JPS6410048B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6410048B2 JPS6410048B2 JP14241480A JP14241480A JPS6410048B2 JP S6410048 B2 JPS6410048 B2 JP S6410048B2 JP 14241480 A JP14241480 A JP 14241480A JP 14241480 A JP14241480 A JP 14241480A JP S6410048 B2 JPS6410048 B2 JP S6410048B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fresnel
- waveguide
- optical waveguide
- zone
- type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/295—Analog deflection from or in an optical waveguide structure]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、集光と光変調とを薄膜型光導波路を
用いて行う導波型フレネル光変調器に関するもの
である。
用いて行う導波型フレネル光変調器に関するもの
である。
１次元フレネル帯板の代表的なものとしては、
帯板の中心からの距離が、フレネルゾーンの位置
を表わす正整数の番号ｍに対して√に比例し、
その１つおきのフレネルゾーンを不透明にしたも
のが知られている。このフレネル帯板は凸レンズ
に類似した特性を有し、入射光を集光することが
できる。
帯板の中心からの距離が、フレネルゾーンの位置
を表わす正整数の番号ｍに対して√に比例し、
その１つおきのフレネルゾーンを不透明にしたも
のが知られている。このフレネル帯板は凸レンズ
に類似した特性を有し、入射光を集光することが
できる。
フレネル帯板は、可視光でも広く用いられてい
るが、Ｘ線や赤外線などガラスを用いることので
きない波長領域における集光素子として特に重要
なものである。ところで、薄膜光導波路を用いて
１次元のフレネル帯板を作成する試みは既に２、
３の報告があるが、これらはいずれも集光動作の
みを行う受動素子であり、光変調を行うことはで
きなかつた。
るが、Ｘ線や赤外線などガラスを用いることので
きない波長領域における集光素子として特に重要
なものである。ところで、薄膜光導波路を用いて
１次元のフレネル帯板を作成する試みは既に２、
３の報告があるが、これらはいずれも集光動作の
みを行う受動素子であり、光変調を行うことはで
きなかつた。
光変調器としては、例えば第１図に示すような
分岐干渉型光変調器が知られている。ここでは電
気光学結晶１上に形成した光導波路２の一部分に
分岐路２Ａと２Ｂを形成し、これら分岐路２Ａお
よび２Ｂを再び光導波路部分２Ｃで合流させ、分
岐路２Ａおよび２Ｂに配置した電極３，４および
５に変調信号源６からの変調電圧を印加し、入射
する単色光７を信号源６からの変調電圧に応じて
光強度変調し、変調光８を得る。この種光変調器
では、光の集光を行うことはできず、また、光の
分岐を精度高く行うのが難しく、従つて、分岐路
等を含む光導波路の製作が容易ではない欠点があ
つた。
分岐干渉型光変調器が知られている。ここでは電
気光学結晶１上に形成した光導波路２の一部分に
分岐路２Ａと２Ｂを形成し、これら分岐路２Ａお
よび２Ｂを再び光導波路部分２Ｃで合流させ、分
岐路２Ａおよび２Ｂに配置した電極３，４および
５に変調信号源６からの変調電圧を印加し、入射
する単色光７を信号源６からの変調電圧に応じて
光強度変調し、変調光８を得る。この種光変調器
では、光の集光を行うことはできず、また、光の
分岐を精度高く行うのが難しく、従つて、分岐路
等を含む光導波路の製作が容易ではない欠点があ
つた。
そこで、本発明の目的は、製作容易にして、集
光と光変調とを同時に行うことのできる導波型フ
レネル光変調器を提供することにある。
光と光変調とを同時に行うことのできる導波型フ
レネル光変調器を提供することにある。
本発明では、電気光学結晶による薄膜光導波路
により１次元フレネル帯板を形成し、この１次元
フレネル帯板のフレネルゾーンを含むその近傍に
ゾーン幅に比例した長さを有する電極をフレネル
ゾーンと平行して複数設け、その隣り合う電極の
極性が互に逆相となるように電圧を印加し、以て
フレネル帯板としての集光動作と光変調器として
の光強度変調動作とを同時に行わせるようにす
る。
により１次元フレネル帯板を形成し、この１次元
フレネル帯板のフレネルゾーンを含むその近傍に
ゾーン幅に比例した長さを有する電極をフレネル
ゾーンと平行して複数設け、その隣り合う電極の
極性が互に逆相となるように電圧を印加し、以て
フレネル帯板としての集光動作と光変調器として
の光強度変調動作とを同時に行わせるようにす
る。
本発明によれば、集光動作と光強度変調動作と
を同時に行うことができると共に、検光子が不要
であり、しかも変調光は温度の影響を受けない利
点がある。更に加えて、従来の分岐干渉型光変調
器に比べて製作が容易である利点も有する。
を同時に行うことができると共に、検光子が不要
