JPH03194525A - オプトロニック相関器 - 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〕 この発明は、タップ付き遅延線（ｔａｐｐｅｄ　ｄｅｌ
ａｙｌｉｎｅ）の方式により雑音のある電磁信号、特に
光信号から、ある区間にわたって伝送し、種々の情報を
含む有効信号を識別する装置、即ちオプトロニック相関
器、即ち大きな時間・帯域幅の積を有する光学・電子相
関器に関する。

更に、この発明はリアルタイムで電子信号処理して、タ
ップ付き遅延線（ｔａｐｐｅｄ　ｄｅｌａｙ　１ｉｎｅ
）の方式により雑音のある電磁信号、特に光信号から、
ある区間にわたって伝送し、種々の情報を含む有効信号
を識別する方法にも関する。

〔従来の技術〕

今まで公知の相関器あるいは所謂最適フィルターないし
はＳＡＷフィルター（西独特許第３２４８５３９　Ｃ２
号明細書を参照）では、時間・帯域の積は比較的小さい
。雑音中の信号の検出能力は、信号エネルギ（出力Ｘ時
間）とスペクトル擾乱出力密度による比、遅延時間のよ
うな情報の収拾能によって、即ち、信号の時間・帯域幅
の積によって指定される。

〔発明の課題〕

この発明の課題は、時間・帯域幅の積を相関器あるいは
最適フィルターによって大幅に改良する冒頭に述べた種
類の装置と方法を提供することにある。

〔課題を解決する手段〕

上記の課題は、この発明により、冒頭に述べた種類に属
する装置の場合、チップの上に平坦な光導体のスパイラ
ルを形成するため、マイクロ技術により光導体をウェフ
ァ−のスパイラル状の溝に作製していることによって解
決されている。

更に、上記の課題は、この発明により、冒頭に述べた種
類に属する方法の場合、識別すべき有効信号である情報
を、急速変化で所定の間隔の光信号に変調し、マイクロ
技術で作製された平面コイルの形にした光導体に供給し
、集光し、復調して基準値と比較した後、二進電子的に
処理あるいは評価することによって解決されている。

この発明による他の有利な構成は、従属請求項に記載さ
れている。

〔発明の効果〕

この発明による最も重要な利点は、時間・帯域幅の積を
少なくとも１桁上昇させ、それに応じて強力な雑音があ
るにも係わらず信号検出能力を高める点にある。これ等
の利点は、ＳＡＷフィルター（例えば、このようなフィ
ルターは西独特許第３２４８５３９　Ｃ２号明細書に記
載されている）に比べても「タップ付き遅延線Ｊ　（Ｔ
ａｐｐｅｄ　Ｄｅｌａｙ　Ｌｉｎｅ）（このような遅延
線は、例えばヨーロッパ特許筒０１０６５０５　Ａ２号
明細書に記載されている）に比べても当てはまる。

この発明（二進相関器）の有利な応用に対する電子的な
評価は、西独特許第３８１６８４５　Ｃ２号明細書に記
載されいるような方法で行われる。この方法からの修正
は、当然、特許請求の範囲によつテ規定すレるような権
利範囲を見捨てることなく行える。

〔実施例〕

以下にこの発明を実施例を示す添付図面に基づきより詳
しく説明する。

この発明によれば、修正すべきあるいは最適にフィルタ
ーすべき信号が同じ時間間隔の光信号に（例えば振幅変
調によって）変調することを提唱している。即ち、「タ
ップ付き遅延線」のモデルによって、非常に大きい時間
・帯域幅の積を有するオプトロニックに作用する最適フ
ィルターを作製できる。このようにして変調した光信号
は、光導体に供給される。光導体（ＬＷＬ）はかなりな
長さを考慮して、減衰を少なくする必要のある場合には
、ガラス繊維で形成される（ガラスの種類はできる限り
小さい減衰と言う観点から選択される）。遅延導線とし
て平坦なコイルをチップの上に形成するため、上記の（
単一モードの）ガラス繊維を、例えばシリコン・ウェフ
ァ−に好ましくはスパイラル状にエツチングした溝・Ｖ
溝（第１ａ図）に押し込む。これ等のスパイラル状をし
た平坦な光導体のコイルは光導体の離散箇所で処理され
（切削、エツチング）、これ等の取り出し口から光が出
射する。このように形成された出射窓から放出した光は
、レンズ装置または類似な光学系を用いて集光され、光
受信器であるただ一個のＰＩＮダイオードに、集光と相
関あるいはコンボリューション積分を行うため集中する
。

