JPH08101363A - 制御可能な複屈折音響−光学的同調可能フィルタ、及びそれにより同調されるレーザ - Google Patents

制御可能な複屈折音響−光学的同調可能フィルタ、及びそれにより同調されるレーザ

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JPH08101363A
JPH08101363A JP7193162A JP19316295A JPH08101363A JP H08101363 A JPH08101363 A JP H08101363A JP 7193162 A JP7193162 A JP 7193162A JP 19316295 A JP19316295 A JP 19316295A JP H08101363 A JPH08101363 A JP H08101363A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の音響−光学同調可能フィルタ(AOTF)は、
不必要なサイドローブの存在、導波路の温度、物理的変
動により、周波数応答が悪く、安定性に欠けていた。 【解決手段】AOTFは導波路の対向側に一対の電極を有
し、電圧源が電極間に電位を印加し、導波路を通して電
界を生成する。電界は、導波路の複屈折を変更して、導
波路の光学的性質を制御する。電圧源による印加電位を
適切に調節して、サイドローブ抑制、非対称サイドロー
ブ補正、及び導波路の物理的変動補償がされる。電極に
印加される同調電圧により、AOTFを非常に急速に同調さ
せ得る。サーミスタと組み合わせると、制御電圧は温度
変化を補償し得る。異なる電位で一対の電極を使用、又
は電極として抵抗性素子を使用、或いは所望電界に応じ
て電極を成形して、空間的に変化する電界が発生され
る。急速に変化する制御電圧がフィルタの光ビームを変
調し得る。AOTFには外部空洞同調可能レーザの同調素子
としての用途がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に光学装置に
関するものであり、更に詳細には、外部発生電界を使用
して複屈折を制御し、フィルタの性質を変える、音響−
光学同調可能フィルタ、及びかかるフィルタにより同調
されるレーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】理論的に理想の帯域通過フィルタは、所
望周波数帯域内の周波数を有する任意のエネルギを通過
させ、所望帯域外の周波数を有する任意のエネルギを阻
止する。同様に、理想的ノッチフィルタは、指定帯域内
の周波数を有するすべてのエネルギを阻止し、他のすべ
てのエネルギを通過させる。理想的帯域通過フィルタの
応答曲線を図１に示し、理想的ノッチフィルタの応答曲
線を図２に示す。日常的に言えば、理想的帯域通過フィ
ルタの一例は、ラジオを完全な忠実度で所望放送局を受
信するように同調させるが、隣接する周波数帯域のはる
かに強いものさえ、すべての他の放送局を完全に受け入
れない同調回路である。光の範囲では、理想的フィルタ
は、例えば、赤色光を完全な明るさで通過させ、一方す
べての他の色の光を完全に阻止する。
【０００３】多くの理由で、理論的に理想のフイルタを
実際に達成することはできない。良好な、実際に実現し
得るフィルタは、一般に所望通過帯域にわたって本質的
に平坦で、通過帯域外で周波数が増大するか減少するか
に伴って、滑らかに降下する応答を備えているフィルタ
であると考えられている。良好な、実現し得る帯域通過
フィルタの応答曲線を図３に示す。
【０００４】音響−光学同調可能フィルタ（“ＡＯＴ
Ｆ”）は、電子的に同調させ得る光学的帯域通過フィル
タである。大容積ＡＯＴＦ、すなわち、大容積結晶で製
作され、大量の音波、及びガイドされない光ビームを使
用するＡＯＴＦは、レーザおよび光学システムですでに
多数の用途を見いだしている。集積ＡＯＴＦ、すなわ
ち、光を導波路に閉じこめ、表面弾性波を使用するＡＯ
ＴＦも又、特に最近の電気通信用途に使用されているよ
うな、レーザおよびファイバ光学システムで、重要な用
途を見いだすことが期待されている。集積ＡＯＴＦの構
造および動作を次に図４を参照して説明することにす
る。
【０００５】集積ＡＯＴＦは、ニオブ酸リチウム（Ｌi
ＮｂＯ3）のような細長い結晶体基板11に製作される。
光導波路13が、基板の上部面に、例えば、チタンの拡散
により形成される。光ビームが、導波路13の第１の末端
15に、入力光ファイバ17を介して結合される。光は導波
路を通って伝播し、出力光ファイバ19を通って出る。表
面弾性波が、交差指型変換器21により導波路内に誘起さ
れる。変換器は外部発生電気信号により駆動され、音波
の周波数は電気信号の周波数によって決定される。
【０００６】音波は導波路に回折格子を誘起し、これが
今度は光ビームを回折する。格子は光の横電気偏りモー
ドおよび横磁気偏りモードを結合するが、光波長の狭帯
域内でだけである。従って、この狭帯域内では、一つの
偏りモードで伝播するすべての光は直交モードに変換さ
れるが、この帯域の外では光の偏りモードは影響を受け
ない。
【０００７】導波路の第１の末端に隣接するＴＥ通過偏
光子23は、第１の偏りモードでないいかなる到来光をも
阻止する。従って、第１のモードで偏光された光だけが
フィルタに受け入れられる。光が導波路を通して進行す
るにつれて、光波長の前記狭帯域内にある波長を有する
任意の光の偏りモードは、第１のモードに直交する第２
のモードに変換される。残りの光の偏りは影響を受けな
い。偏光子23と反対のＴＭ通過偏光子25は、出力から第
２の偏りモードにない光をすべて阻止する。従って、フ
ィルタを通過している間に変換された偏りモードを有す
る光だけがフィルタを出ることができる。出力の行き先
は図示してないが、出力光は結局ユーザに、又は或る形
式の光学装置に供給されることが理解されよう。
【０００８】前述からＡＯＴＦは、音波により決定され
た帯域内の波長を有する光を通し、他の光を阻止するこ
とがわかる。従って、ＡＯＴＦは帯域通過フィルタとし
て働く。通過帯域の中心周波数は、変換器を駆動する電
気信号の周波数を変えることにより同調させることがで
きる。フィルタを、偏光子25を偏光子23と同じ形式の偏
光子に変えることにより、「ノッチ」フィルタに変換す
ることができる。
【０００９】偏光子23および25を、基板11に一体に形成
されているとして図示してある。しかし、これら偏光子
の一方または双方を、別々の素子として製作し、基板11
から遠く離してそれぞれ入力光路および出力光路に配置
することができる。事実、入力光が既に偏光されていれ
ば、偏光子23を完全に省略することができ、出力光を受
けるユーザまたは光学装置が偏りモードを区別すること
ができれば、偏光子25を省略することができる。
【００１０】光が導波路を通過し、音波により回折され
るにつれて、光の周波数は、音波により誘起された格子
が導波路に対して運動しているため、ドップラーシフト
される。必要なら、このドップラーシフトは、光を第２