であり、しかも変調光は温度の影響を受けない利
点がある。更に加えて、従来の分岐干渉型光変調
器に比べて製作が容易である利点も有する。
以下に図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
る。
フレネル帯板には、１つおきのフレネルゾーン
からの光の干渉により平面波を集光する振幅型
と、隣接するフレネルゾーンの位相が互いに180゜
異なる位相型とがあり、本発明フレネル光変調器
も振幅型および位相型の双方を構成できる。
からの光の干渉により平面波を集光する振幅型
と、隣接するフレネルゾーンの位相が互いに180゜
異なる位相型とがあり、本発明フレネル光変調器
も振幅型および位相型の双方を構成できる。
第２図ＡおよびＢに本発明振幅型フレネル光変
調器の一例を示す。ここで、電気光学結晶、例え
ばTi：LiNbO3による光導波路１１，１２，１
３，１４，１５，１６，１７，…により１次元フ
レネル帯板を形成し、そのフレネル帯板のｍ番目
の非光導波路部分（オペーク部分）に（ｍ−１）
番目の光導波路幅に比例する長さl1，l2，l4，l6，
…の電極２１，２２，２３，２４，２５，２６，
２７，…を配置する。ただしl1＝l2である。符号
２８は単色平面波（TEあるいはTMモード）の
形態の入射光を示し、２９は光導波路１１，１
２，…を形成する電気光学結晶のＣ軸を示す。第
３図ＡおよびＢは本発明振幅型フレネル光変調器
の他の例を示し、ここでは光導波路と非導波路の
配置を第２図ＡおよびＢの例と逆に配置する。す
なわち３１，３２，３３，３４，３５，…は電
極、４１，４２，４３，４４，４５，４６，…は
光導波路部分を示す。なお、第２図Ａおよび第３
図Ａの電極部分に示す、は該当する電極に印
加される電圧の極性を示す。本例では、電極の極
性は交互に異なるいわゆる交番電極の形態をとる
ものであり、また→、→のように極性を
すべて逆にして電圧を印加しても本願の目的を達
するうえで何ら支障はない。
調器の一例を示す。ここで、電気光学結晶、例え
ばTi：LiNbO3による光導波路１１，１２，１
３，１４，１５，１６，１７，…により１次元フ
レネル帯板を形成し、そのフレネル帯板のｍ番目
の非光導波路部分（オペーク部分）に（ｍ−１）
番目の光導波路幅に比例する長さl1，l2，l4，l6，
…の電極２１，２２，２３，２４，２５，２６，
２７，…を配置する。ただしl1＝l2である。符号
２８は単色平面波（TEあるいはTMモード）の
形態の入射光を示し、２９は光導波路１１，１
２，…を形成する電気光学結晶のＣ軸を示す。第
３図ＡおよびＢは本発明振幅型フレネル光変調器
の他の例を示し、ここでは光導波路と非導波路の
配置を第２図ＡおよびＢの例と逆に配置する。す
なわち３１，３２，３３，３４，３５，…は電
極、４１，４２，４３，４４，４５，４６，…は
光導波路部分を示す。なお、第２図Ａおよび第３
図Ａの電極部分に示す、は該当する電極に印
加される電圧の極性を示す。本例では、電極の極
性は交互に異なるいわゆる交番電極の形態をとる
ものであり、また→、→のように極性を
すべて逆にして電圧を印加しても本願の目的を達
するうえで何ら支障はない。
Xm（ｍはフレネルゾーンの番号を示す正整数）
は帯板の中心Ｏからゾーンの端までの距離であ
り、 であることは既によく知られている。
は帯板の中心Ｏからゾーンの端までの距離であ
り、 であることは既によく知られている。
ここで、λ＝入射波長、ｍ＝正整数、ｆ＝
＝帯板の焦点距離、Ｎ＝帯板外の物質の実効屈折
率である。同図中、θは電圧に依存する光の位相
成分であり、光導波路１１，１２，…の端ですべ
て同じ大きさを有し、かつ、ｍ番目の２つのゾー
ンの位相は、互いに逆相になるよう、電極２１，
２２，…を配置する。光導波路１１，１２，…の
幅および電極２１，２２，…の幅は、(1)式より容
易に求められる。また、電極２１，２２，…の長
さは、ｍ番目のゾーン（ｍは２以上の偶数とす
る）の電極長をlm、１番目の電極長をl1（光導波
路の長さ）とすると、第２図Ａ，Ｂの場合には、 lm／Xn-1−Xn-2＝l1／X1＝定数 (2) を満足する必要がある。
＝帯板の焦点距離、Ｎ＝帯板外の物質の実効屈折
率である。同図中、θは電圧に依存する光の位相
成分であり、光導波路１１，１２，…の端ですべ
て同じ大きさを有し、かつ、ｍ番目の２つのゾー
ンの位相は、互いに逆相になるよう、電極２１，
２２，…を配置する。光導波路１１，１２，…の
幅および電極２１，２２，…の幅は、(1)式より容
易に求められる。また、電極２１，２２，…の長
さは、ｍ番目のゾーン（ｍは２以上の偶数とす
る）の電極長をlm、１番目の電極長をl1（光導波
路の長さ）とすると、第２図Ａ，Ｂの場合には、 lm／Xn-1−Xn-2＝l1／X1＝定数 (2) を満足する必要がある。
第３図Ａ，Ｂの場合には、
lm／Xn-1−Xn-2＝l3／X2−X1＝l1／X2−X1
を満足する必要がある。
振幅型フレネル光変調器の焦点Ｐにおける相対
的な光強度Ｉは、 Ｉ＝2cos2θ［（M 〓m=1 δn∫vm vn-1cosπ／２v2dv）2＋（M 〓m=1 δn∫vm vn-1sinπ／２v2dv）2］ (3) で与えられる。ここに、Ｍはゾーン数であり、
vnは次ののように与えられる。
