JPS6144295B2 - - Google Patents
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- JPS6144295B2 JPS6144295B2 JP1876079A JP1876079A JPS6144295B2 JP S6144295 B2 JPS6144295 B2 JP S6144295B2 JP 1876079 A JP1876079 A JP 1876079A JP 1876079 A JP1876079 A JP 1876079A JP S6144295 B2 JPS6144295 B2 JP S6144295B2
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- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 52
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 16
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 12
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 12
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光変調、光分岐などの能動的機能を
兼ね備えた光伝搬体として用いられる光制御デバ
イスに関するものである。
兼ね備えた光伝搬体として用いられる光制御デバ
イスに関するものである。
従来、光フアイバ中を伝搬する光を変調した
り、分岐したりする場合、光フアイバと他の導波
路とを結合するために光結合器が用いられてい
る。この種の光結合器は、光結合の効率の高いこ
とが要求されることから、装置としては精巧で複
雑なものにならざるを得ない。例えば、光の変調
や分岐のために用いられる薄膜光導波路の膜厚は
数ミクロンにしかすぎず、光結合のための位置合
わせや端面の平坦度に対する要求が極めて厳し
く、実用上の煩雑さや作業性の点で問題が多い。
り、分岐したりする場合、光フアイバと他の導波
路とを結合するために光結合器が用いられてい
る。この種の光結合器は、光結合の効率の高いこ
とが要求されることから、装置としては精巧で複
雑なものにならざるを得ない。例えば、光の変調
や分岐のために用いられる薄膜光導波路の膜厚は
数ミクロンにしかすぎず、光結合のための位置合
わせや端面の平坦度に対する要求が極めて厳し
く、実用上の煩雑さや作業性の点で問題が多い。
従つて本発明の目的は、従来、光の伝搬のみの
役割しか果たしていなかつた光フアイバそのもの
に能動的機能を持たせることにより上記不都合を
除去した光制御デバイスを提供することである。
役割しか果たしていなかつた光フアイバそのもの
に能動的機能を持たせることにより上記不都合を
除去した光制御デバイスを提供することである。
この目的を達成するために本発明は、光フアイ
バの端面あるいは光フアイバどうしの接合部の一
方の端面に超音波トランスデユーサを配置し、光
フアイバ中を伝搬する光波の伝搬方向にほぼ平行
に超音波を光フアイバ中に伝搬させ、また、超音
波伝搬部に別の光フアイバを適当な距離だけ極め
て近接して配置することにより、超音波信号に従
つて一方の光フアイバと他方の光フアイバとを選
択的に光結合させるようにしたものである。
バの端面あるいは光フアイバどうしの接合部の一
方の端面に超音波トランスデユーサを配置し、光
フアイバ中を伝搬する光波の伝搬方向にほぼ平行
に超音波を光フアイバ中に伝搬させ、また、超音
波伝搬部に別の光フアイバを適当な距離だけ極め
て近接して配置することにより、超音波信号に従
つて一方の光フアイバと他方の光フアイバとを選
択的に光結合させるようにしたものである。
以下、図面に示す実施例を参照して本発明を更
に詳述する。
に詳述する。
第１図は光フアイバ１の端面に超音波トランス
デユーサ２を取付けた構造例を示すものである。
超音波トランスデユーサ２は、圧電材料層３とこ
れを挾むように両側に配置された透明電極４及び
５とから成つている。圧電材料層３はZnO薄膜、
LiNbO3結晶薄片などから構成することができ
る。ZnOは光の透過率があまり良くないが、１〜
３ミクロン程度の薄膜であれば実用上は支障なく
使用できる。透明電層４，５は使用光に対して透
明であればよく、その材料としてはAuやSnO2、
In2O3などを用いることができる。
デユーサ２を取付けた構造例を示すものである。
超音波トランスデユーサ２は、圧電材料層３とこ
れを挾むように両側に配置された透明電極４及び
５とから成つている。圧電材料層３はZnO薄膜、
