。超格子60は、所定の材質で構成された連続す
る線路68とこの線路68と平行でかつ異なる材質で構
成された線路70が交互に配置されている。光波路が圧
電物質で構成されている場合には、トランスデユーサ−
66は、たとえばそれぞれの櫛歯が線路68.70に平
行でかつ図示しない手段によって制御される櫛歯状トラ
ンスデユーサ−が採用される。そして、線路68は輻d
1、線路70は輻d2を有し、dl+d2=D (横方
向超格子の周期)とされる。なお、線路68.70の厚
さは導波路のそれと同じである。
限定されない具体例では、基板はGa。
AlxAsから構成され、導波路はGa、−、、AlA
s (ただしy<x)で構成され、線路70は光波路
を構成する材料で構成される。一方、線路68はGa、
、、−、AI、As (z+y)で構成される。線路6
8は、導波路62の全長にわたって平行なエツチングを
施し、そこにGa、−□AI、ASを沈着させることに
よって得ることができる。
s (ただしy<x)で構成され、線路70は光波路
を構成する材料で構成される。一方、線路68はGa、
、、−、AI、As (z+y)で構成される。線路6
8は、導波路62の全長にわたって平行なエツチングを
施し、そこにGa、−□AI、ASを沈着させることに
よって得ることができる。
光線71は導波路内に限定され、例えば人力回折格子7
2を介して、超格子に対して傾斜された状態で、かつ、
この超格子のトランスデユーサ66に対向する面と反対
側の面から入射される。櫛歯状トランスデユーサ66に
より生成された音波は、装置の表面を伝播して光線と相
互作用する。
2を介して、超格子に対して傾斜された状態で、かつ、
この超格子のトランスデユーサ66に対向する面と反対
側の面から入射される。櫛歯状トランスデユーサ66に
より生成された音波は、装置の表面を伝播して光線と相
互作用する。
光線は超格子内で音波により回折され、そして、例えば
出力回折格子74を介して、・導波路から抽出される。
出力回折格子74を介して、・導波路から抽出される。
このようにして光音響変調器(反射光線の強度は櫛歯状
トランスデユーサに印加される電力に依存する)を得る
ことができる。前記トランスデユーサを超格子軸Zlか
ら傾斜することで、光音響偏向器(反射光線の角度は櫛
歯状トランスデユーサの端子間に印加される電圧の周波
数に依存する)を得ることができる。従って、体積音波
を用いた本発明の装置と同様な特徴(通過帯域、速度、
能力、効果等)を有する装置を得ることができる。
トランスデユーサに印加される電力に依存する)を得る
ことができる。前記トランスデユーサを超格子軸Zlか
ら傾斜することで、光音響偏向器(反射光線の角度は櫛
歯状トランスデユーサの端子間に印加される電圧の周波
数に依存する)を得ることができる。従って、体積音波
を用いた本発明の装置と同様な特徴(通過帯域、速度、
能力、効果等)を有する装置を得ることができる。
本発明において光音響素子を製造するために用いた光学
的共振は、他の装置にも同様に用いることができ、特に
は電気光学素子や非線形光学素子にも用いることが可能
である。
的共振は、他の装置にも同様に用いることができ、特に
は電気光学素子や非線形光学素子にも用いることが可能
である。
「参考文献」
(1)J、5aprie2. ”A coust
o−opticsJohn Wiley and
5ons、 New York。
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5ons、 New York。
979
(2)J、He、B、Djafari−Rouhani
。
。
J、5apriel、 ”Theory of
lightscattering by lon
gitudinal−acousticphonons
in auperlattices 、Phy
s。
lightscattering by lon
gitudinal−acousticphonons
in auperlattices 、Phy
s。
Rev、 B37.4086(1988)(3)J、5
apriel、J、He、B、Djafari−Rou
hani、R,Azoulay、F、Mo1lot、
”CoupledBrillouin−Rama
n 5tudy of directand
folded acoustic modes
1nGaAs−AIAs 5uperlattice
s”、 Phys。
apriel、J、He、B、Djafari−Rou
hani、R,Azoulay、F、Mo1lot、
”CoupledBrillouin−Rama
n 5tudy of directand
folded acoustic modes
1nGaAs−AIAs 5uperlattice
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Rev、 B37.4099(1988)(4)R,J
、Simes、R,H,Yan、R,Geels、L、
A。
、Simes、R,H,Yan、R,Geels、L、
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Co1dren、J、H,English、andA、
C,Gossard、 ”Fabry−P
erotmultiple−quantum
well indexmodulator
、 Appl、 0ptics 2
7゜2103(1988) (5)R,Kuszelewicz、J、L、0uda
r、L、C,Michel、and R,Azou
lay、 ”MonolithicGaAs/Al
As optical bistable et
alonswith improved
switchingcharacteris
tics”、Appl、 Phys、Lett。
C,Gossard、 ”Fabry−P
erotmultiple−quantum
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、 Appl、 0ptics 2
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53、 2138(1988)
(6) R,W、Dixon、 ”P
hotoelasticproperties o