的な光強度Ｉは、 Ｉ＝2cos2θ［（M 〓m=1 δn∫vm vn-1cosπ／２v2dv）2＋（M 〓m=1 δn∫vm vn-1sinπ／２v2dv）2］ (3) で与えられる。ここに、Ｍはゾーン数であり、
vnは次ののように与えられる。
vn＝Xn√＝√
または
vn＝Xn√2＝√2−１ （ｍ≧１）
v0＝０
また、δn＝１（ｍ＝奇数）およびδn＝０（ｍ＝偶
数）である。これは第２図Ａ，Ｂの例に従つた場
合であり、第３図Ａ，Ｂに示す例においては、δn
＝０（ｍ＝偶数）、δn＝１（ｍ＝奇数）となる。(3)
式は、１次元フレネル帯板の焦点Ｐにおける光強
度Ｉに印加電圧に依存する項cos2θを乗じたもの
であり、集光と光変調とが同時に行えることを示
している。ここでθは次式で与えられる。
数）である。これは第２図Ａ，Ｂの例に従つた場
合であり、第３図Ａ，Ｂに示す例においては、δn
＝０（ｍ＝偶数）、δn＝１（ｍ＝奇数）となる。(3)
式は、１次元フレネル帯板の焦点Ｐにおける光強
度Ｉに印加電圧に依存する項cos2θを乗じたもの
であり、集光と光変調とが同時に行えることを示
している。ここでθは次式で与えられる。
θ＝πn3rl1V／λX1ξ (4)
ｎ：結晶の実効屈折率、
ｒ：結晶の電気光学係数、
Ｖ：印加電圧、
ξ：電界と光との相互作用係数である。
ここで、本発明振幅型フレネル光変調器の具体
例の実験結果について述べる。電気光学結晶とし
て、Ｙ板ニオブ酸リチウムLiNbO3結晶を用い、
この結晶に、幅が400μｍ〜41μｍ、長さはすべて
15mmで、厚さが400ÅのチタンTiを第２図Ａの光
導波路パターンに従つて13本真空蒸着し、温度
1010℃の空気中で８時間拡散させて光導波路を形
成し、以て１次元の振幅型極フレネル帯板を構成
した。次にアルミニウム電極を(1)および(2)式に従
つて非光導波路部分に蒸着して振幅型フレネル光
変調器を構成した。第４図および第５図はこの光
変調器の集光動作と光変調動作の実験結果を示
す。第４図は第２図Ａに示す光変調器の焦点面に
おける光分布の測定結果であり、光の集光状態が
明らかになる。第５図は鋸歯状波印加電圧
（44Vp-p、50kHz）を第２図Ａに示す極性で各電
極に印加したときの光変調出力を示す。これら測
定結果からわかるように、焦点距離や焦点のスポ
ツト幅は計算値とよく一致しており、本発明によ
る光変調器が製作しやすいことが確認された。
例の実験結果について述べる。電気光学結晶とし
て、Ｙ板ニオブ酸リチウムLiNbO3結晶を用い、
この結晶に、幅が400μｍ〜41μｍ、長さはすべて
15mmで、厚さが400ÅのチタンTiを第２図Ａの光
導波路パターンに従つて13本真空蒸着し、温度
1010℃の空気中で８時間拡散させて光導波路を形
成し、以て１次元の振幅型極フレネル帯板を構成
した。次にアルミニウム電極を(1)および(2)式に従
つて非光導波路部分に蒸着して振幅型フレネル光
変調器を構成した。第４図および第５図はこの光
変調器の集光動作と光変調動作の実験結果を示
す。第４図は第２図Ａに示す光変調器の焦点面に
おける光分布の測定結果であり、光の集光状態が
明らかになる。第５図は鋸歯状波印加電圧
（44Vp-p、50kHz）を第２図Ａに示す極性で各電
極に印加したときの光変調出力を示す。これら測
定結果からわかるように、焦点距離や焦点のスポ
ツト幅は計算値とよく一致しており、本発明によ
る光変調器が製作しやすいことが確認された。
次に、本発明振幅型フレネル光変調器の他の製
造方法について述べる。上例では、ストライプ状
の光導波路を用いたが、本例では結晶の表面がす
べて光導波路となるいわゆるスラブ型光導波路を
まず最初に結晶表面に形成し、次いで以下に述べ
るようにフレネル光変調器を構成する。
造方法について述べる。上例では、ストライプ状
の光導波路を用いたが、本例では結晶の表面がす
べて光導波路となるいわゆるスラブ型光導波路を
まず最初に結晶表面に形成し、次いで以下に述べ
るようにフレネル光変調器を構成する。
はじめに、LiNbO3等の電気光学結晶を用い
て、先に述べた製造方法と同様にしてTiを拡散
させてスラブ型光導波路を結晶表面全面にわたつ
て作る。次に１つおきのフレネルゾーンにTiを
さらに真空蒸着し（厚さ500Å以上）、先に述べた
方法と同様にしてふたたびTiを拡散させる。こ
のとき、大量のTiがスラブ型光導波路上に蒸着
されているため、Tiは電気光学結晶内に完全に
拡散されず、この部分に入射した光は散乱されて
導波できない。従つて、振幅型のフレネル帯板が
得られる。次に、上述例と同様の方法で、非光導
波部分にアルミニウム電極を(1)および(2)式に従つ
て蒸着して本発明による振幅型フレネル光変調器
を得る。
て、先に述べた製造方法と同様にしてTiを拡散
させてスラブ型光導波路を結晶表面全面にわたつ
て作る。次に１つおきのフレネルゾーンにTiを
さらに真空蒸着し（厚さ500Å以上）、先に述べた
方法と同様にしてふたたびTiを拡散させる。こ
のとき、大量のTiがスラブ型光導波路上に蒸着
されているため、Tiは電気光学結晶内に完全に
拡散されず、この部分に入射した光は散乱されて
導波できない。従つて、振幅型のフレネル帯板が
得られる。次に、上述例と同様の方法で、非光導
波部分にアルミニウム電極を(1)および(2)式に従つ
て蒸着して本発明による振幅型フレネル光変調器
を得る。