LiNbO3結晶薄片などから構成することができ
る。ZnOは光の透過率があまり良くないが、１〜
３ミクロン程度の薄膜であれば実用上は支障なく
使用できる。透明電層４，５は使用光に対して透
明であればよく、その材料としてはAuやSnO2、
In2O3などを用いることができる。
第２図は透過型超音波トランスデユーサ１２
を、光フアイバ１１を取囲むように配置した構造
例を示すものである。この超音波トランスデユー
サ１２はLiNbO3結晶から成る圧電円筒１３とそ
の両端面に配置された環状電極１４及び１５とか
ら構成されている。この場合は、環状電極１４，
１５を介して圧電円筒１３に電気パワーを印加し
て超音波を発生させ、それを光フアイバ１１にこ
の中を伝搬する光波の伝搬方向にほぼ平行に伝搬
させる。圧電円筒１３と光フアイバ１１との接合
は、両者の間で超音波が効率よく伝達されるよう
に、即ち音響インピーダンスのマツチングがとれ
るように、構造上の注意を払いながら行なわなけ
ればならない。もちろん光フアイバ１１と圧電円
筒１３との間は光の伝搬が効率よく行なわれるよ
うに構成しなければならないことは言うまでもな
い。
を、光フアイバ１１を取囲むように配置した構造
例を示すものである。この超音波トランスデユー
サ１２はLiNbO3結晶から成る圧電円筒１３とそ
の両端面に配置された環状電極１４及び１５とか
ら構成されている。この場合は、環状電極１４，
１５を介して圧電円筒１３に電気パワーを印加し
て超音波を発生させ、それを光フアイバ１１にこ
の中を伝搬する光波の伝搬方向にほぼ平行に伝搬
させる。圧電円筒１３と光フアイバ１１との接合
は、両者の間で超音波が効率よく伝達されるよう
に、即ち音響インピーダンスのマツチングがとれ
るように、構造上の注意を払いながら行なわなけ
ればならない。もちろん光フアイバ１１と圧電円
筒１３との間は光の伝搬が効率よく行なわれるよ
うに構成しなければならないことは言うまでもな
い。
光フアイバ１ないし１１としては、通常はコア
径が10〜150ミクロンのものが用いられる光フア
イバには、グラツト型（屈折率階段型）、グレイ
テツド・インテツクス型（集束型）などがあり、
モード選択性としては単一モードフアイバと多モ
ードフアイバとに分けることができる。本発明の
デバイスの光フアイバとしては、その目的により
どちらを用いてもよいが、光波周波数フイルタの
機能を持たせるためには単一モード・フアイバ又
はグレーテツド・インテツクス型のものを用いる
のが望ましい。
径が10〜150ミクロンのものが用いられる光フア
イバには、グラツト型（屈折率階段型）、グレイ
テツド・インテツクス型（集束型）などがあり、
モード選択性としては単一モードフアイバと多モ
ードフアイバとに分けることができる。本発明の
デバイスの光フアイバとしては、その目的により
どちらを用いてもよいが、光波周波数フイルタの
機能を持たせるためには単一モード・フアイバ又
はグレーテツド・インテツクス型のものを用いる
のが望ましい。
第３図は本発明のデバイスの全体構成の一実施
例を示すものである。超音波トランスデユーサ２
０を取付けた主光フアイバ２１とそれを取付けて
いない副光フアイバ２２とは、結合長Ｌの範囲内
で極めて近接して、屈折率の比較的大きな固体又
は液体の結合部２３を介して光波は良好に伝達し
うるように、しかし超音波は伝達しにくいように
配置される。超音波トランスデユーサ２０は、こ
れに超音波発振器２４から両電極を介して電気エ
ネルギーを供給したときに励振された超音波Ｕが
少なくとも結合部２３の領域にまで伝搬するよう
に位置決めして配置される。
例を示すものである。超音波トランスデユーサ２
０を取付けた主光フアイバ２１とそれを取付けて
いない副光フアイバ２２とは、結合長Ｌの範囲内
で極めて近接して、屈折率の比較的大きな固体又
は液体の結合部２３を介して光波は良好に伝達し
うるように、しかし超音波は伝達しにくいように
配置される。超音波トランスデユーサ２０は、こ
れに超音波発振器２４から両電極を介して電気エ
ネルギーを供給したときに励振された超音波Ｕが
少なくとも結合部２３の領域にまで伝搬するよう
に位置決めして配置される。
第３図の主光フアイバ２１に、結合部２３を中
心として超音波トランスデユーサ２０とは反対側
から入力光Ｐが入射されているものとする。ここ
で超音波トランスデユーサ２０によつて超音波を
主光フアイバ２１内に入力光Ｐに立ち向かうよう
な方向へ伝搬させる。そのとき主光フアイバ２１
と副光フアイバ２２との間の結合部２３では、光
波と超音波との相互作用により光波の伝搬定数ｋ
は、 ｋ＝k1±Ｋ ………(1) となる。ただし、k1は主光フアイバ２１の伝搬定
数、Ｋは超音波の伝搬定数である。従つて、副光