のＡＯＴＦを通過させることにより打ち消すことができ
る。二つの物理的に別々のＡＯＴＦを使用することがで
きるが、二つのＡＯＴＦ段を導波路13の二つの隣接する
区画27および29に製作するのが有利であることが多い。
このような構成では、変換器21により発生された音波
は、吸音器31および33により、第１の導波路区画27に閉
じこめられる。吸音器は、蝋または他の便宜な材料で作
ることができる。第２の変換器35は、第２の導波路区画
29に第２の音波を発生する。この第２の音波は、吸音器
37および39により第２の導波路区画に閉じこめられる。
【００１１】第３の偏光子41は、第１の偏光子23と同様
であるが、第２の導波路区画29の出力端に配置されてい
る。三つの偏光子がすべて同じ形式であれば、２段ノッ
チフィルタが形成される。偏光子25が、偏光子23および
偏光子41により通される光に直交して偏光される光だけ
を通過させれば、２段帯域フィルタが形成される。
【００１２】二つの変換器を有する構成を図示してある
が、導波路の両区画に音波を発生するのに、変換器を一
つだけ使用するのが好ましいことがある。このような構
成では、二つの区画27と29との間に存在する吸音器33お
よび37は、省略される。単一の変換器は、導波路の両区
画を通じて波を発生し、変換器は導波路に沿う任意の適
宜な点に配置することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】残念ながらＡＯＴＦの
周波数応答は、図３に示すように良好な帯域通過フィル
タの周波数応答とは異なる。代わりに、ＡＯＴＦの周波
数応答は不必要なサイドローブにより特徴づけられてい
る。理論でさえも、Ｈarris 他による、Ｊournalof the
Ｏptical Ｓociety of Ａmerica、vol.59、p.744 （19
69）に説明されているように、基本的な単一段ＡＯＴＦ
から予想することができる最良の性能で、サイドローブ
は中心周波数より多くても10デシベル(“dＢ”) 低いだ
けである。実際は、単一段ＡＯＴＦのサイドローブは、
中心周波数以下10dＢよりはるかに少ないことがしばし
ばである。更に悪いことに、サイドローブは非対称であ
る。非対称サイドローブを示す、典型的なＡＯＴＦの応
答曲線を図５に与える。
【００１４】これら不必要なサイドローブを減らす各種
方法が提案されており、例を挙げればこれら提案の幾つ
かは、Ｋar-Ｒoy 他の、IEEE Ｐhotonics Ｔechnology
Ｌetters、vol.4、page 1132 (1992) ; Ｓmith 他の、
Ｉntegrated Ｐhotonics Ｒesearch、1992年ＯＳＡ Ｔe
chnical Ｄigest Ｓeries (Ｏptical Ｓociety of Ａme
rica,Ｗashington)のＶol.10、pp 88-89 ; Ｈerrmann
他の、Ｅlectronics Ｌetters Ｖol.28、page 979 (199
2) ; およびＨerrmann 他の、Ｅlectronics Ｌetters
Ｖol.28 、p.642 (1992) に説明されている。
【００１５】非対称サイドローブが生ずる理由の説明、
及びそれらを排除するための提案は、Ｔrutna 他の、
“Ａnomalous Ｓidelobes and Ｂirefringence Ａpodiz
ationin Ａcousto-Ｏptic Ｔunable Ｆilters”、Ｏpti
cs Ｌetters、Ｖol.18、Ｎo.1、Ｊanuary 1,1993 に見
いだすことができる。簡単に述べれば、Ｔrutna 他は、
不必要なサイドローブは導波路中の複屈折の非一様性か
ら生ずることを示した。この非一様性には、熱勾配、導
波路幅の変動、チタンの厚さの変動、およびＬiＮbＯ3
基板の非均質性、を含む幾つかの原因がある。Ｔrutna
他はまた、これらの変動を故意に利用して、２区画ＡＯ
ＴＦのサイドローブを減らす方法も示した。
【００１６】集積ＡＯＴＦは、同調可能レーザを作る際
に、特に重要な用途を見いだすと期待されている。幾つ
かの種類のレーザを同調させる種々の方法が知られてい
るが、これらすべての方法は、応答が鈍いこと、機械的
複雑さ、経時ドリフト、および比較的コストが高いこ
と、のような欠点を被る。集積ＡＯＴＦは、そのフィル
タ機能特性を改善すれば、多数のこれら欠点を克服する
可能性を示している。
【００１７】前述に鑑み、これら装置から理論的に得る
ことができる利点を実現することができるように、ＡＯ
ＴＦのフィルタ機能特性を改善する方法に対する必要性
が存在することがわかるであろう。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は、印加電界がフ
ィルタの複屈折を制御して、フィルタ機能を大幅に改善
し、中心周波数の範囲を横断してフィルタを電気的に同
調させることを可能ににする、音響−光学同調可能フィ
ルタ（“ＡＯＴＦ”）を提供する。このようなＡＯＴＦ
を組み込んだチューナブルレーザをも提供する。
【００１９】手短に且つ一般的に言えば、本発明を具体
化するＡＯＴＦには、音響−光学材料から作られた基
台、音響−光学材料の複屈折を制御する制御手段、及び
基台内に音波を誘起する変換器を備えている。動作中、
濾波すべき入力光ビームは基台の一端に案内される。音
波は、光が音波の周波数、及び基台の光学的性質により
規定される、光学的周波数帯域内の周波数を備えていれ
ば、この入力光の偏りモードを変更する。任意の他の周
波数を有する光の偏りモードは影響を受けない。制御手
段には、基台に隣接する複数の電極、および電極を横切
って電位を確立する電圧源が含まれる。この電位は、結
果として基台を通じて広がる電界となる。電界は、音響
−光学材料の複屈折を変え、それにより基台の光学的性
質を変える。これは次に、光が基台を通して進行する
際、光が影響される仕方を制御する。
【００２０】入力および出力偏光子は、光入力ビーム
が、入力偏光子を、次に基台を、次に出力偏光子を通過
するように、基台のいずれかの端部に設置される。一つ
の実施例において、両偏光子は、第１のモードで偏光さ
れた光を通過させ、第２のモードで偏光された光を減衰
させる。第１のモードで偏光された光だけが基台に受け
入れられる。音波の周波数、および基台の光学的性質に
より規定される、周波数帯域内の周波数を有する光はす
べて、第２の偏りモード変換されるが、この周波数帯域
外の光は影響されない。出力偏光子は、第２の偏りモー
ドにあるすべての光を阻止するので、規定周波数帯域外
の光だけがフィルタの出力まで通過する。従って、偏光
子のこの構成は、規定周波数帯域内の光を減衰するノッ
チフィルタを規定することがわかる。
【００２１】他の実施例において、入力偏光子は、第１
のモードで偏光される光を通し、出力偏光子は、第１の
モードに直交する第２のモードで偏光される光を通す。
この構成は、規定周波数帯域外の光を減衰する帯域通過
フィルタを規定する。
【００２２】本発明は好適には、導波路が、チタンのス