f 5elected materialsan
d their relevan
ce forapplications
to acoustic lightmod
ulators and 5canners
J、ofappl、phys、38.5149
(1967)「発明の効果」 以上詳細に説明したように、本発明の光音響素子によれ
ば、固体媒質を用いた光音響素子に比較して高い通過帯
域を得ることができ、しかも、これに匹敵する制御電力
や効率を得ることができる。
hotoelasticproperties o
f 5elected materialsan
d their relevan
ce forapplications
to acoustic lightmod
ulators and 5canners
J、ofappl、phys、38.5149
(1967)「発明の効果」 以上詳細に説明したように、本発明の光音響素子によれ
ば、固体媒質を用いた光音響素子に比較して高い通過帯
域を得ることができ、しかも、これに匹敵する制御電力
や効率を得ることができる。
また、このようにして得られた光音響素子は、周知の素
子よりも非常にコンパクトである。
子よりも非常にコンパクトである。
第1図は、超格子の軸に沿う伝播に伴う光の分散曲線を
示す図である。 第2図は、超格子−空間及び超格子一基板の境界面にお
けるブロッホ光の通常の入射による反射係数の変化を光
の波長の関数として表した図である。 第3A図は、入力光線に対する超格子内の光エネルギー
密度の利得の変化を光の波長の関数として表した図であ
る。 第3B図は、第3A図の超格子の反射係数の変化を光の
波長の関数として表した図である。 第4図は、異なる周期を有する複数の超格子について、
入力光線に対する超格子内の光エネルギー密度の利得の
変化を光の波長の関数として表した図である。 第5A図は、周知の光音響素子の概略図であり、第5B
図はこの素子内における波動ベクトル保存則を示す図で
ある。 第6A図は、本発明による光音響素子の概略図であり、
第5B図はこの素子内における波動ベクトル保存則を示
す図である。 第7図は、固体GaAsに対するGaAs−AlAs超
格子の最適回折効率の変化を光の波長の関数として表し
た図である。 第8図、第8A図及び第9図は、それぞれ体積弾性波を
用いた本発明による素子の実施例を示す概略図である。 第10図は、表面弾性波を用いた本発明による素子の他
の実施例を示す概略図である。 第11図は、水平超格子及び表面弾性波を用いた本発明
による素子のまた他の実施例を示す概略図である。 4.50.66・・・・・・音波生成手段、18.34
.46.60・・・・・・超格子、20.36・・・・
・・基板、38.40・・・・・・層。
示す図である。 第2図は、超格子−空間及び超格子一基板の境界面にお
けるブロッホ光の通常の入射による反射係数の変化を光
の波長の関数として表した図である。 第3A図は、入力光線に対する超格子内の光エネルギー
密度の利得の変化を光の波長の関数として表した図であ
る。 第3B図は、第3A図の超格子の反射係数の変化を光の
波長の関数として表した図である。 第4図は、異なる周期を有する複数の超格子について、
入力光線に対する超格子内の光エネルギー密度の利得の
変化を光の波長の関数として表した図である。 第5A図は、周知の光音響素子の概略図であり、第5B
図はこの素子内における波動ベクトル保存則を示す図で
ある。 第6A図は、本発明による光音響素子の概略図であり、
第5B図はこの素子内における波動ベクトル保存則を示
す図である。 第7図は、固体GaAsに対するGaAs−AlAs超
格子の最適回折効率の変化を光の波長の関数として表し
た図である。 第8図、第8A図及び第9図は、それぞれ体積弾性波を
用いた本発明による素子の実施例を示す概略図である。 第10図は、表面弾性波を用いた本発明による素子の他
の実施例を示す概略図である。 第11図は、水平超格子及び表面弾性波を用いた本発明
による素子のまた他の実施例を示す概略図である。 4.50.66・・・・・・音波生成手段、18.34
.46.60・・・・・・超格子、20.36・・・・
・・基板、38.40・・・・・・層。
Claims (11)
- (1)入射光と少なくとも1つの音波との間で相互作用
する光弾性相互作用媒質と、音波生成手段(4、50、
66)とを備えた光音響素子であって、前記相互作用媒
質は超格子(18、34、46、60)からなり、この
超格子は前記光線に対して透明であると共に、その周期
が超格子内における前記光線の半波長の整数倍の近傍で
あることを特徴とする光音響素子。 - (2)請求項1記載の素子において、前記超格子(18
、34、46、60)を構成する物質の少なくとも1つ
は、その光音響示性数が二酸化ケイ素の少なくとも約1
0倍有することを特徴とする光音響素子。 - (3)請求項1記載の素子において、前記超格子(18
、34)は基板(20、36)の一方の面上に形成され
、自由面である他方の面には前記音波生成手段(4)が
設けられていることを特徴とする光音響素子。 - (4)請求項3記載の素子において、前記基板(20、
36)の前記自由面は超格子の層(38、40)に平行
であることを特徴とする光音響素子。 - (5)請求項3記載の素子において、前記基板(20、
36)の前記自由面は超格子の層(38、40)に対し
て傾斜していることを特徴とする光音響素子。 - (6)請求項1記載の素子において、前記音波生成手段
は圧電トランスデューサを含むことを特徴とする光音響
素子。 - (7)請求項1記載の素子において、前記素子は互いに
独立に音波を生成する圧電トランスデューサの列(T_
i_j)を備えていることを特徴とする光音響素子。 - (8)請求項1記載の素子において、超格子(46)は
基板(48)の一方の面に形成されていると共に、この
超格子には音波生成手段(50)が設けられ、この音波
生成手段は、前記超格子の層に平行な音波をこの超格子
内に生成することの可能な表面弾性波トランスデューサ
を備えていることを特徴とする光音響素子。 - (9)請求項1記載の素子において、前記素子は基板(
64)とこの基板に設けられた導波路(62)とを備え
、前記超格子(60)は前記導波路内に形成された水平
超格子であり、また前記導波路には音波生成手段(66