なお、ストライプ型の光導波路を用いた上例で
は、実際には若干の光が光導波路以外の部分を通
過するが、本例では散乱光は電極で吸収されるた
め、変調器を構成した場合にその消光比は上例よ
り向上する。
は、実際には若干の光が光導波路以外の部分を通
過するが、本例では散乱光は電極で吸収されるた
め、変調器を構成した場合にその消光比は上例よ
り向上する。
本例の方法で作成した本発明振幅型フレネル光
変調器におけるフレネル帯板の焦点面における光
分布を第６図に示す。このフレネル帯板の焦点距
離および焦点のスポツト幅は計算値に非常によく
一致した。更に、本例の方法は上例の方法に比べ
て製造工程は長いが、実際の製造はより容易であ
る。
変調器におけるフレネル帯板の焦点面における光
分布を第６図に示す。このフレネル帯板の焦点距
離および焦点のスポツト幅は計算値に非常によく
一致した。更に、本例の方法は上例の方法に比べ
て製造工程は長いが、実際の製造はより容易であ
る。
次に、本発明による位相型フレネル光変調器に
ついて述べる。本発明位相型フレネル光変調器に
は３種類の形態がある。第１および第２の形態は
スラブ型光導波路に交番電極（例えば第２図Ａに
示したような、隣接する電極の極性が互いに異な
るものを言う）を配置し、これに電圧を印加する
ことにより、集光作用を行わせるものである。一
方、第３の形態は、従来ある位相型フレネル帯板
に交番電極を配置し、これに電圧を加えて集光を
打ち消すものである。以下、各形態について詳細
に述べる。
ついて述べる。本発明位相型フレネル光変調器に
は３種類の形態がある。第１および第２の形態は
スラブ型光導波路に交番電極（例えば第２図Ａに
示したような、隣接する電極の極性が互いに異な
るものを言う）を配置し、これに電圧を印加する
ことにより、集光作用を行わせるものである。一
方、第３の形態は、従来ある位相型フレネル帯板
に交番電極を配置し、これに電圧を加えて集光を
打ち消すものである。以下、各形態について詳細
に述べる。
第１の形態を第７図に示す。本例では、スラブ
型光導波路５１を用い、この光導波路５１上にお
いて、フレネルゾーンの境界（Xm）に細い電極
５２〜５７および５９〜６４を配置し、電極５３
−５４，５５−５６，６０−６１，６２−６３間
などの偶数ゾーンと電極５２−５３，５４−５
５，５６−５７，５９−６０，６１−６２，６３
−６４間などの奇数ゾーンの位相の極性を異なら
せて集光および光変調を行う。ここで、電極５２
〜５７および５９〜６４の各幅はすべて同一とな
し、電極長のみが異なる。中央の２本の電極５２
および５９は帯板の中心Ｏにできるだけ近い位置
に配設し、その長さは同一とする。その他の電極
５３〜５７および６０〜６４等は前述のようにゾ
ーンの境界に配置する。電極の極性については、
隣接する電極が互いに逆相になるようにする点
は、上述した振幅型と同様である。また、中心
X0からXm−１の距離にある電極の長さをlmと
すると、 lm／Xn-1−Xn-2＝l1／X1（ｍ≧２の整数） (5) という関係が成立することが必要である（X0＝
０）。入射光としてはTEモードの単色平面波を用
いる。本例において、フレネル帯板の焦点Ｐにお
ける相対的な光強度Ｉは、 Ｉ＝２［［M 〓 〓m=1 ｛cosθ∫vm vn-1cosπ／２v2dv−Sn・sinθ∫vm vn-1
sinπ／２v2dv｝］2 ＋［M 〓 〓m=1 ｛Sn・sinθ∫vm vn-1cosπ／２v2dv＋cosθ∫vm vn-1
sinπ／２v2dv｝］2］(6) となる。ここでθは(4)式で与えられる。また、
Sn＝１（ｍ＝偶数）およびSn＝−１（ｍ＝奇数）
である。
型光導波路５１を用い、この光導波路５１上にお
いて、フレネルゾーンの境界（Xm）に細い電極
５２〜５７および５９〜６４を配置し、電極５３
−５４，５５−５６，６０−６１，６２−６３間
などの偶数ゾーンと電極５２−５３，５４−５
５，５６−５７，５９−６０，６１−６２，６３
−６４間などの奇数ゾーンの位相の極性を異なら
せて集光および光変調を行う。ここで、電極５２
〜５７および５９〜６４の各幅はすべて同一とな
し、電極長のみが異なる。中央の２本の電極５２
および５９は帯板の中心Ｏにできるだけ近い位置
に配設し、その長さは同一とする。その他の電極
５３〜５７および６０〜６４等は前述のようにゾ
ーンの境界に配置する。電極の極性については、
隣接する電極が互いに逆相になるようにする点
は、上述した振幅型と同様である。また、中心
X0からXm−１の距離にある電極の長さをlmと
すると、 lm／Xn-1−Xn-2＝l1／X1（ｍ≧２の整数） (5) という関係が成立することが必要である（X0＝
０）。入射光としてはTEモードの単色平面波を用
いる。本例において、フレネル帯板の焦点Ｐにお
ける相対的な光強度Ｉは、 Ｉ＝２［［M 〓 〓m=1 ｛cosθ∫vm vn-1cosπ／２v2dv−Sn・sinθ∫vm vn-1
sinπ／２v2dv｝］2 ＋［M 〓 〓m=1 ｛Sn・sinθ∫vm vn-1cosπ／２v2dv＋cosθ∫vm vn-1
sinπ／２v2dv｝］2］(6) となる。ここでθは(4)式で与えられる。また、
Sn＝１（ｍ＝偶数）およびSn＝−１（ｍ＝奇数）
である。
本発明位相型フレネル光変調器では、振幅型に
おける非光導波路部分にも光を通し、その位相を