フアイバ２２の伝搬定数k2が、 k2＝ｋ ………(2) を満足するとき両光フアイバ２１，２２間に位相
整合条件が得られ、結合長Ｌが完全結合長L0＝
π／2c（ただし、ｃは両光フアイバ間の結合定
数）であるとき、主光フアイバ２１に入力された
光波はすべて副光２２に伝達され、副光フアイバ
２２の出力端から出力光Q2として出力される。
以上の原理に従い、超音波の出力を変化させる
か、その周波数を変化させることにより副光フア
イバへの伝達即ち副光フアイバ２２の出力光Q2
を任意に変化させることができる。
心として超音波トランスデユーサ２０とは反対側
から入力光Ｐが入射されているものとする。ここ
で超音波トランスデユーサ２０によつて超音波を
主光フアイバ２１内に入力光Ｐに立ち向かうよう
な方向へ伝搬させる。そのとき主光フアイバ２１
と副光フアイバ２２との間の結合部２３では、光
波と超音波との相互作用により光波の伝搬定数ｋ
は、 ｋ＝k1±Ｋ ………(1) となる。ただし、k1は主光フアイバ２１の伝搬定
数、Ｋは超音波の伝搬定数である。従つて、副光
フアイバ２２の伝搬定数k2が、 k2＝ｋ ………(2) を満足するとき両光フアイバ２１，２２間に位相
整合条件が得られ、結合長Ｌが完全結合長L0＝
π／2c（ただし、ｃは両光フアイバ間の結合定
数）であるとき、主光フアイバ２１に入力された
光波はすべて副光２２に伝達され、副光フアイバ
２２の出力端から出力光Q2として出力される。
以上の原理に従い、超音波の出力を変化させる
か、その周波数を変化させることにより副光フア
イバへの伝達即ち副光フアイバ２２の出力光Q2
を任意に変化させることができる。
超音波の出力を伝送信号に従つて変化させるに
は第４図のような電気回路を用いればよく、また
超音波の周波数を伝送信号に従つて変化させるに
は第５図のような電気回路を用いればよい。
は第４図のような電気回路を用いればよく、また
超音波の周波数を伝送信号に従つて変化させるに
は第５図のような電気回路を用いればよい。
第４図の制御では、発振器３０の超音波出力信
号を伝送信号発生器３１からの伝送信号によりミ
キサ３２で変調し、その出力を増幅器３３を介し
て超音波トランスデユーサ２０に印加して超音波
の出力を変化させる。また第５図の回路では、電
圧制御発振器３４の出力周波数を伝送信号発生器
３１からの伝送信号で変化させ、増幅器３３を介
して超音波トランスデユーサ２０の超音波励振周
波数を変化させる。
号を伝送信号発生器３１からの伝送信号によりミ
キサ３２で変調し、その出力を増幅器３３を介し
て超音波トランスデユーサ２０に印加して超音波
の出力を変化させる。また第５図の回路では、電
圧制御発振器３４の出力周波数を伝送信号発生器
３１からの伝送信号で変化させ、増幅器３３を介
して超音波トランスデユーサ２０の超音波励振周
波数を変化させる。
主光フアイバ２１に多数のモード又は多数の周
波数の光波が伝搬しているときは、(2)式の条件を
満足する伝搬モード又は周波数の光波のみを副光
フアイバ２２に伝達させることができる。また、
超音波トランスデユーサ２０を光透過型に構成し
ておくことにより、主光フアイバ２１を多数のモ
ードの光波（搬送波）を伝送する主線路として使
用し、副光フアイバ２２を、特定の光波のみを選
択的に伝送するのに使用することができる。即ち
本発明のデバイスは、 (a) 単一光波の変調及び分岐デバイス (b) 多数の光波から特定の周波数又は伝搬モード
の光波のみを取出すモード選択デバイス として使用することができる。
波数の光波が伝搬しているときは、(2)式の条件を
満足する伝搬モード又は周波数の光波のみを副光
フアイバ２２に伝達させることができる。また、
超音波トランスデユーサ２０を光透過型に構成し
ておくことにより、主光フアイバ２１を多数のモ
ードの光波（搬送波）を伝送する主線路として使
用し、副光フアイバ２２を、特定の光波のみを選
択的に伝送するのに使用することができる。即ち
本発明のデバイスは、 (a) 単一光波の変調及び分岐デバイス (b) 多数の光波から特定の周波数又は伝搬モード
の光波のみを取出すモード選択デバイス として使用することができる。
以上述べたように本発明によれば主光フアイバ
に励振された超音波とその主光フアイバ中を伝搬
している光波との相互作用により上記(a)、(b)の機
能を有する光制御デバイスを構成することがで
き、従つて、従来の光結合器を用いたりする方式
のものとは異なり、光結合の効率が高く、また光
学的配置構成上の煩雑さや作業性の悪さといつた
問題を本質的に回避することができる。なお光フ
アイバは微細な構造であるため超音波の励振電力
は少なくてすみ、この点でも光結合の効率向上に
寄与することは明らかである。
に励振された超音波とその主光フアイバ中を伝搬