トリップをニオブ酸リチウム結晶の表面に拡散させるこ
とにより形成される、種類の集積ＡＯＴＦで具体化され
る。入力および出力偏光子は、結晶内に一体に形成する
ことができ、または入力および出力光路の適宜な点に離
して配置することができる。入力光が既に偏光され、ま
たは光の最終受け入れ先が、異なる偏りモードの間で区
別することができれば、それらの一方または双方を全く
省略することができる。
【００２３】電極に印加される電圧は、必要に応じて調
節され、ＡＯＴＦの幾つかの属性の一つ以上を制御す
る。或る目的ではＤＣ電圧が使用される。この電圧は、
結晶構造の製造欠陥を補償するように調節される。他の
実施例において、電圧は、温度ドリフト、または他の環
境効果を補償する。例えば、温度検知素子を使用して、
構造の温度に従って電圧を制御し、それにより温度変化
の結果としてのフィルタ中心波長のいかなるドリフトを
も最小にすることができる。
【００２４】電圧はまた、フィルタを所望周波数帯域に
同調させるために、又は構造を通過する光ビームを変調
するために使用することができる。
【００２５】構造に沿う異なる場所で、異なる強さの電
界を設けるのが望ましいことがある。これは、例えば、
電極として抵抗性素子を使用し、または特殊形状の電極
を使用することにより、幾つかの電極対を使用し、異な
る電位を各対に印加することにより行なわれる。
【００２６】二つの隣接するＡＯＴＦは、各区画がフィ
ルタ段を規定する、導波路の第１の区画と第２の区画と
の間に中央部偏光子を配置することにより、単一基板に
直列に構成することができる。勿論、更に多数の中央部
偏光子を使用して、導波路を必要に応じて更に多数の区
画に分割することにより、３フィルタ段以上を形成する
ことができる。
【００２７】本発明の原理を具体化する２段ＡＯＴＦは
幾つかの長所を示す。一つの実施例において、第２段は
単に第１段により誘導された、任意のドップラーシフト
を補償するだけに使用される。他の実施例において、一
方の段に印加される電圧は、通過帯域の中心周波数の一
方の側のサイドローブを抑制するよう調節され、他方の
ＡＯＴＦに印加される電圧は、中心周波数の他方の側の
サイドローブを抑制するように調節され、このようにし
て、通過帯域の両側でサイドローブが大幅に減衰してい
る２段帯域通過フィルタが得られる。
【００２８】２段ＡＯＴＦの他の実施例において、電圧
源は、変調信号を受け、第１段を一方向に、第２段を反
対方向に離調させる電位を印加することにより光ビーム
を変調する。更に他の実施例において、各段に印加され
る電圧は、その段を同じ光学的周波数に同調させるよう
に調節され、フィルタ段を互いに対して離調させている
かもしれない如何なる因子をも相殺する。
【００２９】本発明は、ＡＯＴＦを制御する方法を提供
する。方法には、電界を発生するステップと、電界をＡ
ＯＴＦを横切って印加するステップと、電界強度を制御
して導波路の光学的透過パラメータを修正するステップ
と、が含まれる。一つの実施例において、方法には、フ
ィルタの温度を一つ以上の場所で検知するステップと、
このような各場所に電界を印加して、温度変化の如何な
る悪影響をも補償するステップと、が含まれる。
【００３０】本発明による帯域通過ＡＯＴＦは、外部空
洞レーザの光路に有利に備えられて、ＡＯＴＦの複屈折
を制御する電圧の変化に応答して、周波数を非常に急速
に変える能力により特徴づけられる、電子的同調可能レ
ーザが提供される。
【００３１】本発明の他の態様、及び利点は、例を用い
て本発明の原理を例示する、添付図面と関連して行な
う、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００３２】
【発明の実施の形態】本発明は、フィルタが製作される
音響−光学材料の複屈折を調節することにより、フィル
タの光学的性質を制御するために、電界を使用する音響
−光学同調可能フィルタ（“ＡＯＴＦ”）を提供する。
ＡＯＴＦの光学的性質を制御して、それによりそのフィ
ルタ機能を改善する方法に対する必要性が存在してい
る。また、ＡＯＴＦを電子的に同調させる更に良い方法
に対する必要性も存在している。現存する手法は適当で
はない。
【００３３】本発明によるＡＯＴＦは、導波路のいずれ
かの側に電極を、および電極を横断して電界を発生する
電位を印加する電圧源を備えている。このようなＡＯＴ
Ｆは、大いに改善された性能を示す。２段帯域通過フィ
ルタの複屈折を変えるのに電界を使用することにより、
通過帯域の中心でピーク応答より18.6dＢ以上低くまで
サイドローブを減らすことができる。電圧源は、製造欠
陥または環境効果を補償する電位を与えるように調節可
能である。ＡＯＴＦは、電圧を変化させることにり、非
常に急速に同調させることができる。ＡＯＴＦを通過す
る光ビームは、電極を横断して変調信号を加えることに
より変調することができる。本発明は、電子的同調可能
レーザの同調素子に用途を見いだしている。
【００３４】次に図６を参照すると、本発明によるＡＯ
ＴＦが、音響−光学材料の基台101に製作されている。
基台には、例えば入力光ファイバ105から、到来光ビー
ムを受けるように適合される第１の末端103がある。こ
の実施例は、導波路107が基台101の上部面に形成され、
基台の第１の末端103から第２の末端109まで伸張する集
積装置として例示してあるが、本発明の原理は又、バル
ク装置、すなわち、導波路なしでバルク結晶に製造され
るＡＯＴＦにも適用できることが明らかであろう。例示
したような集積ＡＯＴＦは、ニオブ酸リチウム（ＬiＮb
Ｏ3）のような結晶材料から好適に製造され、導波路107
は、チタンまたは他の適切な材料の拡散により形成され
る。
【００３５】変換器111は、電気信号に応答して基台に
音波を誘導する。電気信号は外部電圧源113により供給
される。音波の周波数、及び基台の光学的性質は、光学
的周波数帯域を規定する。導波路では、音波は規定の光
学的周波数帯域内の周波数を有する任意の光の偏りモー
ドを変える。しかし、この光学的周波数帯域外の周波数
を有する光の偏りモードは何ら影響を受けない。
【００３６】基台が製作される音響−光学材料の複屈折
を調節することにより、基台の光学的性質を制御する制
御手段が設けられている。好適には制御手段は、基台に
隣接する複数の電極115と117、および電極と電気的に連
絡している電圧源119からなる。電圧源は、電極を横断
する電位を確立し、それにより導波路を通じて広がる電
界を発生する。
【００３７】図６に示す実施例では、電極115および117
は、図７に最も良く示すように、基台の上部表面に、導
波路と平行に、その対向側に配置されている。電極117
は、電圧源119の正端子に接続され、電極115は、電圧源
119の負端子に接続されている。矢印121は、電極117か
ら導波路を通って電極115まで広がる電界を表してい
る。
【００３８】図８に断面図で示す他の実施例では、電極
123は、導波路の最上部に配置され、二つの他の電極125
および127は、基台の上部表面に導波路のいずれかの側
