JPS6134646B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6134646B2 JPS6134646B2 JP54148061A JP14806179A JPS6134646B2 JP S6134646 B2 JPS6134646 B2 JP S6134646B2 JP 54148061 A JP54148061 A JP 54148061A JP 14806179 A JP14806179 A JP 14806179A JP S6134646 B2 JPS6134646 B2 JP S6134646B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical
- thin film
- optical fiber
- index lens
- 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
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- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、屈折率分布型レンズ（例えば商品
名セルフオクレンズ）とその内部を伝搬する弾性
波を利用した光回路素子に関するものである。
名セルフオクレンズ）とその内部を伝搬する弾性
波を利用した光回路素子に関するものである。
従来、この種の光回路素子として第１図、第２
図に示すものがあつた。第１図において、１はガ
ラス薄膜、２は前記ガラス薄膜１とは異なつた屈
折率をもつた基板である。また、第２図におい
て、３は例えばLiNbO3基板、４はTi等の不純物
拡散層であり、これらで光導波路を形成してい
る。５は光の波長程度の周期のグレーテイングで
あり、Ｌi，Ｌr，Ｌtは入射光、反射光、透過光で
あり、いずれも平行光線である。
図に示すものがあつた。第１図において、１はガ
ラス薄膜、２は前記ガラス薄膜１とは異なつた屈
折率をもつた基板である。また、第２図におい
て、３は例えばLiNbO3基板、４はTi等の不純物
拡散層であり、これらで光導波路を形成してい
る。５は光の波長程度の周期のグレーテイングで
あり、Ｌi，Ｌr，Ｌtは入射光、反射光、透過光で
あり、いずれも平行光線である。
次に、動作について説明する。第１図におい
て、入射光Ｌiが入射角θ′で入射したとする。ガ
ラス薄膜１内に入射した光は、図示のように無数
の反射を繰り返す。１往復分の光路差による位相
差は、 δ＝４πｎｌｃｏｓθ／λ０ ………(1) で表わせる。ここに、λ０は光の真空中の波長、
θはガラス薄膜１内における屈折角、ｎはガラス
薄膜１の屈折率、ｌはガラス薄膜１の膜厚を表わ
す。ガラス薄膜１内における無数の反射の結果、
ガラス薄膜１からの全体の反射光強度および透過
光強度を反射率、透過率で表わすと、全入射量を
Ｉi、反射量をＩr、透過量をＩtとして、 Ｉｒ／Ｉｉ＝４Ｒｓｉｎ２（δ／２）／（１−Ｒ）２＋
４Ｒｓｉｎ２（δ／２）………(2) Ｉｔ／Ｉｉ＝（１−Ｒ）２／（１−Ｒ）２＋４Ｒｓｉｎ
２（δ／２）………(3) となる。ここで、Ｒは空気中／ガラス薄膜、およ
びガラス薄膜／基板境界面における反射、透過特
性で決まる系固有の値である。第(2)、(3)式の特性
例を第３図、第４図に示す。
て、入射光Ｌiが入射角θ′で入射したとする。ガ
ラス薄膜１内に入射した光は、図示のように無数
の反射を繰り返す。１往復分の光路差による位相
差は、 δ＝４πｎｌｃｏｓθ／λ０ ………(1) で表わせる。ここに、λ０は光の真空中の波長、
θはガラス薄膜１内における屈折角、ｎはガラス
薄膜１の屈折率、ｌはガラス薄膜１の膜厚を表わ
す。ガラス薄膜１内における無数の反射の結果、
ガラス薄膜１からの全体の反射光強度および透過
光強度を反射率、透過率で表わすと、全入射量を
Ｉi、反射量をＩr、透過量をＩtとして、 Ｉｒ／Ｉｉ＝４Ｒｓｉｎ２（δ／２）／（１−Ｒ）２＋
４Ｒｓｉｎ２（δ／２）………(2) Ｉｔ／Ｉｉ＝（１−Ｒ）２／（１−Ｒ）２＋４Ｒｓｉｎ
２（δ／２）………(3) となる。ここで、Ｒは空気中／ガラス薄膜、およ
びガラス薄膜／基板境界面における反射、透過特
性で決まる系固有の値である。第(2)、(3)式の特性
例を第３図、第４図に示す。
第３図、第４図において、横軸は光周波数、縦
軸は反射率、透過率であり、極大値（透過率）お
よび極小率（反射率）を与える光周波数νｍは νｍ＝ｍＣ０／２ｎｌｃｏｓθ ………(4) となる。ここにｍは整数である。共振周波数の間
隔は、 Δν＝Ｃ０／２ｎｌｃｏｓθ ………(5) で与えられる。ここに、C0は真空中の光の速度
