JPH0743402B2 - 導波型光・音響スペクトラムアナライザ - Google Patents
導波型光・音響スペクトラムアナライザInfo
- Publication number
- JPH0743402B2 JPH0743402B2 JP61063306A JP6330686A JPH0743402B2 JP H0743402 B2 JPH0743402 B2 JP H0743402B2 JP 61063306 A JP61063306 A JP 61063306A JP 6330686 A JP6330686 A JP 6330686A JP H0743402 B2 JPH0743402 B2 JP H0743402B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- surface acoustic
- acoustic wave
- parallel light
- optical
- light
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は平面導波路上に２個の弾性表面波電極、２個の
平面レンズを設けた導波型光・音響スペクトラムアナラ
イザに関する。
平面レンズを設けた導波型光・音響スペクトラムアナラ
イザに関する。
光導波路上の弾性表面波と光の相互作用（ブラグ回折）
を用いた光・音響信号処理装置は高速処理、小形軽量化
が可能なため、導波型の光スペクトラムアナライザ、光
コリレータとして実現され、その実用化が盛んに行なわ
れている。
を用いた光・音響信号処理装置は高速処理、小形軽量化
が可能なため、導波型の光スペクトラムアナライザ、光
コリレータとして実現され、その実用化が盛んに行なわ
れている。
この導波型光スペクトラムアナライザ（以下光スペアナ
と呼ぶ）は、未知信号の周波数を実時間で分析する周波
数解析器で、すでに米国カリフォルニア大学のツアイ
（Tsai）教授が雑誌「アイ・イ・イ・イ・トランズアク
ション・オン・サーキットシステムズ（IEEE Transacti
on on Circuit Systems）」の1979年12月号の1072頁に
著した論文「ガイデッド ウェーブアコーストオプティ
ック プラグ モジュレータス フォー ワイドバンド
インテグレーティッド オプティッコミュニケーショ
ンズ アンド シグナルプロセスシング（Guided−Wave
Acoustoptic Bragg Modulation for Wide−Band Integ
rated Optics Communications and Signal Processin
g）」に示されている。
と呼ぶ）は、未知信号の周波数を実時間で分析する周波
数解析器で、すでに米国カリフォルニア大学のツアイ
（Tsai）教授が雑誌「アイ・イ・イ・イ・トランズアク
ション・オン・サーキットシステムズ（IEEE Transacti
on on Circuit Systems）」の1979年12月号の1072頁に
著した論文「ガイデッド ウェーブアコーストオプティ
ック プラグ モジュレータス フォー ワイドバンド
インテグレーティッド オプティッコミュニケーショ
ンズ アンド シグナルプロセスシング（Guided−Wave
Acoustoptic Bragg Modulation for Wide−Band Integ
rated Optics Communications and Signal Processin
g）」に示されている。
第２図はこの論文で示されている光スペアナの主平面を
示した斜視図である。図中、１は基板で、ニオブ酸リチ
ウム（LiNbO3）、タンタル酸リチウム（LiTaO3）などの
強誘電体、シルコン（Si）、ガリウムヒ素（GaAs）など
の半導体からなる。この基体１上に対応した光導波層
２、たとえばLiNbO3基板ならTi拡散光導波路層が形成さ
れ、さらに図に示す様に、平面レンズ4,7,弾性表面波電
極５が設けられている。この平面レンズ4,7としては、
通常基板上くぼみをつけたジオデシックレンズが用いら
れるが、この他非周期格子を用いたチャーブグレーティ
ングレンズがある。
示した斜視図である。図中、１は基板で、ニオブ酸リチ