に配置されている。電極123は、電圧源の正端子に接続
され、電極125および127は、負端子に接続されている。
矢印129は、電極123から導波路を通って電極125および1
27まで広がる電界を表している。
【００３９】一つの実施例において、入力および出力偏
光子131および133は、光入力ビームが入力偏光子131
を、次に導波路107を、および次に出力偏光子133を通過
するように、基台の対向末端103および109に隣接して設
置されており、入力偏光子および出力偏光子は共に、第
１のモードで偏光される光を通過させ、第２のモードで
偏光される光を減衰させる。この構成は、規定の光学的
周波数帯域外の周波数を有する光を通過させ、その帯域
内の周波数を有する光を減衰する、ノッチフィルタを規
定する。
【００４０】帯域通過フィルタは、出力偏光子133が、
第２のモードで偏光される光を通過させ、第１のモード
で偏光される光を減衰させる以外は、ノッチフィルタと
同じ仕方で形成される。このフィルタは、規定の光学的
周波数帯域内の周波数を有する光を通過させ、その周波
数帯域外の周波数を有する光を減衰させる。
【００４１】このようにこれまで説明した実施例は、す
べて１段光学フィルタである。このようなフィルタで
は、導波路内での光ビームと音波との間の相互作用は、
光ビームの周波数をドップラーシフトさせるという効果
を持っている。第２の光学フィルタ段を追加して、この
ドップラーシフトを逆にすることができる。直列に接続
された二つの別々のＡＯＴＦは、２段フィルタの第１段
および第２段として働くことができるが、両段を単一基
板に製造するのが更に良いことがしばしばある。このよ
うな２段フィルタを図９に示す。
【００４２】２段フィルタは、ＬiＮbＯ3または他の適
切な材料の細長い基板135に製造される。導波路137は、
チタンまたは他の適切な材料の拡散により、基板の上部
表面に形成される。導波路は、基板の第１の末端139か
ら第２の末端141まで広がっている。光入力ビームは、
入力光ファイバ143を通して第１の末端で受け取られ
る。光は導波路を通って第２の先端まで伝わり、そこで
出力光ファイバ145に結合する。
【００４３】第１のＡＯＴＦ段、概ね147には、第１の
変換器149、及び導波路に隣接する第１の複数の電極151
および153が含まれる。これら構成要素は、図６に示す
ように、変換器111、電極115および117と概ね同様であ
る。変換器は、図６の電圧源１１３と同様の外部信号源
（図示せず）により駆動される。図６の電圧源１１９と
同様の電圧源（図示せず）が、電極151および153に接続
されて、フィルタの第１段に導波路を通る電界を発生す
る。
【００４４】第２のＡＯＴＦ段、概ね155には、第２の
変換器157、及び導波路に隣接する第２の複数の電極159
および161が含まれる。第２の変換器は、第１の変換器1
49を駆動するのに使用したのと同じ信号源、または適宜
に使用可能な別の信号源といった、外部信号源（図示せ
ず）により駆動される。第１段に使用される同じ電圧
源、または別の電圧源のどちらかが、便宜に応じて、電
極159および161に接続され、第２段の導波路を通じて電
界を発生させる。
【００４５】中央部偏光子163を第１段と第２段との間
に配置することができる。この偏光子は、第１のモード
で偏光された光を通過させ、第２のモードで偏光された
光を減衰させる。
【００４６】２段帯域通過フィルタが所望であれば、入
力および出力偏光子165および167が、それぞれ第１およ
び第２の末端139および141に隣接して配置される。入力
および出力偏光子は共に、第２のモードで偏光された光
を通過させ、第１のモードで偏光された光を減衰させ
る。偏光子は、図示した実施例のように、基板内に完全
に形成することができ、またはそれらを入力光路および
出力光路の或る便宜の点に配置することができる。三つ
の偏光子163、165、および167のすべてを、同じモード
で偏光された光を通過させるように構成することによ
り、２段ノッチフィルタを形成することができる。
【００４７】或る実施例では、導波路の第１段の部分に
ある第１の変換器149により発生される音波を、導波路
の第２段の部分にある第２の変換器157により発生され
る音波から分離することが望ましいことがある。これ
は、一つ以上の吸音器を用いて行なわれる。例示した実
施例では、第１段147は、一対の吸音器169と171との間
に配置され、第２段155は、第２の対の吸音器173と175
との間に配置される。吸音器は、蝋または或る他の適切
な材料で作ることができる。
【００４８】２段ＡＯＴＦの利点は、異なる光学的性質
を各段で制御することができることである。例えば、帯
域通過フィルタでは、第１の複数の電極151および153に
印加される電位が、通過帯域の一方の側のサイドローブ
を減衰し、第２の複数の電極159および161に印加される
電位が、通過帯域の他方の側のサイドローブを減衰する
ように調節されることができる。その結果、通過帯域の
両側で良好なサイドローブ除去を行なう２段フィルタが
得られる。
【００４９】他の実施例では、各段に印加される電位
は、その段を所望の光学的周波数の方向に同調するよう
に調節され、それにより二つの段を同じ光学的周波数帯
域に整列させている。
【００５０】２段ＡＯＴＦは、光ビームを変調するのに
使用可能である。変調信号が、外部源（図示せず）によ
り供給され、ＡＯＴＦの両段にある電極に加えられる。
第１の複数の電極151および153に加えられる変調信号
は、フィルタを一方向に離調するようにバイアスされて
いる。同様に、第２の複数の電極159および161に加えら
れる変調信号は、フィルタを反対方向に離調するように
バイアスされている。その結果、変調信号により担持さ
れる情報で変調された光出力ビームが得られる。
【００５１】多数の用途に対して、基台に沿って長手方
向に一様な電界が適切である。このような電界は、導波
路に平行に設置され、図６および図７に示すように、一
定距離“ｄ”だけ互いに離して設けられ、図６から図９
までに示すような、電極によりもたらされる。他の用途
に対しては、空間的に変動する電界が好適である。この
ような電界を発生することができる一つの方法は、電極
の一つを、例えば、図６の電極117を、電極115とは導波
路の反対の側に配列された一組の副電極177、179、およ
び181で置き換えることによる。この構成を図１０に示
してある。各副電極は、導波路の他の電極とは異なる部
分に隣接して配置されている。異なる電位が各副電極に
印加され、導波路の異なる部分を通じて異なる強さの電
界を発生する。
【００５２】図１０に示す構成は、基台に沿って長手方
向に不連続な増加量で変化する電界をもたらす。基台に
沿って滑らかに変化する電界は、図１１に示すように、
電極の一つに対して抵抗素子183を使用することによ
り、もたらされ得る。抵抗素子を横断して印加される電
圧は、電極の一端から他端まで滑らかに広がる電圧降下
をもたらし、基台を通じて連続して空間的に変化する電
界を生ずる。