である。
軸は反射率、透過率であり、極大値（透過率）お
よび極小率（反射率）を与える光周波数νｍは νｍ＝ｍＣ０／２ｎｌｃｏｓθ ………(4) となる。ここにｍは整数である。共振周波数の間
隔は、 Δν＝Ｃ０／２ｎｌｃｏｓθ ………(5) で与えられる。ここに、C0は真空中の光の速度
である。
第３図、第４図よりわかるように、ガラス薄膜
１内における光の干渉効果を利用することによつ
て、透過光Ｌtの場合は光帯域通過フイルタ、反
射光の場合は光帯域阻止フイルタとして動作す
る。
１内における光の干渉効果を利用することによつ
て、透過光Ｌtの場合は光帯域通過フイルタ、反
射光の場合は光帯域阻止フイルタとして動作す
る。
次に、第２図について説明する。第２図に示す
ようにLiNbO3基板３の表面にTiを熱拡散する
と、Ti等の不純物拡散層４の屈折率がLiNbO3基
板３の屈折率よりも高くなり、光導波路として働
く。光導波路上に周期的なグレーテイング５が形
成されている場合、次の第(6)式を満足する入射光
Ｌiは、このグレーテイング５によつて分布的に
反射される。
ようにLiNbO3基板３の表面にTiを熱拡散する
と、Ti等の不純物拡散層４の屈折率がLiNbO3基
板３の屈折率よりも高くなり、光導波路として働
く。光導波路上に周期的なグレーテイング５が形
成されている場合、次の第(6)式を満足する入射光
Ｌiは、このグレーテイング５によつて分布的に
反射される。
λ＝2P／ｍ ………(6)
ここに、Ｐはグレーテイングの周期、ｍは整
数、λは入射光Ｌiの波長である。すなわち、第
(6)式を満足する光は反射され反射光Ｌrとなるた
め、透過光Ｌtから考えればこのグレーテイング
５は通過阻止フイルタとして動作する。
数、λは入射光Ｌiの波長である。すなわち、第
(6)式を満足する光は反射され反射光Ｌrとなるた
め、透過光Ｌtから考えればこのグレーテイング
５は通過阻止フイルタとして動作する。
従来の光帯域通過フイルタおよび光帯域阻止フ
イルタは以上のように構成されているので、光フ
アイバ通信用光回路素子として用いる場合、第１
図の例では、光フアイバ出射端および入射端と干
渉薄膜との間にレンズを挿入し、出射光を平行光
線にしたり、逆に平行光線を絞つたりする必要が
あつた。そのため、光学部品が増すばかりでな
く、系全体の挿入損失も増加する欠点があつた。
また、第２図の例でも、光フアイバと平面光導波
路との結合損失が大きい欠点があつた。
イルタは以上のように構成されているので、光フ
アイバ通信用光回路素子として用いる場合、第１
図の例では、光フアイバ出射端および入射端と干
渉薄膜との間にレンズを挿入し、出射光を平行光
線にしたり、逆に平行光線を絞つたりする必要が
あつた。そのため、光学部品が増すばかりでな
く、系全体の挿入損失も増加する欠点があつた。
また、第２図の例でも、光フアイバと平面光導波
路との結合損失が大きい欠点があつた。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、屈折率分布型レン
ズ中に弾性波を伝搬させ周期的な屈折率変化を作
ることにより、低損失でコンパクトな光帯域阻止
フイルタを提供することを目的とする。以下、こ
の発明を図について説明する。
去するためになされたもので、屈折率分布型レン
ズ中に弾性波を伝搬させ周期的な屈折率変化を作
ることにより、低損失でコンパクトな光帯域阻止
フイルタを提供することを目的とする。以下、こ
の発明を図について説明する。
第５図ａ，ｂはこの発明の一実施例を示す動作
説明図および、斜視図である。これらの図におい
て、１１は光フアイバ、１２はπカツトの屈折率
分布型レンズ、１３は弾性波励振用の圧電薄膜ト
ランスジユーサ、１４は電極、１５は発振器、１
６は弾性波吸収剤、１７は光フアイバ、Ｆは弾性
波波面である。
説明図および、斜視図である。これらの図におい
て、１１は光フアイバ、１２はπカツトの屈折率
分布型レンズ、１３は弾性波励振用の圧電薄膜ト
ランスジユーサ、１４は電極、１５は発振器、１
６は弾性波吸収剤、１７は光フアイバ、Ｆは弾性
波波面である。
次に、動作について説明する。光フアイバ１１
から出射された光は、屈折率分布型レンズ１２に
入射される。屈折率分布型レンズ１２の入射側端
面には、弾性波を励振するためのLiNbO3、ZnO
等の圧電薄膜トランジユーサ１３が蒸着されてい
るが、光の入射領域だけでは薄膜成長時にマスキ
ングを行つたり、薄膜成長後にエツチングを行つ
て穴あけされている。また、圧電薄膜トランジユ
ーサ１３の両側には、金属薄膜の電極１４が付着
されている。圧電薄膜トランジユーサ１３の膜厚
をｄとしてその縦波または横波速度をｖSとする