180゜変化させて振幅型における光導波路部分の光
と同相にするため、振幅型に比べ３〜４倍の光強
度が焦点Ｐにおいて得られる。また、本例ではス
ラブ型光導波路５１上に電極５２〜５７，５９〜
６４等を蒸着するだけでよく、その製造は非常に
容易である。一方、本例の第１形態と後述する第
３形態とでは、交番電極の幅がゾーン幅に比べて
無視できる範囲に限られるため、低電圧でしかも
ゾーン数を大きくすることは困難である。また、
中央の２本の電極５２と５９との間を通過する光
の位相は、(4)式の関係を満足しないため、第１の
形態では消光比が若干悪くなることが予想され
る。
おける非光導波路部分にも光を通し、その位相を
180゜変化させて振幅型における光導波路部分の光
と同相にするため、振幅型に比べ３〜４倍の光強
度が焦点Ｐにおいて得られる。また、本例ではス
ラブ型光導波路５１上に電極５２〜５７，５９〜
６４等を蒸着するだけでよく、その製造は非常に
容易である。一方、本例の第１形態と後述する第
３形態とでは、交番電極の幅がゾーン幅に比べて
無視できる範囲に限られるため、低電圧でしかも
ゾーン数を大きくすることは困難である。また、
中央の２本の電極５２と５９との間を通過する光
の位相は、(4)式の関係を満足しないため、第１の
形態では消光比が若干悪くなることが予想され
る。
第２の形態では、スラブ型光導波路を用いる点
は上述した第１の形態と同じであるが、ここでは
偶数あるいは奇数のフレネルゾーンにのみ交番電
極を配置する点が第１形態と異なる。入射光は
TEモードの単色平面波を用い、交番電極間のみ
ならず電極下にも導波させる。第２図Ａではスト
ライプ型光導波路に交番電極を配置するが、スト
ライプ型光導波路のかわりにスラブ型光導波路を
用いれば、偶数ゾーンにのみ交番電極を配置した
本例の位相型フレネル光変調器が得られる。この
場合、スラブ型光導波路の上にSiO2等のバツフ
ア層を2000Å程度真空蒸着し、その後かかる交番
電極をバツフア層上に形成するのが好適である。
かかる第２形態は、 Ｉ＝２［［ 〓m=1 cos（δnθ）∫vm vn-1cosπ／２v2dv］2＋［M 〓m=1 cos（δnθ）∫vm vn-1π／２v2dv］2］ (7) で表わされる。ここで、δn＝１（ｍ＝１、５、９、
13、…）、δn＝−１（ｍ＝３、７、11、15、…）お
よびδn＝０（ｍ＝偶数）である。θは(4)式で与え
られる。
は上述した第１の形態と同じであるが、ここでは
偶数あるいは奇数のフレネルゾーンにのみ交番電
極を配置する点が第１形態と異なる。入射光は
TEモードの単色平面波を用い、交番電極間のみ
ならず電極下にも導波させる。第２図Ａではスト
ライプ型光導波路に交番電極を配置するが、スト
ライプ型光導波路のかわりにスラブ型光導波路を
用いれば、偶数ゾーンにのみ交番電極を配置した
本例の位相型フレネル光変調器が得られる。この
場合、スラブ型光導波路の上にSiO2等のバツフ
ア層を2000Å程度真空蒸着し、その後かかる交番
電極をバツフア層上に形成するのが好適である。
かかる第２形態は、 Ｉ＝２［［ 〓m=1 cos（δnθ）∫vm vn-1cosπ／２v2dv］2＋［M 〓m=1 cos（δnθ）∫vm vn-1π／２v2dv］2］ (7) で表わされる。ここで、δn＝１（ｍ＝１、５、９、
13、…）、δn＝−１（ｍ＝３、７、11、15、…）お
よびδn＝０（ｍ＝偶数）である。θは(4)式で与え
られる。
第２の形態において奇数ゾーンにのみ交番電極
を配置する場合には、δn＝１（ｍ＝２、６、10、
…）、δn＝−１（ｍ＝４、８、12、…）およびδn＝
０（ｍ＝奇数）とすれば、焦点における光強度は
(7)式で与えられる。本例は、他の第１または第３
の形態に比べても印加電圧が２倍必要となる欠点
は有するが、次に示すように多くの利点も有す
る。第１に、スラブ型光導波路上に、好ましくは
SiO2等のバツフア層を真空蒸着した後、そのバ
ツフア層上に交番を蒸着するだけでよいため、製
造は極めて容易である。第２に、ゾーン数を増大
しても電極を配置することは可能であり、焦点の
スポツトが小さく、焦点距離が短かい位相型フレ
ネル光変調器を作ることができる。第３に、１個
のホトマスクで位相型および振幅型のいずれのフ
レネル帯板を形成することができる。
を配置する場合には、δn＝１（ｍ＝２、６、10、
…）、δn＝−１（ｍ＝４、８、12、…）およびδn＝
０（ｍ＝奇数）とすれば、焦点における光強度は
(7)式で与えられる。本例は、他の第１または第３
の形態に比べても印加電圧が２倍必要となる欠点
は有するが、次に示すように多くの利点も有す
る。第１に、スラブ型光導波路上に、好ましくは
SiO2等のバツフア層を真空蒸着した後、そのバ
ツフア層上に交番を蒸着するだけでよいため、製
造は極めて容易である。第２に、ゾーン数を増大
しても電極を配置することは可能であり、焦点の
スポツトが小さく、焦点距離が短かい位相型フレ
ネル光変調器を作ることができる。第３に、１個
のホトマスクで位相型および振幅型のいずれのフ
レネル帯板を形成することができる。
第３の形態では、フレネルの偶数ゾーンと奇数
ゾーンの静的な位相差が180゜異なる位相型フレネ
ル帯板に交番電極を配置して位相型フレネル光変
調器を構成する。本例では、電極配置のみならず
光導波路の作成方法も第１および第２の形態とは