【００５３】滑らかに空間的に変化する電界は又、電極
を、それらの一つが他から長手方向に変化する間隔で離
れているように、構成することによっても得ることがで
きる。この一例を図１２に示してある。各々が導波路18
9の方に凸に曲がる、第１の対の電極185および187は、
２段ＡＯＴＦの第１のフィルタ段191に長手方向に変化
する電界を発生するのに使用される。電界は電極の中心
の近くでより強く、電極の末端に向かってより弱くなっ
ている。必要に応じて、他の電界強度プロファイルを得
るために、他の形状を使用することができる。例えば、
第２のフィルタ段193で、各々が導波路の方に凹に曲が
る、第２の対の電極195および197を使用して、電極の中
心でより弱く、電極の末端に向かってより強くなる電界
が発生される。
【００５４】電極の各種構成を使用することに加えて、
各種電界を発生するのに異なる電位を使用することもで
きる。例えば、図６に示すような電圧源119を調節し
て、基台の導波路領域の製造欠陥による、フィルタ性能
の如何なる低下をも補償するのに丁度十分な、複屈折を
変化させる電界を発生することができる。または電圧源
を調節して、環境効果によるフィルタ性能の如何なる低
下をも補償する電位を発生することができる。例えば、
図１３に示すように、サーミスタ199が、ＡＯＴＦの基
台201の温度を検知し、制御可能電圧源203に、一対の電
極205および207を横断して適切な電圧を印加させ、温度
変化の如何なる悪影響をも相殺するように、複屈折を調
節する電界を発生させる。非常に精密な温度補償に対し
て、ＡＯＴＦの異なる区画に異なる電界を使用すること
ができる。例えば、図１３に示す実施例では、構成要素
199、203、205、および207を使用して、ＡＯＴＦの第１
の区画209での温度変化を補償している。第２のサーミ
スタ211、第２の制御可能電圧源213、および第２の対の
電極215と217を使用して、ＡＯＴＦの第２の区画219で
の温度変化を補償している。
【００５５】他の実施例では、同調信号が、電圧源を制
御してＡＯＴＦを所望の中心周波数に同調させている。
従来技術によるＡＯＴＦが、変換器を駆動する信号の周
波数を変えることにより同調され得ることが知られてい
る。変換器周波数を変えることにより、ＡＯＴＦは、比
較的広い範囲の周波数にわたり同調させることができる
が、変換器駆動周波数が変化した後、ＡＯＴＦが、変化
した中心周波数に応答するまで有限の遅れが存在する。
本発明の原理を適用し、電極を横断する電圧を変えるこ
とによりＡＯＴＦを同調させれば、ＡＯＴＦは、狭い周
波数範囲にわたってではあるが、慣用的な仕方による同
調よりはるかに速く同調する。本発明の原理に従って同
調可能なＡＯＴＦを図１４に示すが、この図では電圧源
221が、同調信号に応答して、電極223および225を横断
して同調電位を印加している。
【００５６】更に他の実施例では、図１５に示すよう
に、電圧源227は、典型的には増幅器であるが、変調信
号に応答して、一対の電極229および231を横断して交流
電位を発生し、それにより導波路233を通って進行する
光を、変調信号により担持される情報で変調する。
【００５７】本発明の原理を具体化するＡＯＴＦは、光
学の分野を通じて多数の用途を見いだしている。これら
用途の内最も重要な一つは、同調可能レーザの同調素子
としてである。このような同調可能レーザの一例を図１
６に示してある。概ね235で示してあるＡＯＴＦはこの
レーザに含まれている。ＡＯＴＦ235は、図９に示す２
段ＡＯＴＦと同様であり、便宜上図９の構成要素と同じ
図１６の構成要素には同じ参照番号を割り当ててあり、
これ以上説明しないことにする。上記し且つ例示した各
種の他のＡＯＴＦの実施例は、ＡＯＴＦ235の代わり
に、図１６に示すレーザに使用することができることは
明らかである。
【００５８】ＡＯＴＦ235に加えて、同調可能レーザに
は、光信号を増幅する光増幅器237、光増幅器に電力を
供給する電源239、および光ビームを増幅器からＡＯＴ
Ｆの第１の末端139まで、およびＡＯＴＦの第２の末端1
41から逆に増幅器まで案内する光路を規定する光ガイド
手段、が含まれる。ガイド手段はまた、光ビームの一部
を出力レーザビームとしてもたらす。例示した実施例で
は、ガイド手段は、増幅器からの光ビーム243を受ける
ビームスプリッタ241を含み、光ビームの第１の部分245
を出力ビームとしてもたらし、光ビームの第２の部分24
7を、ＡＯＴＦの第１の末端139の方向に反射するミラー
249に案内する。他のミラー251は、ＡＯＴＦの第２の末
端141からの光ビームを、第３のミラー253の方向に反射
し、次にミラー253はそれを増幅器の方向に逆に反射す
る。
【００５９】ＡＯＴＦは、レーザを電極に印加される電
位に従って、比較的狭いバンドスプレッドにわたり非常
に急速に、または音波の周波数に従って、広いバンドス
プレッドにわたり比較的ゆっくり同調させるか、または
その双方を、必要に応じて行なう。
【００６０】本発明の原理の更に詳細な説明を次に行な
う。光導波路で、定在音波（“ＳＡＷ"）の存在時に、
距離ｚを通して伝播した後、結合するＴＥモードおよび
ＴＭモードは、次の対の連立微分方程式により記述され
る。
【００６１】 dA1/dz ＝ −iκA2ei△βz （１ａ ） dA2/dz ＝ −iκ*A1e-i△βz （１ｂ ） ここで 、A1およびA2はそれぞれ、ＴＥモードおよびＴ
Ｍモードの振幅を表し、κは、ＳＡＷ振幅に比例する結
合係数であり、△βは、次の方程式により規定される位
相不整合係数である。
【００６２】 △β ＝ 2π△n/λ−2πfa/νa （２） ここで、△ｎは、有効２モード複屈折（これは結晶複屈
折にほぼ等しい）であり、ｆaは音の周波数であり、νa
は音速である。
【００６３】モード間の最適結合は、△β＝0 のとき、
または等価的にｆa＝νa△ｎ/λのとき生ずる。この関
係は、所定の駆動周波数ｆaに対する光学中心周波数λ
を決定する。
【００６４】△ｎが伝播距離ｚに無関係である限り、こ
れは普通の仮定であるが、方程式（１ａ）および（１
ｂ）は、容易に解くことができる一対の１次微分方程式
である。初期条件Ａ1(0)＝０およびＡ2(0)＝１により、
変換効率Ｐ1(z)＝Ａ1Ａ1 *は、 P1(z)＝ [κ2/(κ2 + △β2/4)]sin2((κ2 + △β2/4)1/2z) （３） で与えられる。100％変換効率は △β＝0 でκz＝π/2
のとき生ずる。
【００６５】ＡＯＴＦは、Ｘ−切断Ｙ−伝播ＬiＮbＯ3
基板の上に製造され、これに対するνa＝3750ｍ/sec、
△ｎ＝0.07329である。このフィルタは、ＲＦ駆動周波
数が209ＭＨzであるとき、通過帯域波長1315mmを備えて
いる。ほぼ100％の変換効率は、相互作用長17mmにおい
て、ＲＦ駆動電力100mＷに対して達成される。これらパ
ラメータを使用すれば、２ＭＨzスパンに亘るfaから離
調する周波数に対する変換効率は、図５に示すように非
対称サイドローブを生ずる。サイドローブは10dＢ未満