)が設けられ、この音波生成手段は、前記水平超格子の
軸に沿って、あるいは軸に対して傾斜した音波をこの水
平超格子内に生成することの可能な表面弾性波トランス
デューサを備えていることを特徴とする光音響素子。 - (10)請求項1記載の素子において、前記超格子(1
8、34、46、60)は半導体超格子であることを特
徴とする光音響素子。 - (11)請求項1記載の素子において、前記光線はレー
ザー光線であることを特徴とする光音響素子。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8907958 | 1989-06-15 | ||
FR8907958A FR2648576B1 (fr) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | Dispositif acousto-optique utilisant un super-reseau en tant que milieu d'interaction |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03116028A true JPH03116028A (ja) | 1991-05-17 |
Family
ID=9382763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2157418A Pending JPH03116028A (ja) | 1989-06-15 | 1990-06-15 | 光音響素子 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5130843A (ja) |
EP (1) | EP0403389B1 (ja) |
JP (1) | JPH03116028A (ja) |
DE (1) | DE69007864T2 (ja) |
FR (1) | FR2648576B1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5407486A (en) * | 1992-05-14 | 1995-04-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | CVD apparatus |
JP2017522187A (ja) * | 2014-05-22 | 2017-08-10 | インテル コーポレイション | 光学ビーム・ステアリングのための複数のトランスデューサをもつ音響光学偏向器 |
US10503046B2 (en) | 2011-01-28 | 2019-12-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Nanostructured acousto-optic device, and optical scanner, optical modulator, and holographic display apparatus using the nanostructured acousto-optic device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2669120A1 (fr) * | 1990-11-13 | 1992-05-15 | Thomson Csf | Modulateur spatial bidimensionnel de lumiere a commande piezoelectrique, comprenant un reseau de bragg. |
FR2669123A1 (fr) * | 1990-11-13 | 1992-05-15 | Thomson Csf | Deflecteur de faisceau lumineux comprenant un reseau de bragg. |
GB9122483D0 (en) * | 1991-10-23 | 1991-12-04 | Hitachi Europ Ltd | Phonon controlled conductivity device |
US6049411A (en) * | 1998-10-14 | 2000-04-11 | Santec Systems Inc | Optical imager for birefringent detector acoustic imaging systems |
US7803153B2 (en) | 1999-12-29 | 2010-09-28 | New England College Of Optometry | Method for preventing myopia progression through identification and correction of optical aberrations |
US6507684B2 (en) | 2000-06-28 | 2003-01-14 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Optical microcavity resonator system |
US6668111B2 (en) | 2001-06-28 | 2003-12-23 | The Charles Stark Draper Laboratory | Optical microcavity resonator sensor |
EP1336892A1 (en) * | 2002-02-15 | 2003-08-20 | Paul Drude-Institut für Festkörperelektronik im Forschungsverbund Berlin e.V. | A controllable optical device |
US7729030B2 (en) * | 2002-10-21 | 2010-06-01 | Hrl Laboratories, Llc | Optical retro-reflective apparatus with modulation capability |