と、1/2共振周波数f0は次式で与えられる。
から出射された光は、屈折率分布型レンズ１２に
入射される。屈折率分布型レンズ１２の入射側端
面には、弾性波を励振するためのLiNbO3、ZnO
等の圧電薄膜トランジユーサ１３が蒸着されてい
るが、光の入射領域だけでは薄膜成長時にマスキ
ングを行つたり、薄膜成長後にエツチングを行つ
て穴あけされている。また、圧電薄膜トランジユ
ーサ１３の両側には、金属薄膜の電極１４が付着
されている。圧電薄膜トランジユーサ１３の膜厚
をｄとしてその縦波または横波速度をｖSとする
と、1/2共振周波数f0は次式で与えられる。
f0＝ｖＳ／２ｄ ………(7)
従つて、屈折率分布型レンズ１２内での弾性波
位相速度をＶGとすれば、屈折率分布型レンズ１
２内での弾性波の波長は、 λG＝2dｖＧ／ｖＳ ………(8) となる。弾性波が屈折率分布型レンズ１２内を伝
搬すると、光にとつて弾性波は間隔がλG、速度
ｖGで進行する部分的な反射ミラーとして働く。
すなわち、 λ＝２λG／ｍ ………(9) を満足する光は分布的に反射され、透過光として
は伝達されない。一方、第(9)式を満足しない光は
媒質がπカツトの屈折率分布型レンズ１２である
ため、出射端面の中心に集光され、光フアイバ１
７に結合される。屈折率分布型レンズ１２の出射
端面には弾性波吸収剤１６が付着されているが、
屈折率分布型レンズ１２で集光された光が光フア
イバ１７と結合する中心部には付着されていな
い。すなわち、第５図の構成によれば、第９式を
満たす光は反射され、その他の光は透過する帯域
阻止フイルタとして動作する。
位相速度をＶGとすれば、屈折率分布型レンズ１
２内での弾性波の波長は、 λG＝2dｖＧ／ｖＳ ………(8) となる。弾性波が屈折率分布型レンズ１２内を伝
搬すると、光にとつて弾性波は間隔がλG、速度
ｖGで進行する部分的な反射ミラーとして働く。
すなわち、 λ＝２λG／ｍ ………(9) を満足する光は分布的に反射され、透過光として
は伝達されない。一方、第(9)式を満足しない光は
媒質がπカツトの屈折率分布型レンズ１２である
ため、出射端面の中心に集光され、光フアイバ１
７に結合される。屈折率分布型レンズ１２の出射
端面には弾性波吸収剤１６が付着されているが、
屈折率分布型レンズ１２で集光された光が光フア
イバ１７と結合する中心部には付着されていな
い。すなわち、第５図の構成によれば、第９式を
満たす光は反射され、その他の光は透過する帯域
阻止フイルタとして動作する。
なお、第５図において、圧電薄膜トランジユー
サ１３に印加する交流電圧の周波数を変えれば、
圧電薄膜トランジユーサ１３の帯域内において、
弾性波の波長を制御することができる。すなわ
ち、反射される光の波長も制御される。従つて、
この発明の実施例では、チユーナブルな光帯域阻
止フイルタとしても使用できる。
サ１３に印加する交流電圧の周波数を変えれば、
圧電薄膜トランジユーサ１３の帯域内において、
弾性波の波長を制御することができる。すなわ
ち、反射される光の波長も制御される。従つて、
この発明の実施例では、チユーナブルな光帯域阻
止フイルタとしても使用できる。
また、この発明の実施例がチユーナブルである
ことを利用すれば波長多重光伝送装置における高
速光スイツチとしても使用することができる。さ
らに弾性波があるかないかによつて、光の透過光
をオン、オフする高速光スイツチとして使用する
こともできる。また、反射光が入力光フアイバに
結合してＳ／Ｎ比が問題になる場合には、入力光
フアイバを屈折率分布型レンズ１２のセンターか
ら多少ずらして使用することも可能である。
ことを利用すれば波長多重光伝送装置における高
速光スイツチとしても使用することができる。さ
らに弾性波があるかないかによつて、光の透過光
をオン、オフする高速光スイツチとして使用する
こともできる。また、反射光が入力光フアイバに
結合してＳ／Ｎ比が問題になる場合には、入力光
フアイバを屈折率分布型レンズ１２のセンターか
ら多少ずらして使用することも可能である。
以上説明したようにこの発明は、屈折率分布型
レンズを弾性波の伝搬媒体として使用しているた
め、低損失でコンパクトな、しかも微調整が可能
な光帯域阻止フイルタが容易に得られる。さらに
弾性波が作る周期的な屈折率変化による分布反射
機構を使用しているため、光の波長選択性が高い
利点があり、さらに波長多重光伝送装置における
高速光スイツチとしても動作させることができ
る。さらに、屈折率分布型レンズの入射側の端面
に、両面に入射用の光フアイバの結合部分を残し
て圧電薄膜トランスジユーサを取付け、また、同
じく出射側の端面に出射用の光フアイバの結合部
を残して弾性波吸収剤を付着させたので、入射
用、出射用の光フアイバと光回路素子との結合を