しか低くない。これらサイドローブは、フィルタ段を縦
続接続することにより、または上述のように、ＡＯＴＦ
の長さに沿う音響結合を変えることにより減らすことが
できるが、これらの試みは満足ではなかった。実際のサ
イドローブは、導波路内の複屈折が一様でないため、理
論的に予測されるものより常にはるかに高かった。これ
は、熱勾配、導波路を作るのに使用されるチタンストリ
ップの幅および厚さの変動、および導波路を横断する結
晶の化学量論の変動のような因子のためである。
【００６６】ＬiＮbＯ3基板内の複屈折は、電界により
制御することができる。Ｘ−切断Ｙ−伝播ＬiＮbＯ3基
板の上に製造された、図４に例示したＡＯＴＦの場合に
は、印加電圧に伴う複屈折δ△nの変化は、 δ△n ＝ δ△nTE −δ△nTM ≒ 1/2 (ne 3r33-no 3r13)ΓV/d （４） で与えられる。ここで dは電極間の距離であり、δ△ｎ
TEおよびδ△ｎTMはそれぞれ、ＴＥモードおよびＴＭモ
ードに対する有効指数の変動であり、ｎeおよびｎ0は、
ＬiＮbＯ3の異常指数および正常指数であり、r33および
r13は、ＬiＮbＯ3に対する電気−光学テンソルの要素で
ある。係数 Γは、光学場と電界との間の重なりを表
し、典型的幾何学に対して約0.65の値を取る。電極間の
電界の非一様性から生ずることのある小さい誤差を無視
する。材料の定数に数値を入れると、次式が得られる。
【００６７】 δ△n ＝ 6.8×10-5V/d （５） ここでＶはボルトであり、ｄはμmである。ＬiＮbＯ3に
対して、破壊するまで100kＶ/cmの電界強度が可能であ
る。これは、δ△ｎmax≒±7×10-4の最大複屈折制御を
生ずる。電極間隙 ｄ＝10μmである場合、これには100
ボルトの印加電圧が必要である。
【００６８】約100ボルトの電圧により達成し得る複屈
折補正の範囲は、実際に発生すると思われる導波路の温
度および物理的変動の範囲を補償するのに適応してい
る。温度の変動、チタンストリップの幅、および基板の
厚さの変動の影響は、次のように表現される（１次ま
で）。
【００６９】 ∂△n/∂T ＝ -3.7×10-5/℃ （６ａ） ∂△n/∂W ＝ 5.3×10-4/μm （６ｂ） ∂△n/∂τ ＝ 3.3×10-6/Å （６ｃ） ここでＴ、Ｗ、およびτは、それぞれ、温度、チタンス
トリップの幅、および基板の厚さを表す。±7×10-4の
変化は、±19℃の温度変動、±200Åのチタンストリッ
プ厚さの変動、または±1.3μmの導波路幅の変動に相当
し、これらはすべて実際に発生すると思われる変動より
大きい。
【００７０】温度変化補償、および中心波長の不必要な
シフトの補正のような用途に対して、図６および図９に
示すような、平行長方形電極を使用することができる。
導波路の長さに沿う変動を補正したいという状況に対し
ては、それぞれ、図１０および図１１に示すような、多
区画電極または抵抗性電極を使用することができる。Ｔ
rutna 他は、帯域通過中心周波数の一方の側、または他
方の側のサイドローブを減衰させるのに使用することが
できる、特定の複屈折分布について説明している。図１
２に示す凸電極または凹電極のような湾曲電極は、Ｔru
tnaの手法を伝達関数の各側に適用することにより、サ
イドローブ全体を下げるのに特に良く適している。
【００７１】上に説明したように、本発明の原理は、Ａ
ＯＴＦを同調させる他に、温度および物理的変動を補償
し、サイドローブを抑制するのにも適用することができ
る。慣用的ＡＯＴＦにおいて、同調は、変換器の駆動周
波数をシフトすることにより行なわれる。ＡＯＴＦの周
波数を駆動周波数のこのようなシフトに応答して変える
ことができる速度は、ＳＡＷが導波路の長さに沿って進
行するのにかかる時間によって制限される。図９に示す
ような典型的２段ＡＯＴＦでは、１段での導波路の長さ
は約17mmで、ＳＡＷの音速は約3660m/secであり、4.6μ
secの遷移時間を生ずる。従って、ＡＯＴＦが周波数を
変えることができる最大の速さは、毎秒100,000回であ
り、これは、同調要素としてＡＯＴＦを使用するレーザ
の最大同調速度を決定する。
【００７２】ＡＯＴＦ通過帯域の中心波長は、複屈折の
他に駆動音周波数の関数である。この中心周波数は、 λ0 ＝ (nTM - nTE)Λ ＝ △nΛ （７） で与えられる。ここでｎTEおよびｎTMはそれぞれ、ＴＥ
モードおよびＴＭモードの有効指数であり、△ｎはそれ
らの指数間の差であり、ΛはＳＡＷの波長である。電圧
を印加すると、フィルタの中心波長は、 λ(VT)＝λ0 + δ△n(VT)Λ ＝ λ0(1 + δ△n(VT)/△n) （８） に変わる。これにより電気−光学同調範囲は △λ ＝ 2δ△nmaxλ0/△n （９） で与えられることになる。ここで二つの係数は、正およ
び負の印加電圧で可能な全範囲を示す。
【００７３】上に記したように、発生し得る最大の複屈
折変化は、δ△ｎ≒±7×10-4である。音響−光学材料
が△ｎ＝0.072の複屈折を有する中心波長1550nmの場
合、これは約30nmの同調範囲に対応する。この同調範囲
は、音響周波数同調により得ることができる150nmより
はるかに小さいが、はるかに高速であるという利点を持
っている。事実、100ＭＨzより大きい同調速度が容易に
達成される。1ＧＨzを超える同調速度が可能であるが、
この速度で高電圧を発生するのが困難なため同調範囲は
更に制限される。
【００７４】前述の試験は単一区画ＡＯＴＦで行なわれ
た。相互作用の長さは50mmであった。幅が5、6、および7
μmの導波路をチタン拡散により形成した。チタンの厚
さは1075Åであり、湿潤Ｏ2の中で1050℃で 6時間拡散
させた。装置には偏光子を組み込まなかった。単一およ
び３区画の双方の複屈折制御電極を含めた。電極間隙を
約12μm、金属幅を20μmとした。ＳＡＷ変換器は、10対
の分割指の交差指型設計とした。電極は約1.55μmの光
学中心波長を生ずる、20μmの音響中心波長に対して設
計してある。開口は約2.1mmであった。
【００７５】フィルタを、Ｆujikura“ＰＡＮＤＡ”偏
光保存ファイバを有するチップに結合された1.55μm波
長ＤＦＢで試験した。ＴＭモードは、おそらくは同調電
極の金属積載のため、非常に損失が多い（約4dＢ/cm）
ことがわかった。従って、ＴＥ光を装置に結合した。出
力をＴＥ通過偏光子を通して観察した。このようにし
て、ノッチ型フィルタの応答を位相整合した音響周波数
で観察した。ＴＭ損失は、電極間隙を増大することによ
り、又は電極の下に誘電バッファー層を追加することに
より避けることができる。これは同調範囲を制限しない
が、結果として所定同調効果に対して更に大きい電圧範
囲となる。
【００７６】図１７は、単一区画同調電極を有する装置
のフィルタ応答を示す。データは、電極に印加されるＤ
Ｃ電圧の範囲について、音響周波数に対してプロットし
た透過率である（これは光学周波数に対する透過率と同
等である）。図１８は、同調電圧に対してプロットした
ピーク変換の周波数測定値である。このデータから、0.
