JPS61193132A

JPS61193132A - 光集積型スペクトラム・アナライザ

Info

Publication number: JPS61193132A
Application number: JP3357285A
Authority: JP
Inventors: Keiji Hanada; 花田　啓二; Shiro Ogata; 司郎緒方; Masaharu Matano; 俣野　正治; Maki Yamashita; 山下　牧
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1985-02-20
Filing date: 1985-02-20
Publication date: 1986-08-27

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】発明の背景この発明は、光と弾性表面波との相互作用を利用した光
集積型スペクトラム・アナライザに関する。

従来の光集積型スペクトラム・アナライザの一例が第１
図に示されている。この種のスペクトラム・アナライザ
の例は、たとえばＵＳＰ４゜２５３．０６０に記載され
ている。

基板（１０）表面に光導波路（先導波層＞（１１）が形
成されている。半導体レーザのような光源（２１）から
出射し、光導波路（１１）を伝播する発散光は、ジオデ
シック・レンズのような導波路レンズ（２２）によって
コリメートされる。

光導波路（１１）上にはインターディジタル・トランス
デユーサ（ＩＤＴという＞（２５）が設けられている。

アンテナその他の入力信号源（２Ｂ）からの入力高周波
信号は局部発信器（２７）とミキサ（２８）とによって
その周波数がＩＤＴ（２５）の周波数領域に適合するよ
うに変換され、増幅器（２９）によって増幅されたのち
ＩＤＴ（２５）に印加される。ＩＤＴ（２５＞からは弾
性表面波（ＳＡＷという）が発生し、コリメートされた
光の伝播方向に対して斜めに適当な角度で伝播していく
。

レンズ（２２）によってコリメートされた光はＳＡＷと
相互作用し、破線で示すようにブラッグ回折される。ブ
ラッグ回折による光の回折角は入力信号の周波数に依存
し、回折された光の強度は入力信号のその周波数におけ
る振幅に依存する。

偏向された光は、ジオデシック・レンズのような導波路
レンズ（２３）によって集光され、レンズ（２３）の焦
点面上に配置されたＣＯＤのような光検知器アレイ（２
４）に入射する。光の回折方向は上述のように周波数分
析されるべき入力信号の周波数に比例し、回折光の強度
は入力信号のその周波数成分の振幅に比例する。したが
って、回折光を受光した光検知器アレイ（２４）の位置
は入力信号の周波数に対応し、その出力は入力信号の対
応する周波数成分の振幅に対応する。光検知器アレイ（
２４）の出力信号が入力信号の周波数分析結果を表わし
ていることが理解できよう。すなわち、ＲＦ入力信号の
フーリエ変換を実時間で行なう高速ＲＦスペクトラム・
アナライザが実現する。なお、非回折光は光検知器（２
４ａ）に入力する。

このような従来のスペクトラム・アナライザでは、第１
図からも分かるように、光源からの光をコリメートする
ための導波路レンズと回折された光を集光するための導
波路レンズとの２つの導波路レンズが必要であり、基板
面積が大きくなるとともに構造が複雑になるという問題
があるとともに、光源と導波路レンズと光検知器アレイ
の位置決め（アライメント）が難しい。

発明の概要この発明は、比較的簡単な構成の光集積型スペクトラム
・アナライザを提供することを目的とする。

この発明は、光源、光源から出射され基板上の光導波路
を伝播する光をコリメートする手段、入力信号に関連し
た周波数の信号によって励振され、コリメートされた光
と相互作用するＳＡＷを発生する手段、ＳＡＷとの相互
作用により偏向された光を集光する手段、および集光手
段の焦点面上に配置された光検知器アレイを備えた光集
積型スペクトラム・アナライザにおいて、上記コリメー
ト手段および上記集光手段が基板表面にへこんで形成さ
れた′半球面光導波路からなり、この半球面光導波路を
伝播するコリメートされた光と相互作用するＳＡＷを発
生するように上記ＳＡＷ発生手段が配置されていること
を特徴とする。

半球面光導波路はコリメート作用と集光作用とを行ない
、２個の導波路レンズに相当する機能をもつ。したがっ
て、半球面光導波路でコリメートされた光とＳＡＷが相
互作用するようにすれば上述のスペクトラム・アナライ
ザとして働く。任意の大きさの半球面光導波路を作成す
ることができるので、全体として比較的簡素な構成とな
りかつ小型化を図ることが可能となる。

半球面光導波路は方向性をもたないので任意の方向から
光を入射させることが可能であり、種々の光素子のアラ
イメントも比較的容易となる。

実施例の説明第２図は半球面光導波路を示すものである。

基板（１０）の表面上の一部には半球面状の凹部が形成
され、基板（１０）の表面およびこの凹部の内表面に一
様に光導波路（光導波層＞　　（１１）が形成されてい
る。凹部の内表面の光導波路部分を特に半球面光導波路
（１１ａ）という。たとえば基板（１０）として１−ｉ
Ｎｂｏ３単結晶が用いられ、この結晶基板の表面の一部
が半球面状に研磨され、この後Ｔｉを熱拡散することに
より光導波路（１１）　　（１１ａ　）が形成される。

半球面光導波路（１１ａ　）の周縁（１２）上の一点（
Ｐ）に点光源があるものとする。この点光源から出射し
た光は半球面光導波路（１１ａ）を伝播していく過程で
凹部の底の部分でコリメートされ、その後、点（Ｐ）と
反対側に位置する周縁（１２）上の点（Ｑ）に集光する
。