この発明によれば、これに対して、光に対する出射窓の
ところで、第１図および第１ａ図の中心から出射し、パ
ルス光源（ＬＥＤ）の光の遅延導線として使用される光
導体のスパイラルにタップａ　−ｆを付けることを提唱
している。その場合、ａからｆのこれ等の集束光導体は
その短さのため、中心に通ずる放射状のビームとして、
リチュウムナイオバイト（ＬｉＮｂＯ３）のような光学
材料から、ビームパターンまたはテープパターンにして
薄膜技術で作製され、ビームパターンはマスク法または
リソグラフィー法によって作製される。窓Ａ〜ｒから中
心に通ずる（第２図および第２ａ図参照）集束光導体は
、ただ一個のシリコンウェハー上に配設される（第２ａ
図参照）。中心には、好ましくは集光レンズが配設され
ている。このレンズは集束光導体と共に集束点Ｓに導入
され、そこから光受信器（ＰＩＮダイオード）に通ずる
。

遅延導体として使用される平坦な光導体のコイル（第１
ａ図）の支持体は、下部部分として使用され、ビーム状
の集束光導体（第２ａ図）の支持体は、特に両方のシリ
コンウェハーの周囲で組み立てられるまたは接着される
、当該ユニットの上部部分として使用される。その場合
、光導体は平坦なスパイラル状のコイルの形にしてマイ
クロ技術で作製される下部部分（第１ａ図）の対応する
スパイラルに挟持される。このスパイラル状の光導体を
固定するには、接着剤（糊）の必要性がない。

この発明によれば、特に短い棒状にした集束光導体、特
に短い棒状にした、ビームとして、特にリチュウムナイ
オバイトのような光学材料の帯状にして薄膜技術あるい
はマスク技術で蒸着される（ＰＶＤ法またはＣＶＤ法）
。ここでは、できる限り長い光導体を小さい空間に平坦
に作製するため、できる限り薄い光導体が使用され、シ
リコンウェファ−（第１ａ図）のＶ溝間のできる限り薄
いウェブがそのままにされている。これには、何よりも
、シリコンウェファ−等、半導体技術で通常のような円
形の円板状にした材料から、マイクロ技術、特にマイク
ロ系の技術で特に良好に製造できるスパイラル形状が使
用される。

光をこのスパイラルに送ると、スパイラル状の光導体で
、光導体を通過して送られる明暗部分を有する光信号の
明るい部分の全てがタップ位置（ａ　−ｂ　）にある時
、相関先端（ピーク）が生じることが判る。この時、最
大値、即ち最高光強度があり、受光装置（ＰＩＮダイオ
ード）によって集束点Ｓで検出できる。この場合、受光
検出器（ＰＩＮダイオード）では瞬間的に光パルスの最
大強度が検出され、それに応じた電気信号が生じ、アナ
ログ信号ないしはＡ／Ｄ変換器でデジタル信号（ビット
）に変換したのち情報処理（プロセス処理）および評価
部に導入される。

これに対して、西独特許第３１１６８４５　Ｃ２号明細
書により、二進信号の処理が提唱されている。

この場合、Ｏ状態から１状態に急速に変換する時間がマ
イクロ秒より大きいが、ミリ秒より小さい。

その場合、変換された、つまり変調された測定信号が評
価のためにそれ自体公知の方法により電子回路を用いて
基準信号と比較される。

この発明は上に述べた実施例に限定するものではない。

この発明の応用は、何よりも情報技術にある。

つまり一定区間を経由して電磁的、殊に光学的な方法で
信号伝送するための技術にある。その外、計測技術、分
析技術および他の応用にある。

マイクロ秒より長く、ミリ秒より短い信号間隔の時打わ
れるギガ領域にまでおよぶ広い帯域幅の信号をリアルタ
イム処理することもこの発明の枠内にある。長時間幅が
得られる。時間帯域（タイムハンド幅）は時間にある周
波数を掛けた積である。例えばミリ秒・１：ミリ秒と理
解でき、この発明では１０００以上の大きさである（利
得としての無次元数）。しかし、変更例ではこの発明に
よる光集束装置によって最短距離化されるスパイラルの
タップ位置から中心までの連結が危うくなる。