103mm/Vの同調感度が計算される。ＳＡＷ速度3750m/sec
を仮定すれば、ゼロ電圧での複屈折約0.071が得られ
る。これは重なり係数 Γ＝0.56を示すことになる。
【００７７】この同調手法の速度を測定するため、装置
をフィルタ応答の約50％透過点に相当する音響周波数に
設定した。次に電気変調を同調電極に加え、得られる出
力信号の変調をヒューレット・パッカード71400光波信
号アナライザで測定した。応答は約150ＭＨzまで平坦
で、その後のロールオフを伴っていることがわかった。
この速度は、比較的薄い（400mm）電極、長い接合ワイ
ヤ、および電極に終端がないこと、によるマイクロ波損
失により制限される。そうだとしても、これはＳＡＷ周
波数同調で可能なものより振幅が３桁以上速い。
【００７８】図１９は、図１０に示す電極と同様の、三
つの部分への電極分割を備えた装置に対する同調曲線を
示す。実線の曲線201は、バイアスを印加しない場合の
同調を示すが、非常に貧弱である。三つの部分に12.3
6、10.45、および1.49ボルトの電圧を加えて得られた破
線の曲線203は、はるかに改善された応答を示してい
る。点線の曲線205は、更に広い応答を与える意図的な
離調の一例である。この図はまた、電極の存在がＳＡＷ
をそれほど減衰させないことをも示し、このことは、三
つの電極の全てがフィルタ応答曲線の形状に影響し、Ｓ
ＡＷが装置の全長にわたって存在することを表している
ことを観察することによってわかる。
【００７９】上記から、本発明により提供されるＡＯＴ
Ｆは、これまで達成されなかった多数の利点を提示する
ことが認識されるであろう。このようなＡＯＴＦは、フ
ィルタ応答の不必要なサイドローブを抑制し、非対称サ
イドローブを減少させ、温度および物理的な装置の不完
全さを補償するために、構成され、バイアスされ得る。
加えて、本発明を実施するＡＯＴＦは、慣用的なＡＯＴ
Ｆで達成することができるよりも、振幅で数桁速い同調
速度を備えている。本発明の原理を具体化するＡＯＴＦ
には、変調器としての他にフィルタとしての用途があ
る。本発明を実施する同調可能レーザは、他の同調可能
レーザより速い同調応答、及び安定な性能を提示する。
【００８０】本発明の幾つかの特定の実施例を説明し、
例示してきたが、本発明はそのように説明し例示した、
特定の形態、又は部品の配列に限定されるべきものでは
なく、各種の修正および変更を行なうことができる。従
って、本発明の特許請求項の範囲内で、本明細書に特に
説明し例示したもの以外で、本発明を実施することがで
きる。
【００８１】以下に、本発明の実施態様を列挙する。
【００８２】１．音響−光学同調可能フィルタにおい
て、到来光ビームを受けるために適合される、複屈折音
響−光学材料の基台と、電気信号に応答して基台に音波
を誘導する変換器であって、音波は、基台を通して伝播
し、音波の周波数により規定される光学的周波数帯域内
の周波数を有する如何なる光の偏りモードをも変えるよ
うに、但し前記光学的周波数帯域外の周波数を有する如
何なる光の偏りモードをも変えないように動作可能であ
る、変換器と、音響−光学材料の複屈折を調節すること
により、基台の光学的性質を制御する制御手段と、から
なる音響−光学同調可能フィルタ。
【００８３】２．制御手段が、基台に隣接する複数の電
極、及び電極と電気的に連絡している電圧源からなり、
電圧源は、電極を横断する電位を確立し、それにより基
台を通して広がる電界を発生するように動作する、前項
１に記載のフィルタ。
【００８４】３．電圧源は、基台の製造欠陥によるフィ
ルタ性能の如何なる低下をも補償する電位を発生する手
段からなる、前項２に記載のフィルタ。
【００８５】４．電圧源は、基台に及ぼす環境の影響に
よるフィルタ性能の如何なる低下をも補償する電位を発
生する手段からなる、前項２に記載のフィルタ。
【００８６】５．電圧源は、同調信号に応答して、フィ
ルタを所望の周波数帯域に同調させる電位を発生する手
段からなる、前項２に記載のフィルタ。
【００８７】６．電圧源は、変調信号に応答して、基台
を通して伝播する光を変調信号により担持される情報で
変調する電位を発生する手段からなる、前項２に記載の
フィルタ。
【００８８】７．光入力ビームが、入力偏光子、次に基
台、及び次に出力偏光子を通過するように、基台の対向
する末端に隣接して設置される、入力偏光子、及び出力
偏光子から更になり、入力偏光子、及び出力偏光子は共
に、第１のモードに偏光された光を通過させ、第２のモ
ードに偏光された光を減衰させ、それにより、規定光学
的周波数帯域外の周波数を有する光を通過させ、前記周
波数帯域内の周波数を有する光を減衰させる、ノッチフ
ィルタを規定する、前項２に記載のフィルタ。
【００８９】８．光入力ビームが、入力偏光子、次に基
台、及び次に出力偏光子を通過するように、基台の対向
する末端に隣接して設置される、入力偏光子、及び出力
偏光子から更になり、入力偏光子は、第１のモードに偏
光された光を通過させ、第２のモードに偏光された光を
減衰させ、出力偏光子は、第２のモードに偏光された光
を通過させ、第１のモードに偏光された光を減衰させ、
それにより、規定光学的周波数帯域内の周波数を有する
光を通過させ、前記周波数帯域外の周波数を有する光を
減衰させる、帯域通過フィルタを規定する、前項２に記
載のフィルタ。
【００９０】９．電極は、基台を通じて空間的に変化す
る電界を発生するように構成される、前項２に記載のフ
ィルタ。
【００９１】１０．電極の一つは、複数の副電極からな
り、各副電極は、他の副電極とは異なる基台領域に隣接
して設置されており、電圧源は、副電極の各種のものに
異なる電位を印加するよう動作し、それにより、基台の
異なる領域を通じて異なる強さの電界を発生する、前項
９に記載のフィルタ。
【００９２】１１．電極の一つは、抵抗性要素からな
り、電圧源は、抵抗性要素を横断して電圧降下を確立し
て、電極間に空間的に変化する電位を発生するように動
作し、それにより、基台を通じて空間的に変化する電界
を発生する、前項９に記載のフィルタ。
【００９３】１２．電極の一つは、電極の他のものから
空間的に変化する間隔だけ離れて設置され、基台を通じ
て空間的に変化する電界を生成する、前項９に記載のフ
ィルタ。
【００９４】１３．基台は、結晶性基板、及び基板の表
面に形成された光導波路からなり、電極は、導波路に隣
接して設置される、前項２に記載のフィルタ。
【００９５】１４．結晶性基板は、ニオブ酸リチウムか
らなり、導波路は、チタンの拡散により基板の表面に形
成される、前項１３に記載のフィルタ。
【００９６】１５．導波路の第１の区画と導波路の第２
の区画との間の中央部偏光子から更になり、各区画はフ
ィルタ段を規定する、前項１３に記載のフィルタ。
【００９７】１６．光入力ビームが、入力偏光子、次に
基台、及び次に出力偏光子を通過するように、基台の対
向する末端に隣接して設置される、入力偏光子、及び出
力偏光子から更になり、中央部偏光子、及び出力偏光子
は、第１のモードに偏光された光を通過させ、第２のモ
ードに偏光された光を減衰させ、それにより、規定光学
的周波数帯域外の周波数を有する光を通過させ、前記周
波数帯域内の周波数を有する光を減衰させる、２段ノッ
チフィルタを規定する、前項１５に記載のフィルタ。
【００９８】１７．光入力ビームが、入力偏光子、次に
基台、及び次に出力偏光子を通過するように、基台の対
向する末端に隣接して設置される、入力偏光子、及び出
力偏光子から更になり、中央部偏光子は、第１のモード
に偏光された光を通過させ、第２のモードに偏光された
光を減衰させ、入力偏光子、及び出力偏光子は各々、第
２のモードに偏光された光を通過させ、第１のモードに
偏光された光を減衰させ、それにより、規定光学的周波
数帯域内の周波数を有する光を通過させ、前記周波数帯
域外の周波数を有する光を減衰させる、２段帯域通過フ
ィルタを規定する、前項１５に記載のフィルタ。
【００９９】１８．電圧源、及び電極は、導波路の第１
の区画を横断して第１の電位を、導波路の第２の区画を
横断して第２の電位を印加するように適応され、第１の