半球面光導波路（１１ａ）の機能は、第３図に示すよう
に、２つの導波路レンズ＜３１）　　（３２）が設けら
れた光導波路と等価である。点（Ｐ）から出射した光は
レンズ〈３１）によってコリメートされ伝播していく。

そして、レンズ（３２）によって点（Ｑ）に集光する。

このＪ：うな光学系では上述したように導波路レンズが
２個必要であり、短焦点の導波路レンズの作成が困難で
あるため、結果的に光導波路が長くなり伝播損失が増加
し、コストも高くなってしまう。また、波面収差の彩管
も避けられない。これに対して、半球面光導波路では、
半球面の周縁の一点から出射した光は反対側の一点にほ
ぼ理想的に集光するので収差の影響がなく、理想的なコ
リメートおよび集光特性が得られる。また、任意の大き
さの半球面をつくることができるので、全体的に小型化
を図ることも可能である。

第４図はこの発明による光集積型スペクトラム・アナラ
イザの一例を示している。この図において第１図および
第２図に示すものと同一物には同一符号が付けられてい
る。

基板（１０）には上述の半球面光導波路（１１ａ）が形
成されている。この半球面光導波路（１１ａ）の周縁（
１２）の部分（点（Ｐ）に対応）には、半導体レーザの
ような光源（２１）が設けられ、この光源（２１）から
出射した光が半球面光導波路（１１ａ）に入射しこの光
導波路（１１ａ）を伝播していく。光源（２１）と半球
面光導波路（１１ａ）との光結合は、たとえば光源の先
出射面を半球面光導波路（ｌｌａ　）の周縁（１２）に
突き合わせて行なうようにするのが最も簡単であるが、
他の公知のやり方を採用することができる。

基板（１０）の光導波路（１１）上において、半球面光
導波路（１１ａ）の側方にはＩＤＴ（２５）が設けられ
ており、上述のアンテナ（２６）、局部発振器（２７）
　、ミキサ（２８）および増幅器（２９）からなる駆動
回路（４１）によって励振される。ＩＤＴ（２５）から
発生したＳＡＷは光導波路（１１）から半球面光導波路
（１１ａ＞に進みその底部に向っていく。

光源（２１）から出射された光は半球面光導波路（１１
ａ）の底部においてコリメートされた光となっているの
で、ＳＡＷが存在すれば、破線で示すように、このＳＡ
Ｗによってブラッグ回折され、この回折光は周縁（１２
）上の上述の点（Ｑ）とは異なる点に集光する。コリメ
ート光の回折位置は上述のようにＳＡＷの周波数に応じ
て異なり、したがって集光点も異なる。

半球面光導波路（１１ａ、　）の周縁（１２）には回折
光のすべての集光点をカバーするようにＣＯＤのような
光検知器アレイ（２４）が配置されており、回折光が受
光される。

このようにして、第４図の構成によると、ＲＦ入力信号
のフーリエ変換を実時間で行なう新しい光集積型スペク
トラム・アナライザが実現する。しかも、従来のスペク
トラム・アナライザ（第１図）で用いられていた２つの
導波路レンズ（２２）　　（２３）が不要となり、これ
が半球面光導波路（１１ａ）で置きかえられているので
、構成が簡素となり、基板面積も小さくてすむ。

したがって、第４図に示されているように、点（Ｑ）に
集光する非回折光に所定の加工処理を加えるための光回
路（４２）等を設けることが可能なり、集積度が高めら
れる。光回路（４２）の出力光は、たとえば導波路レン
ズ（４３）を介して受光器（４４）に受光される。

第５図は、半球面光導波路（１１ａ）に光を入射させる
他のやり方を示している。光源（図示略）等からの光は
光ファイバ（５１）によって導入される。光ファイバ（
５１）の先端は半球面光導波路（１１ａ）の周縁（１２
）上の一点（（Ｐ）に対応）に密着されかつたとえば光
学接着剤（５２）で固定されている。光ファイバ（５１
）から出射した光は直接に半球面光導波路（１１ａ）に
入力する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光集積型スペクトラム・アナライザを示
す斜視図である。第２図は半球面光導波路が基板上に形成された様子を示
す斜視図、第３図は半球面光導波路と等価な光回路を示
す平面図である。第４図はこの発明の実施例を示す平面図、第５図は半球
面光導波路に光を導入する他のやり方を示す断面図であ
る。（１０）・・・基板、（１１）・・・光導波路、（１１
ａ　）・・・半球面光導波路、（２１）・・・光源、（
２４）・・・光検知器アレイ、（２５）・・・ＩＤＴ。以上第１図 −　　　〇第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】光源、光源から出射され基板上の光導波路を伝播する光
をコリメートする手段、入力信号に関連した周波数の信
号によって励振され、コリメートされた光と相互作用す
る弾性表面波を発生する手段、弾性表面波との相互作用
により偏向された光を集光する手段、および集光手段の
焦点面上に配置された光検知器アレイを備えたものにお
いて、上記コリメート手段および上記集光手段が基板表面にへ
こんで形成された半球面光導波路からなり、この半球面
光導波路を伝播するコリメートされた光と相互作用する
弾性表面波を発生するように上記弾性表面波発生手段が
配置されていることを特徴とする、光集積型スペクトラ
ム・アナライザ。