ウム（LiNbO3）、タンタル酸リチウム（LiTaO3）などの
強誘電体、シルコン（Si）、ガリウムヒ素（GaAs）など
の半導体からなる。この基体１上に対応した光導波層
２、たとえばLiNbO3基板ならTi拡散光導波路層が形成さ
れ、さらに図に示す様に、平面レンズ4,7,弾性表面波電
極５が設けられている。この平面レンズ4,7としては、
通常基板上くぼみをつけたジオデシックレンズが用いら
れるが、この他非周期格子を用いたチャーブグレーティ
ングレンズがある。
これら光素子の構成によって、半導体レーザなどからな
る光源３より放射された光は、平面レンズ４により平行
光に変換され、さらに電極５より放射された弾性表面波
９により偏向され、再び平面レンズ７で集光され光検出
器アレー10へ投影される。この場合、電極へ印加される
電気信号の周波数の値により平行光の偏向光の角度が変
化するため、平面レンズ７による集束光は、周波数の値
に対しては集束点の位置の変化となる。したがって、光
検出器アレー10を端面に設けることにより、各光検出ア
レーの位置に対応して電気信号の周波数成分を実時間で
読みとることが出来る。
る光源３より放射された光は、平面レンズ４により平行
光に変換され、さらに電極５より放射された弾性表面波
９により偏向され、再び平面レンズ７で集光され光検出
器アレー10へ投影される。この場合、電極へ印加される
電気信号の周波数の値により平行光の偏向光の角度が変
化するため、平面レンズ７による集束光は、周波数の値
に対しては集束点の位置の変化となる。したがって、光
検出器アレー10を端面に設けることにより、各光検出ア
レーの位置に対応して電気信号の周波数成分を実時間で
読みとることが出来る。
このように第２図で説明した光スペアナは、周波数によ
る回折角の違いを集光レンズを用い位置の変化に直し、
検出器アレー10で周波数を直読しようとするものであ
る。そのため検出器アレー上での光ビームの集光状態が
周波数を検出する上で極めて重要となる。すなわち、集
光された光ビーム径は出来る限り小さい方がよいが、こ
れは平行光の幅と集光レンズの焦点距離で決まってしま
うため限界がある。また、集光ビームの歪みが少ないこ
とが望ましいが、これは平面レンズ4,7の出来具合いに
より左右される。通常、この平面レンズによる収差は球
面収差となり集束光ビームを拡げることになる。
る回折角の違いを集光レンズを用い位置の変化に直し、
検出器アレー10で周波数を直読しようとするものであ
る。そのため検出器アレー上での光ビームの集光状態が
周波数を検出する上で極めて重要となる。すなわち、集
光された光ビーム径は出来る限り小さい方がよいが、こ
れは平行光の幅と集光レンズの焦点距離で決まってしま
うため限界がある。また、集光ビームの歪みが少ないこ
とが望ましいが、これは平面レンズ4,7の出来具合いに
より左右される。通常、この平面レンズによる収差は球
面収差となり集束光ビームを拡げることになる。
また、弾性表面波の速度をＶ、平行光のビーム幅をＷと
すると、ｔ＝W/Vなる時間より短い時間の信号が入力し
た時、弾性表面波は平行光ビームの信号が入力した時、
弾性表面波は平行光ビーム内の一部を伝搬することにな
るが、このような短パルスの場合、検出器アレー上では
左右の歪みが異なる非点収差、あるいはコマ収差とな
る。これは弾性表面波が平行光ビームとぶつかった時点
と、平行光ビームとはなれる時点では集束光のビーム形
状が異なることを意味しており、信号のより正確な周波
数測定が困難となる。
すると、ｔ＝W/Vなる時間より短い時間の信号が入力し
た時、弾性表面波は平行光ビームの信号が入力した時、
弾性表面波は平行光ビーム内の一部を伝搬することにな
るが、このような短パルスの場合、検出器アレー上では
左右の歪みが異なる非点収差、あるいはコマ収差とな
る。これは弾性表面波が平行光ビームとぶつかった時点
と、平行光ビームとはなれる時点では集束光のビーム形
状が異なることを意味しており、信号のより正確な周波
数測定が困難となる。
したがって、平面レンズの球面収差が存在していても、
短パルスを印加した時も非点収差コマ収差を生じさせな
いものが実現できれば極めて有効である。
短パルスを印加した時も非点収差コマ収差を生じさせな