即ち、この発明の目的である短距離、光導体（１゜ＷＬ
）の減衰が少ないおよび変調した（符号化した）情報の
高い抽出力等が危うくなる。

変更例は、ウェファ−材料に関して行えるが、単結晶材
料の化学腐食性（非等方性）が良好であるため、シリコ
ン（Ｓｉ）が選択される。マイクロシステム技術、マイ
クロメカニック、マイクロエレクトニックス、オプトエ
レクトロニックスから公知の他の材料および製造方法も
、光導体の製造方法（薄膜技術での）および光学系と電
子系の集積も含めてここでは利用できる。

評価電子回路が復調器、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器と
比較器（基準値と比較するための）のような公知の回路
部品しか含まないので、この電子回路は簡単のため図示
しでいない。

【図面の簡単な説明】

第１図と第１ａ図、それぞれパルス化された光ｆｉ（Ｌ
、ＥＤ）（７）光に対する遅延導線としての光導体ヲ備
エタスハイラル状溝を有するシリコンウェファ−の平面
図と断面図。 第２図と第２ａ図、それぞれ遅延導体としての集束光導
体と出射窓を備えたシリコンウェハーの平面図と断面図
。 第３図、第１図と第１Ａ図の変形例を示す断面図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、タップ付き遅延線（ｔａｐｐｅｄｄｅｌａｙｌｉｎ
   ｅ）の方式により雑音のある電磁信号、特に光信号から
   、ある区間にわたって伝送し、種々の情報を含む有効信
   号を識別する装置において、チップの上に平坦な光導体
   のスパイラルを形成するため、マイクロ技術により光導
   体をウェファーのスパイラル状の溝に作製していること
   を特徴とする装置。 ２、ガラス繊維がシリコンウェファーのスパイラル状に
   エッチングした溝に接着されているか、あるいは押し込
   んであることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ３、光導体（ＬＷＬ）は離散的箇所である窓に光が出射
   するようにそれ等の箇所に加工、特に機械的な（切削）
   あるいは化学的に（エッチングして）タップが付けてあ
   ることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ４、前記離散的な箇所で窓から出射する光を集光し、た
   だ一個の光受信器（ＰＩＮダイオード）に集中させるこ
   とを特徴とする請求項３に記載の装置。 ５、集光は、光を窓から取り出し、光受信器（ＰＩＮダ
   イオード）に導く光り導体を用いて行われることを特徴
   とする請求項４に記載の装置。 ６、光を集光する複数の光導体が一個の固有キャリヤ（
   シリコンウェファー）に配設してあり、特にタップ箇所
   から中心（Ｃ）または集光点（Ｓ）までを最短（ビーム
   ）接続部として形成されていることを特徴とする請求項
   ５に記載の装置。 ７、集光用の光導体は、真空蒸着した、リチュウムナイ
   オバイト（ＬｉＮｂＯ＿３）のような光学導体の薄膜製
   の帯で形成されていることを特徴とする請求項５または
   ６に記載の装置。 ８、スパイラル状の遅延線としての光導体の第一キャリ
   ヤと、タップ箇所である窓から出射する光をユニットに
   集光する光導体の第二キャリヤとが統合されている（第
   ３図）ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に
   記載の装置。 ９、両方のキャリヤであるウェファーを統合するつまり
   接着する場合、遅延導線の光導体をシリコンウェファー
   のエッチングしたスパイラルに接着または押し込んであ
   り、遅延導線としてのスパイラル形状にした光導体の第
   一キャリヤが下部部分（ベース）を形成し、この上に、
   上部部分（カバー）を形成する、タップである窓から出
   射した光を集光する光導体の第二キャリヤが載置されて
   いることを特徴とする請求項８に記載の装置。 １０、リアルタイムで電子信号処理して、タップ付き遅
   延線（ｔａｐｐｅｄｄｅｌａｙｌｉｎｅ）の方式により
   雑音のある電磁信号、特に光信号から、ある区間にわた
   って伝送し、種々の情報を含む有効信号を識別する方法
   において、識別すべき有効信号である情報を、急速変化
   で所定の間隔の光信号に変調し、マイクロ技術で作製さ
   れた平面コイルの形にした光導体に供給し、集光し、復
   調して基準値と比較した後、二進電子的に処理あるいは
   評価することを特徴とする方法。