異なる。位相型フレネル帯板を作成するにあたつ
ては慣例の方法を用いることができ、電気光学結
晶にTi等を蒸着させてスラブ型光導波路８０を
形成する。ここで、第８図のドツト部分７１〜７
８で示すように奇数ゾーンあるいは偶数ゾーンの
一部分だけ、所定長l0にわたつて、Tiを他部分よ
り多くあるいは少なく蒸着する。Tiの蒸着量に
より、拡散されてできた光導波路８０の屈折率を
制御できるため、過剰あるいは過少蒸着部分７１
〜７８の長さ（l0）を適当に調整することによ
り、偶数ゾーンと奇数ゾーンを通る平面板の位相
を180゜異ならせることができる。さらに、この過
剰蒸着あるいは過少蒸着のかわりにドツト部分７
１〜７８にバツフア層（光導波路よりやや小さい
屈折率を持つ透明な絶縁薄膜）を設け、光導波路
の実効屈折率を変えることにより、光導波路を伝
搬する平面波の位相を変えることもできる。この
ようにして形成した位相型フレネル帯板のフレネ
ルゾーンの境界部分に第８図に示すように交番電
極８１〜９４を配置することにより、本発明によ
る第３形態の位相型フレネル光変調器を構成する
ことができる。本例における電極の長さや配置
は、中心の電極８１が１本になる点を除けば、第
７図示の第１形態の場合と同じである。第３形態
の焦点Ｐにおける光強度Ｉは、 Ｉ＝2cos2θ［［M 〓 〓m=1 ｛cos（δnπ）∫vm vn-1cosπ／２v2dv−sin（δnπ
）∫vm vn-1sinπ／２v2dv｝］2 ＋［M 〓 〓m=1 ｛cos（δnπ）∫vm vn-1sinπ／２v2dv＋sin（δnπ
）∫vm vn-1cosπ／２v2dv｝］2］(8) で表わされる。ここで、δn＝１（ｍ＝奇数）およ
びδn＝０（ｍ＝偶数）である。θは(4)式で与えら
れる。
ゾーンの静的な位相差が180゜異なる位相型フレネ
ル帯板に交番電極を配置して位相型フレネル光変
調器を構成する。本例では、電極配置のみならず
光導波路の作成方法も第１および第２の形態とは
異なる。位相型フレネル帯板を作成するにあたつ
ては慣例の方法を用いることができ、電気光学結
晶にTi等を蒸着させてスラブ型光導波路８０を
形成する。ここで、第８図のドツト部分７１〜７
８で示すように奇数ゾーンあるいは偶数ゾーンの
一部分だけ、所定長l0にわたつて、Tiを他部分よ
り多くあるいは少なく蒸着する。Tiの蒸着量に
より、拡散されてできた光導波路８０の屈折率を
制御できるため、過剰あるいは過少蒸着部分７１
〜７８の長さ（l0）を適当に調整することによ
り、偶数ゾーンと奇数ゾーンを通る平面板の位相
を180゜異ならせることができる。さらに、この過
剰蒸着あるいは過少蒸着のかわりにドツト部分７
１〜７８にバツフア層（光導波路よりやや小さい
屈折率を持つ透明な絶縁薄膜）を設け、光導波路
の実効屈折率を変えることにより、光導波路を伝
搬する平面波の位相を変えることもできる。この
ようにして形成した位相型フレネル帯板のフレネ
ルゾーンの境界部分に第８図に示すように交番電
極８１〜９４を配置することにより、本発明によ
る第３形態の位相型フレネル光変調器を構成する
ことができる。本例における電極の長さや配置
は、中心の電極８１が１本になる点を除けば、第
７図示の第１形態の場合と同じである。第３形態
の焦点Ｐにおける光強度Ｉは、 Ｉ＝2cos2θ［［M 〓 〓m=1 ｛cos（δnπ）∫vm vn-1cosπ／２v2dv−sin（δnπ
）∫vm vn-1sinπ／２v2dv｝］2 ＋［M 〓 〓m=1 ｛cos（δnπ）∫vm vn-1sinπ／２v2dv＋sin（δnπ
）∫vm vn-1cosπ／２v2dv｝］2］(8) で表わされる。ここで、δn＝１（ｍ＝奇数）およ
びδn＝０（ｍ＝偶数）である。θは(4)式で与えら
れる。
この第３形態には、ゾーン数を増大することが
困難であるほか、他の形態よりも作成がむずかし
いという欠点がある。しかし、各ゾーンの回折光
は、それぞれのゾーンにおいて180゜異なる２成分
に分割されているため、振幅型フレネル光変調器
と同じく、消光比がすぐれている。
困難であるほか、他の形態よりも作成がむずかし
いという欠点がある。しかし、各ゾーンの回折光
は、それぞれのゾーンにおいて180゜異なる２成分
に分割されているため、振幅型フレネル光変調器
と同じく、消光比がすぐれている。
以上から明らかなように、本発明によれば、光
変調と集光を同時に行うことができる。
変調と集光を同時に行うことができる。
第２図Ａ，Ｂまたは第３図Ａ，Ｂに示す本発明
による１次元の振幅型フレネル光変調器によれ
ば、薄膜のストライプ状の光導波路を１次元のフ
レネル帯板となるように作成し、非光導波路部分
に電極を配置して振幅型フレネル光変調器として
いるので、単色の平面板を集光および光変調する
ことができる。
による１次元の振幅型フレネル光変調器によれ
ば、薄膜のストライプ状の光導波路を１次元のフ
レネル帯板となるように作成し、非光導波路部分
に電極を配置して振幅型フレネル光変調器として
いるので、単色の平面板を集光および光変調する
ことができる。
スラブ型光導波路を用いて本発明振幅型フレネ
ル光変調器を作成する場合には、上例より製作が
容易である利点がある。
ル光変調器を作成する場合には、上例より製作が
容易である利点がある。
第７図あるいは第８図に示した本発明による位