いものが実現できれば極めて有効である。
本発明の目的は、このように平行光ビーム幅と弾性表面
波速度で決まる時間以下の短パルスを印加しても平面レ
ンズによる非点収差、コマ収差が発生しないような導波
型光スペアナを提供するものである。
波速度で決まる時間以下の短パルスを印加しても平面レ
ンズによる非点収差、コマ収差が発生しないような導波
型光スペアナを提供するものである。
本発明の導波型光・音響スペクトラムアナライザは、強
誘電体あるいは半導体からなる板の一面に光導波路を設
けた基板体と；前記光導波路の端部から入射する光ビー
ムを平行光に変換する第１の平面レンズと、前記平行光
をブラッグ回折させるようにその平行光の側面から第１
の弾性表面波を放射する第１の弾性表面波電極と、この
第１の弾性表面波電極とは前記平行光を挟んで反対側に
あって前記第１の弾性表面波の伝播方向と逆向きに平行
な第２の弾性表面波を放射しかつ前記平行光の中心軸ま
での弾性表面波の伝播時間が互いに等しくなる位置に配
置されかつ第１の弾性表面波電極と同じ周波数の信号が
印加される第２の弾性表面波電極と、これら第１または
第２の弾性表面波電極から放射される弾性表面波のいず
れか一方によりブラッグ回折された平行光を集光させる
第２の平面レンズとをそれぞれ前記光導波路上に設けた
光学回路と；前記第２の平面レンズで集光された光の位
置を前記光導波路の他の端部で検出する光検出器アレー
とを備えたことを特徴とする。
誘電体あるいは半導体からなる板の一面に光導波路を設
けた基板体と；前記光導波路の端部から入射する光ビー
ムを平行光に変換する第１の平面レンズと、前記平行光
をブラッグ回折させるようにその平行光の側面から第１
の弾性表面波を放射する第１の弾性表面波電極と、この
第１の弾性表面波電極とは前記平行光を挟んで反対側に
あって前記第１の弾性表面波の伝播方向と逆向きに平行
な第２の弾性表面波を放射しかつ前記平行光の中心軸ま
での弾性表面波の伝播時間が互いに等しくなる位置に配
置されかつ第１の弾性表面波電極と同じ周波数の信号が
印加される第２の弾性表面波電極と、これら第１または
第２の弾性表面波電極から放射される弾性表面波のいず
れか一方によりブラッグ回折された平行光を集光させる
第２の平面レンズとをそれぞれ前記光導波路上に設けた
光学回路と；前記第２の平面レンズで集光された光の位
置を前記光導波路の他の端部で検出する光検出器アレー
とを備えたことを特徴とする。
以下図面により本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の導波型光・音響スペクトラムアナライ
ザの一実施例を示す平面図である。本実施例は、強誘電
体あるいは半導体、ガラスなどからなる基板１上に、各
基板１に対応した光導波路２、たとえば基板をニオブ酸
リチウム（LiNbO3）とすればTi拡散光導波路を形成す
る。この光導波路上に各２個の平面レンズ4,7、弾性表
面波電極5,6を設ける。これら平面レンズ4,7は、前述の
ように基板１上にくぼみを形成し、その上に光導波路を
設けたジオデジクレンズ、あるいは金属ストリップから
なる格子を、その間隔が順次広くなるか、狭くなるよう
に基板上に配置したチャーブグレーティングレンズなど
がある。
ザの一実施例を示す平面図である。本実施例は、強誘電
体あるいは半導体、ガラスなどからなる基板１上に、各
基板１に対応した光導波路２、たとえば基板をニオブ酸
リチウム（LiNbO3）とすればTi拡散光導波路を形成す
る。この光導波路上に各２個の平面レンズ4,7、弾性表
面波電極5,6を設ける。これら平面レンズ4,7は、前述の
ように基板１上にくぼみを形成し、その上に光導波路を
設けたジオデジクレンズ、あるいは金属ストリップから
なる格子を、その間隔が順次広くなるか、狭くなるよう
に基板上に配置したチャーブグレーティングレンズなど
がある。
これらの光素子は、次のように配置されている。すなわ
ち、半導体レーザなどの光源３から放射された光ビーム
は、導波路２へ入射され伝搬し、さらに平面レンズ４に
より平行光に変換される。この平行光は、弾性表面波電
極５から放射された弾性表面波８により偏向され弾性表
面波電極６から放射された弾性表面波９により偏向され
ずに直進するものと、弾性表面波電極５から放射された