WO2006079168A1 (en) * | 2005-01-28 | 2006-08-03 | Endeavour Instruments Pty. Limited | Photoelastic modulator system |
US7894125B2 (en) * | 2006-05-30 | 2011-02-22 | Bae Systems | Acousto-optic devices |
KR101826740B1 (ko) * | 2011-06-28 | 2018-03-22 | 삼성전자주식회사 | 다층 나노 구조를 갖는 음향광학 소자, 및 상기 음향광학 소자를 이용한 광 스캐너, 광 변조기 및 디스플레이 장치 |
US20150338718A1 (en) * | 2014-05-22 | 2015-11-26 | Intel Corporation | Acousto-optic deflector with multiple transducers for optical beam steering |
DE102019209815A1 (de) * | 2019-07-04 | 2021-01-07 | Robert Bosch Gmbh | Sendeeinheit zum Aussenden von Primärlicht in ein Sichtfeld, LIDAR-Sensor aufweisend eine Sendeeinheit und Verfahren zum Aussenden von Primärlicht in ein Sichtfeld |
KR20220032917A (ko) * | 2020-09-08 | 2022-03-15 | 삼성전자주식회사 | 마이크로 발광 소자 및 이를 포함한 디스플레이 장치 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4090204A (en) * | 1976-09-01 | 1978-05-16 | Rca Corporation | Electronically steered antenna system using a reflective surface formed of piezoelectric transducers |
US4257016A (en) * | 1979-02-21 | 1981-03-17 | Xerox Corporation | Piezo-optic, total internal reflection modulator |
US4327962A (en) * | 1980-02-13 | 1982-05-04 | Redman Charles M | Laser/amplifier/detector diode |
US4339821A (en) * | 1980-06-03 | 1982-07-13 | Gte Products Corporation | Acousto-optic mode-locked laser |
US4342502A (en) * | 1980-06-12 | 1982-08-03 | Itek Corporation | Transverse tunable acousto-optic filter |
JPS5821888A (ja) * | 1981-07-31 | 1983-02-08 | Omron Tateisi Electronics Co | 可変波長半導体レ−ザ |
-
1989
- 1989-06-15 FR FR8907958A patent/FR2648576B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-06-14 DE DE69007864T patent/DE69007864T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-06-14 US US07/538,380 patent/US5130843A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-06-14 EP EP90401657A patent/EP0403389B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1990-06-15 JP JP2157418A patent/JPH03116028A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5407486A (en) * | 1992-05-14 | 1995-04-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | CVD apparatus |
US10503046B2 (en) | 2011-01-28 | 2019-12-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Nanostructured acousto-optic device, and optical scanner, optical modulator, and holographic display apparatus using the nanostructured acousto-optic device |
JP2017522187A (ja) * | 2014-05-22 | 2017-08-10 | インテル コーポレイション | 光学ビーム・ステアリングのための複数のトランスデューサをもつ音響光学偏向器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2648576B1 (fr) | 1991-08-30 |
DE69007864D1 (de) | 1994-05-11 |
DE69007864T2 (de) | 1994-08-11 |
EP0403389B1 (fr) | 1994-04-06 |
EP0403389A1 (fr) | 1990-12-19 |
FR2648576A1 (fr) | 1990-12-21 |
US5130843A (en) | 1992-07-14 |
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