相型のフレネル光変調器では、スラブ型光導波路
に電極を蒸着するので、先に述べた２つの振幅型
の例に比べ光出力が大きく、製造が容易である。
しかも、交番電極に直流電圧を印加すると通常の
フレネル帯板として動作し、電気的にゾーン間の
位相を180゜変えることができ、従つて集光のため
の微調整も可能となる。
相型のフレネル光変調器では、スラブ型光導波路
に電極を蒸着するので、先に述べた２つの振幅型
の例に比べ光出力が大きく、製造が容易である。
しかも、交番電極に直流電圧を印加すると通常の
フレネル帯板として動作し、電気的にゾーン間の
位相を180゜変えることができ、従つて集光のため
の微調整も可能となる。
なお、本発明光変調器において、電極にパルス
電圧を印加することにより、１次元画像のシヤツ
タを構成することもできる。
電圧を印加することにより、１次元画像のシヤツ
タを構成することもできる。
第１図は従来の光分岐干渉型光変調器の一例を
示す構成図、第２図Ａは本発明振幅型フレネル光
変調器の一例を示す平面図、第２図Ｂはその−
線断面図、第３図Ａは本発明振幅型フレネル光
変調器の他の例を示す平面図、第３図Ｂはその
−線断面図、第４図、第５図および第６図は本
発明振幅型フレネル光変調器の測定結果を示す波
形図、第７図および第８図は本発明位相型フレネ
ル光変調器の２例を示す平面図である。 １……電気光学結晶、２……光導波路、２Ａ，
２Ｂ……分岐部、２Ｃ……光導波路部分、３，
４，５……電極、６……変調信号源、７……入射
単色光、８……変調光、１１〜１７……光導波
路、２１〜２７……電極、２８……入射光、２９
……結晶Ｃ軸、３１〜３５……電極、４１〜４６
……光導波路、５１……スラブ型光導波路、５２
〜５７，５９〜６４……電極、７１〜７８……
Ti過剰（過少）拡散部分、８０……スラブ型光
導波路、８１〜９４……電極。
示す構成図、第２図Ａは本発明振幅型フレネル光
変調器の一例を示す平面図、第２図Ｂはその−
線断面図、第３図Ａは本発明振幅型フレネル光
変調器の他の例を示す平面図、第３図Ｂはその
−線断面図、第４図、第５図および第６図は本
発明振幅型フレネル光変調器の測定結果を示す波
形図、第７図および第８図は本発明位相型フレネ
ル光変調器の２例を示す平面図である。 １……電気光学結晶、２……光導波路、２Ａ，
２Ｂ……分岐部、２Ｃ……光導波路部分、３，
４，５……電極、６……変調信号源、７……入射
単色光、８……変調光、１１〜１７……光導波
路、２１〜２７……電極、２８……入射光、２９
……結晶Ｃ軸、３１〜３５……電極、４１〜４６
……光導波路、５１……スラブ型光導波路、５２
〜５７，５９〜６４……電極、７１〜７８……
Ti過剰（過少）拡散部分、８０……スラブ型光
導波路、８１〜９４……電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電気光学結晶による薄膜光導波路を形成した
１次元フレネル帯板を有し、該１次元フレネル帯
板の各フレネルゾーンを含むその近傍に、前記フ
レネルゾーンのゾーン幅に比例した長さをもつ複
数の電極を前記フレネルゾーンの各々と平行して
配置し、その隣り合う電極の極性が互いに逆相と
なるように前記電極に変調入力に対応する電圧を
印加するようにして、前記１次元フレネル帯板に
入射させた光の集光および光変調を前記１次元フ
レネル帯板において行うようにしたことを特徴と
する導波型フレネル光変調器。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の導波型フレネル
光変調器において、前記薄膜光導波路を複数のス
トライプ状光導波路で形成し、前記電極は奇数あ
るいは偶数番目のフレネルゾーンに、該フレネル
ゾーンのゾーン幅とほぼ同一の幅をもつて構成し
たことを特徴とする導波型フレネル光変調器。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の導波型フレネル
光変調器において、前記薄膜光導波路をスラブ型
光導波路となし、前記電極は奇数あるいは偶数番
目のフレネルゾーンに該フレネルゾーンのゾーン
幅とほぼ同一の幅をもつて構成したことを特徴と
する導波型フレネル光変調器。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の導波型フレネル
光変調器において、前記薄膜型光導波路をスラブ
型光導波路となし、前記電極は前記フレネルゾー
ンの境界近傍に該フレネルゾーンのゾーン幅より
十分に狭い幅をもつて構成したことを特徴とする
導波型フレネル光変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14241480A JPS5766417A (en) | 1980-10-14 | 1980-10-14 | Waveguide type fresnel optical modulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14241480A JPS5766417A (en) | 1980-10-14 | 1980-10-14 | Waveguide type fresnel optical modulator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5766417A JPS5766417A (en) | 1982-04-22 |