している光波との相互作用により上記(a)、(b)の機
能を有する光制御デバイスを構成することがで
き、従つて、従来の光結合器を用いたりする方式
のものとは異なり、光結合の効率が高く、また光
学的配置構成上の煩雑さや作業性の悪さといつた
問題を本質的に回避することができる。なお光フ
アイバは微細な構造であるため超音波の励振電力
は少なくてすみ、この点でも光結合の効率向上に
寄与することは明らかである。
第１図及び第２図は光フアイバへの超音波トラ
ンスデユーサの取付構成の異なる実施例を示す側
面図及び斜視図、第３図は本発明による光制御デ
バイスの一実施例を示す配置図、第４図及び第５
図は超音波トランスデユーサに対する電気回路の
異なる実施例を示すブロツク図である。 ２０……超音波トランスデユーサ、２１……主
光フアイバ、２２……副光フアイバ、２３……結
合部、２４……発振器。
ンスデユーサの取付構成の異なる実施例を示す側
面図及び斜視図、第３図は本発明による光制御デ
バイスの一実施例を示す配置図、第４図及び第５
図は超音波トランスデユーサに対する電気回路の
異なる実施例を示すブロツク図である。 ２０……超音波トランスデユーサ、２１……主
光フアイバ、２２……副光フアイバ、２３……結
合部、２４……発振器。
Claims (1)
- １ 互いに光結合し得るように適当な距離長だけ
極めて近接して配置された一対の光フアイバと、
この一対の光フアイバの一方の端面あるいは両光
フアイバどうしの結合部の一方の端面に配置さ
れ、前記一方の光フアイバ中を伝搬する光波の伝
搬方向にほぼ平行してその光フアイバ中に超音波
を伝搬させる超音波トランスデユーサとを備え、
超音波信号に従つて前記一方の光フアイバと他方
の光フアイバとを選択的に光結合させることを特
徴とする光制御デバイス。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1876079A JPS55111920A (en) | 1979-02-20 | 1979-02-20 | Light control device |
| DE19803006102 DE3006102A1 (de) | 1979-02-19 | 1980-02-19 | Optische steuereinrichtung |
| US06/122,823 US4312562A (en) | 1979-02-19 | 1980-02-19 | Optical control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1876079A JPS55111920A (en) | 1979-02-20 | 1979-02-20 | Light control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55111920A JPS55111920A (en) | 1980-08-29 |
| JPS6144295B2 true JPS6144295B2 (ja) | 1986-10-02 |
Family
ID=11980590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1876079A Granted JPS55111920A (en) | 1979-02-19 | 1979-02-20 | Light control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55111920A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02147297U (ja) * | 1989-05-17 | 1990-12-13 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9119734D0 (en) * | 1991-09-16 | 1991-10-30 | British Telecomm | Optical grating device |
-
1979
- 1979-02-20 JP JP1876079A patent/JPS55111920A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02147297U (ja) * | 1989-05-17 | 1990-12-13 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55111920A (en) | 1980-08-29 |
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