電位は、規定光学的周波数帯域の一方の側のサイドロー
ブを減衰するように適応され、第２の電位は、前記周波
数帯域の他方の側のサイドローブを減衰するよう適応さ
れる、前項１５に記載のフィルタ。
【０１００】１９．電圧源、及び電極は、変調信号を受
けるように適応され、変調信号に応答して、導波路の第
１の区画を横断して第１の電位を、及び導波路の第２の
区画を横断して第２の電位を発生し、第１、及び第２の
電位は、フィルタを反対方向に離調させ、それにより、
導波路を通して伝播する光を変調信号により担持される
情報で変調するように働く、前項１５に記載のフィル
タ。
【０１０１】２０．電圧源、及び電極は、導波路の第１
の区画を横断して第１の電位を、導波路の第２の区画を
横断して第２の電位を印加するように適応され、第１の
電位は、第１のフィルタ段を所望の光学的周波数帯域の
方向に同調させるように適応され、第２の電位は、第２
のフィルタ段を前記光学的周波数帯域の方向に同調させ
るように適応され、それにより、二つの段を同じ光学的
周波数帯域に整列させる、前項１５に記載のフィルタ。
【０１０２】２１．音響−光学同調可能フィルタを制御
する方法において、電界を発生するステップと、音響−
光学同調可能フィルタを横断して電界を印加するステッ
プと、音響−光学同調可能フィルタの光学的性質を制御
するために、電界強度を調節するステップと、を含む方
法。
【０１０３】２２．電界強度を調節するステップは、音
響−光学同調可能フィルタの温度を測定するステップ
と、測定した温度を使用して電界強度を変更し、測定温
度の如何なる変化によるフィルタ性能の低下を補償する
ステップと、を含む前項２１に記載の方法。
【０１０４】２３．電界強度を調節するステップは、音
響−光学同調可能フィルタの複数の位置の各々で温度を
測定するステップと、 各位置で測定した温度を使用し
て、その位置に隣接する電界強度を変更し、測定温度の
如何なる変化によるフィルタ性能の低下を補償するステ
ップと、を含む前項２１に記載の方法。
【０１０５】２４．光信号を増幅する光増幅器と、光増
幅器に電力を供給する電源と、光導波路が形成される複
屈折音響−光学材料の細長い基台と、増幅器から導波路
の第１の末端まで、導波路の第２の末端から逆に増幅器
まで、及び増幅器からレーザビーム出力まで、の光ビー
ムに対する光路を規定する光ガイド手段、電気信号に応
答して基台に音波を誘導する変換器であって、音波は、
導波路を通して伝播し、音波および基台により規定され
る周波数を有する、如何なる光の偏光モードをも変更す
るように動作可能である、変換器と、電気信号を変換器
に与える手段と、音響−光学材料の複屈折を調節するこ
とにより導波路の光学的性質を制御し、それによりレー
ザを同調させる制御手段と、からなる同調可能レーザ。
【０１０６】２５．制御手段は、電圧源、及び導波路に
隣接する複数の電極からなり、電圧源は、電極を横断す
る電位を確立するよう動作し、それにより光導波路を通
じて広がる電界を発生する、前項２４に記載の同調可能
レーザ。
【０１０７】２６．光増幅器と導波路の第１の末端との
間の光路にあり、第１のモードで偏光された光を通過さ
せ、第２のモードで偏光された光を減衰させる入力偏光
子と、光増幅器と導波路の第２の末端との間の光路にあ
り、第２のモードで偏光された光を通過させ、第１のモ
ードで偏光された光を減衰させる出力偏光子と、から更
になる前項２４に記載の同調可能レーザ。
【０１０８】２７．光増幅器と導波路の第１の末端との
間の光路にあり、第１のモードで偏光された光を通過さ
せ、第２のモードで偏光された光を減衰させる入力偏光
子と、各区画がフィルタ段を形成する、導波路の第１の
区画と導波路の第２の区画との間にあり、第２のモード
で偏光された光を通過させ、第１のモードで偏光された
光を減衰させる中央部偏光子と、光増幅器と導波路の第
２の末端との間の光路にあり、第１のモードで偏光され
た光を通過させ、第２のモードで偏光された光を減衰さ
せる出力偏光子と、から更になる前項２５に記載の同調
可能レーザ。
【０１０９】
【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、本
発明によるＡＯＴＦは、フィルタ応答の不必要なサイド
ローブを抑制し、非対称サイドローブを減少させ、温度
および物理的な装置の不完全さを補償するために、構成
され、バイアスされ得る。加えて、本発明によるＡＯＴ
Ｆは、慣用的なＡＯＴＦで達成することができるより
も、振幅で数桁速い同調速度を備えている。本発明の原
理を具体化するＡＯＴＦには、変調器としての他にフィ
ルタとしての用途がある。本発明を実施する同調可能レ
ーザは、他の同調可能レーザより速い同調応答、及び安
定な性能を提示する、といった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】理想的帯域通過フィルタの周波数応答を示す。
【図２】理想的ノッチフィルタの周波数応答を示す。
【図３】良品質の実現可能な帯域通過フィルタの周波数
応答を示す。
【図４】従来技術による集積ＡＯＴＦの概略図である。
【図５】従来技術のＡＯＴＦの周波数応答を示す。
【図６】本発明によるＡＯＴＦの概略図である。
【図７】図６の線７−７を通して取った断面図である。
【図８】図７のものに類似した断面図であるが、電極の
代替構成を表す。
【図９】２段ＡＯＴＦの概略図であり、その各段は、図
６に示すＡＯＴＦに概ね類似である。
【図１０】図６に示すものに類似しているが、導波路の
一方の側に複数の副電極を備えているＡＯＴＦの概略図
である。
【図１１】図６に示すものに類似しているが、電極の一
つとして抵抗性素子を備えているＡＯＴＦの概略図であ
る。
【図１２】図９に示すものに類似しているが、空間的に
変化する電界をもたらす電極形状を備えている２段ＡＯ
ＴＦの概略図である。
【図１３】図９に示すものに類似した、電圧源を制御す
るサーミスタを含む２段ＡＯＴＦの概略図である。
【図１４】図６に示すものに類似しているが、電圧源が
同調信号により制御されるＡＯＴＦの概略図である。
【図１５】図６に示すものに類似しているが、電圧源が
変調信号に応答して電界を変調するＡＯＴＦの概略図で
ある。
【図１６】本発明の原理を具体化する、電子的に同調可
能な外部空洞レーザの部分概略図である。
【図１７】図６に示すＡＯＴＦに類似したＡＯＴＦの応
答を示す。
【図１８】図１７に表した周波数応答を有するＡＯＴＦ
の同調電圧に対してプロットしたピーク変換の周波数測
定値を示す。
【図１９】図１０に表したＡＯＴＦに類似したＡＯＴＦ
の同調曲線を示す。
【符号の説明】
101 基台 103 第１の末端 105 光ファイバ 107 光導波路 109 第２の末端 111 変換器 115,117 電極 119 電圧源 131 入力偏光子 133 出力偏光子 199,211 サーミスタ 183 抵抗性素子 203,213 制御可能電圧源 237 光増幅器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】音響−光学同調可能フィルタにおいて、 到来光ビームを受けるために適合される、複屈折音響−
    光学材料の基台と、 電気信号に応答して基台に音波を誘導する変換器であっ
    て、音波は、基台を通して伝播し、音波の周波数により
    規定される光学的周波数帯域内の周波数を有する如何な
    る光の偏りモードをも変えるように、但し、前記光学的
    周波数帯域外の周波数を有する如何なる光の偏りモード
    をも変えないように動作可能である、変換器と、 音響−光学材料の複屈折を調節することにより、基台の
    光学的性質を制御する制御手段と、 からなる音響−光学同調可能フィルタ。
JP7193162A 1994-08-01 1995-07-28 制御可能な複屈折音響−光学的同調可能フィルタ、及びそれにより同調されるレーザ Pending JPH08101363A (ja)

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