十分に良好に保つことができる。また、弾性波が
あるかないかによつて光の透過をオン、オフする
高速光スイツチとしても使用できる等の利点をも
有する。
レンズを弾性波の伝搬媒体として使用しているた
め、低損失でコンパクトな、しかも微調整が可能
な光帯域阻止フイルタが容易に得られる。さらに
弾性波が作る周期的な屈折率変化による分布反射
機構を使用しているため、光の波長選択性が高い
利点があり、さらに波長多重光伝送装置における
高速光スイツチとしても動作させることができ
る。さらに、屈折率分布型レンズの入射側の端面
に、両面に入射用の光フアイバの結合部分を残し
て圧電薄膜トランスジユーサを取付け、また、同
じく出射側の端面に出射用の光フアイバの結合部
を残して弾性波吸収剤を付着させたので、入射
用、出射用の光フアイバと光回路素子との結合を
十分に良好に保つことができる。また、弾性波が
あるかないかによつて光の透過をオン、オフする
高速光スイツチとしても使用できる等の利点をも
有する。
第１図、第２図は従来の光フイルタの一例をそ
れぞれ説明するための側面略図、第３図、第４図
は第１図の光フイルタの透過および反射の特性
図、第５図はこの発明の一実施例を示すもので、
第５図ａは動作説明図、第５図ｂは斜視図であ
る。 図中、１１は光フアイバ、１２はπカツトの屈
折率分布型レンズ、１３は圧電薄膜トランスジユ
ーサ、１４は電極、１５は発振器、１６は弾性波
吸収剤、１７は光フアイバである。なお、図中の
同一符号は同一または相当部分を示す。
れぞれ説明するための側面略図、第３図、第４図
は第１図の光フイルタの透過および反射の特性
図、第５図はこの発明の一実施例を示すもので、
第５図ａは動作説明図、第５図ｂは斜視図であ
る。 図中、１１は光フアイバ、１２はπカツトの屈
折率分布型レンズ、１３は圧電薄膜トランスジユ
ーサ、１４は電極、１５は発振器、１６は弾性波
吸収剤、１７は光フアイバである。なお、図中の
同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- １ 屈折率分布型レンズの入射側端面に、入射用
の光フアイバの結合部分を残して金属薄膜の電極
が両面に付着された圧電薄膜トランスジユーサを
取付け、前記屈折率分布型レンズの出射側端面に
出射用の光フアイバの結合部を残して弾性波吸収
剤を付着させたことを特徴とする光回路素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14806179A JPS5670523A (en) | 1979-11-15 | 1979-11-15 | Light circuit element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14806179A JPS5670523A (en) | 1979-11-15 | 1979-11-15 | Light circuit element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5670523A JPS5670523A (en) | 1981-06-12 |
| JPS6134646B2 true JPS6134646B2 (ja) | 1986-08-08 |
Family
ID=15444303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14806179A Granted JPS5670523A (en) | 1979-11-15 | 1979-11-15 | Light circuit element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5670523A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6361205A (ja) * | 1986-09-02 | 1988-03-17 | Hamamatsu Photonics Kk | 分光特性をもつ光フアイバ |
| JP2712177B2 (ja) * | 1987-05-28 | 1998-02-10 | 旭硝子株式会社 | Ｑスイッチ素子 |
-
1979
- 1979-11-15 JP JP14806179A patent/JPS5670523A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5670523A (en) | 1981-06-12 |
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