弾性表面波８により偏向されずに直進し弾性表面波電極
６から放射された弾性表面波９により偏向されるものと
に分けられ、これら偏向された平行光が各々平面レンズ
７により集光された光検出器アレー10に到達する。この
場合、弾性表面波電極5,6は平行光ビームの中心軸の一
点に対して点対称となるように配置され、さらに同一の
入力電気信号が印加される。
ち、半導体レーザなどの光源３から放射された光ビーム
は、導波路２へ入射され伝搬し、さらに平面レンズ４に
より平行光に変換される。この平行光は、弾性表面波電
極５から放射された弾性表面波８により偏向され弾性表
面波電極６から放射された弾性表面波９により偏向され
ずに直進するものと、弾性表面波電極５から放射された
弾性表面波８により偏向されずに直進し弾性表面波電極
６から放射された弾性表面波９により偏向されるものと
に分けられ、これら偏向された平行光が各々平面レンズ
７により集光された光検出器アレー10に到達する。この
場合、弾性表面波電極5,6は平行光ビームの中心軸の一
点に対して点対称となるように配置され、さらに同一の
入力電気信号が印加される。
この場合、２個の弾性表面波電極に同一の電気信号を入
力すると、その平行光は弾性表面波８および弾性表面波
９により同一のブラッグ回折を受けることになる。従っ
て、第１の弾性表面波８でブラッグ回折を受けずに第２
の弾性表面波９によりブラッグ回折された平行光と、第
１の弾性表面波８でブラッグ回折され第２の弾性表面波
９によりプラッグ回折を受けない平行光とは、第２の平
面レンズにより集光された場合、同一の点に集光するこ
とになる。このため光検出器アレー10の上ではこれら２
種類の平行光は同一点に集光され、弾性表面波電極5,6
に入力された電気信号の周波数を示すことになる。
力すると、その平行光は弾性表面波８および弾性表面波
９により同一のブラッグ回折を受けることになる。従っ
て、第１の弾性表面波８でブラッグ回折を受けずに第２
の弾性表面波９によりブラッグ回折された平行光と、第
１の弾性表面波８でブラッグ回折され第２の弾性表面波
９によりプラッグ回折を受けない平行光とは、第２の平
面レンズにより集光された場合、同一の点に集光するこ
とになる。このため光検出器アレー10の上ではこれら２
種類の平行光は同一点に集光され、弾性表面波電極5,6
に入力された電気信号の周波数を示すことになる。
以上説明したように、本発明によれば、２個の弾性表面
波電極が、平面レンズにより変換された平行光ビームの
中心軸の一点に対して、点対称となっているため、平行
光ビーム内を伝搬する弾性表面波信号は、光ビーム内で
伝搬方向が逆でかつ同一の信号となる。そのため周波数
変化が平行光ビーム幅Ｗと弾性表面速度Ｖで決まる時間
Ｔ＝W/Vより短かい時間の電気信号が弾性表面波電極5,6
に入力されると、平行光のビーム幅より短かい弾性表面
波がこの平行光の中心軸に対して対称の場所に位置しか
つ逆方向に伝播することになる。従って、このような２
種類の弾性表面波によりブラッグ回折された平行光で
は、光ビーム内でブラッグ回折以外で生じる非点収差、
コマ収差などの回折部分が平行光より短かい場合に起こ
る非対称収差の影響を軽減することができる。すなわ
ち、弾性表面波が対称な位置に常に存在するためにブラ
ッグ回折された平行光の光収差が対称性をもつためであ
る。従って、入力印加信号のより正確な周波数測定が可
能となる。
波電極が、平面レンズにより変換された平行光ビームの
中心軸の一点に対して、点対称となっているため、平行
光ビーム内を伝搬する弾性表面波信号は、光ビーム内で
伝搬方向が逆でかつ同一の信号となる。そのため周波数
変化が平行光ビーム幅Ｗと弾性表面速度Ｖで決まる時間
Ｔ＝W/Vより短かい時間の電気信号が弾性表面波電極5,6
に入力されると、平行光のビーム幅より短かい弾性表面
波がこの平行光の中心軸に対して対称の場所に位置しか
つ逆方向に伝播することになる。従って、このような２
種類の弾性表面波によりブラッグ回折された平行光で
は、光ビーム内でブラッグ回折以外で生じる非点収差、
コマ収差などの回折部分が平行光より短かい場合に起こ
る非対称収差の影響を軽減することができる。すなわ
ち、弾性表面波が対称な位置に常に存在するためにブラ