| JPS6410048B2 true JPS6410048B2 (ja) | 1989-02-21 |
Family
ID=15314773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14241480A Granted JPS5766417A (en) | 1980-10-14 | 1980-10-14 | Waveguide type fresnel optical modulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5766417A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4798437A (en) * | 1984-04-13 | 1989-01-17 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and apparatus for processing analog optical wave signals |
| JP2595005B2 (ja) * | 1988-01-27 | 1997-03-26 | 株式会社日立製作所 | グレーティングレンズ及びそれを用いた光導波路 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5228572B2 (ja) * | 1972-09-06 | 1977-07-27 |
-
1980
- 1980-10-14 JP JP14241480A patent/JPS5766417A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5766417A (en) | 1982-04-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6002515A (en) | Method for producing polarization inversion part, optical wavelength conversion element using the same, and optical waveguide | |
| US5013141A (en) | Liquid crystal light modulation device | |
| US5153770A (en) | Total internal reflection electro-optic modulator | |
| US5640267A (en) | Optical apparatus | |
| JP2902642B2 (ja) | 集積光学光強度変調器及びその製造方法 | |
| EP0394219A1 (de) | Optisches modulations- und mess-verfahren. | |
| US5786926A (en) | Electro-optical device having inverted domains formed inside a ferro-electric substrate and electro-optical unit utilizing thereof | |
| US5638468A (en) | Optical modulation system | |
| JPH05273623A (ja) | 光波長変換素子およびそれを用いたレーザ光源 | |
| JP2020106706A (ja) | 光変調器 | |
| CA1129534A (en) | Transmissive surface layer effect electro-optic device for use in optical modulators and the like | |
| JPS6410048B2 (ja) | ||
| NL8304435A (nl) | Optische frequentieomzetter, evenals girometer voorzien van een dergelijke inrichting. | |
| SU527973A1 (ru) | Электрооптическое коммутирующее устройство | |
| KR100317655B1 (ko) | 채널도파로및그응용 | |
| JPH09185025A (ja) | 光制御素子 | |
| JPH06250153A (ja) | 光学素子 | |
| JPS5821211A (ja) | 集積光学構造体の薄膜レンズ | |
| JPH0588123A (ja) | 可変波長フイルタ | |
| SU1492341A1 (ru) | Тонкопленочна электрооптическа линза | |
| JPH06289440A (ja) | 光走査装置 | |
| JPH021289B2 (ja) | ||
| JPS58115424A (ja) | 光偏向素子 | |
| JPS5924016Y2 (ja) | 光変調器 | |
| JPH0361932B2 (ja) |