ッグ回折された平行光の光収差が対称性をもつためであ
る。従って、入力印加信号のより正確な周波数測定が可
能となる。
第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図は従来の導
波型光・音響スペクトラムアナライザの一例を示す斜視
図である。 １……基板、２……光導波路、３……光源、4,7……平
面レンズ、5,6……弾性表面波電極、8,9……弾性表面
波、10……光検出器アレー。
波型光・音響スペクトラムアナライザの一例を示す斜視
図である。 １……基板、２……光導波路、３……光源、4,7……平
面レンズ、5,6……弾性表面波電極、8,9……弾性表面
波、10……光検出器アレー。
Claims (1)
- 【請求項１】強誘電体あるいは半導体からなる板の一面
に光導波路を設けた基板体と；前記光導波路の端部から
入射する光ビームを平行光に変換する第１の平面レンズ
と、前記平行光をブラッグ回折させるようにその平行光
の側面から第１の弾性表面波を放射する第１の弾性表面
波電極と、この第１の弾性表面波電極とは前記平行光を
挟んで反対側にあって前記第１の弾性表面波の伝播方向
と逆向きに平行な第２の弾性表面波を放射しかつ前記平
行光の中心軸までの弾性表面波の伝播時間が互に等しく
なる位置に配置されかつ第１の弾性表面波電極と同じ周
波数の信号が印加される第２の弾性表面波電極と、これ
ら第１または第２の弾性表面波電極から放射される弾性
表面波のいずれか一方によりブラッグ回折された平行光
を集光させる第２の平面レンズとをそれぞれ前記光導波
路上に設けた光学回路と；前記第２の平面レンズで集光
された光の位置を前記光導波路の他の端部で検出する光
検出器アレーとを備えた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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61063306A JPH0743402B2 (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | 導波型光・音響スペクトラムアナライザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61063306A JPH0743402B2 (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | 導波型光・音響スペクトラムアナライザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62218875A JPS62218875A (ja) | 1987-09-26 |
| JPH0743402B2 true JPH0743402B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=13225473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61063306A Expired - Lifetime JPH0743402B2 (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | 導波型光・音響スペクトラムアナライザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0743402B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6049230A (ja) * | 1983-08-29 | 1985-03-18 | Anritsu Corp | 音響光学的スペクトルアナライザ |
-
1986
- 1986-03-19 JP JP61063306A patent/JPH0743402B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62218875A (ja) | 1987-09-26 |
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