JPS6144294B2 - - Google Patents

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納を
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。

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。

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。

この目的を達成するために本発明は、複数の光
フアイバを適当な距離長だけ極めて近接配置して
光結合させる構造を持たせ、その複数の光フアイ
バ中に同時に同一周波数または異なる周波数の超
音波を、光フアイバ中を伝搬する光波の伝搬方向
にほぼ平行に伝搬させ、光波を超音波の間でそれ
ぞれの伝搬定数から定まる特定の関係を満足する
光波を選択的に他の光フアイバに伝搬させること
を特徴とする光制御デバイスを構成したものであ
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。

まず一実施例として二つの光フアイバを光学的
に結合する場合の構成について説明する。第１図
に示すように、２本の光フアイバ１及び２を、各
光波の適当な結合が得られるように十分近接して
配置する。即ち、両光フアイバ１，２間の位相整
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係
数）であるとき、完全な光結合が得られる構造と
する。両光フアイバ１，２間の光結合部３の一端
には光フアイバ１中を伝搬する光波の伝搬方向に
ほぼ平行に超音波が伝搬するように超音波トラン
スデユーサ４が取付けられる。光結合部３では光
フアイバ１と２が十分に接近し、光波の適当な結
合が得られると共に、両光フアイバの結合によつ
て相互の超音波の伝搬が妨げられないようにしな
ければならない。そのためには、光結合部３は、
屈析率が比較的大きく、かつ超音波が伝達しない
薄膜として構成するのがよい。

超音波トランデユーサ４の取付け方には第２図
及び第３図に示すような両方式があり得る。

第２図の方式は、両光フアイバ１，２に共通の
超音波トランスデユーサ４Ａを配設し、両光フア
イバに同時に同一周波数の超音波を印加するよう
にしたものであり、第３図の方式は、両光フアイ
バ１，２に別々の超音波トランスデユーサ４Ｂ，
４Ｃを配設し、両光フアイバに別々の周波数の超
音波を印加し得るようにしたものである。いずれ
の方式にしても、超音波トランスデユーサ４Ａな
いし４Ｂ，４Ｃは、圧電材料薄膜５を両側から透
明電極６及び７で挾んだ形に構成されている。透
明電極７に隣接してフアイバ光結合部８が構成さ
れる。

さて、両光フアイバ１，２に同時に同一周波数
の超音波を印加する第２図の方式を例にとつて説
明する。いま光フアイバ１の伝搬定数をk₁、光フ
アイバ２の伝搬定数をk₂とし、更に超音波の伝搬
定数をＫとすると、k₁＞k₂の場合、 k₁−Ｋ＝k₂＋Ｋ ………(1) の条件を満たすとき、両光フアイバ１，２間に位
相整合条件が得られ、例えば光フアイバ１に伝送
されている光を光フアイバ２に移行させることが
でき、光フアイバ１への入力光Ｐを基にして光フ
アイバ２からの出力光Ｑを得ることができる。な
お、光フアイバ１に伝搬定数の異なる多数の光波
が伝搬している場合、光フアイバ２からの出力光
Ｑとしては、(1)式の条件を満足する光周波数また
は伝搬モードの光波のみが得られることになる。

次に、両光フアイバ１，２に互いに異なる周波
数の超音波を印加する第３図の方式による場合
は、 k₁±K₁＝k₂±K₂ ………(2) の関係を満足する光波を両光フアイバ１，２間で
結合させることができる。

このように光フアイバ中に超音波を励振させる
ことにより、光フアイバそのものに能動的機能を
持たせることができ、ここに光制御デバイスが構
成される。このような光制御デバイスは、より具
体的には光の変調、分岐、モード選択、フイルタ
型分岐、結合などのためのデバイスとして幅広く
応用することができる。

第４図は、第２図の超音波トランスデユーサ４
Ａ用の電気回路の一実施例を示すものである。こ
の実施例では、超音波発生用発振器１０からの超
音波周波数信号ｆを伝送信号源１１からの伝送信
号Ｓでミキサ１２により変調し、その出力を増幅
器１３を介して透明電極６，７間に印加して両光
フアイバ１，２間に同一周波数の超音波を励振さ
せる。

第３図の超音波トランスデユーサ４Ｂ，４Ｃに
対してもそれぞれ第４図のものと同様の電気回路
を使用できるが、それとは異なる実施例を第５図
に示す。第５図の実施例においては、それぞれ電
圧信号として供給される伝送信号源１１Ａ，１１
Ｂからの伝送信号S₁，S₂により電圧制御発振器１
４Ａ，１４Ｂを介して超音波周波数信号f₁，f₂を
発生させ、それを増幅器１３Ａ，１３Ｂを介して
各超音波トランスデユーサ４Ｂ，４Ｃの透明電極
に印加して両光フアイバ１，２に互いに異なる周
波数の超音波を励振させ得るようにしている。

もちろん第５図の回路方式を第２図のデバイス
に適用してもよく、また第４図及び第５図の両回
路方式を適宜併用してもよい。

上記実施例では２本の光フアイバ間の光学的結
合のみについて説明したが、個々に上記の構造を
持つ多数の光フアイバを例えば第６図に示すよう
に束ねて、例えば中心の光フアイバ２０と周囲の
光フアイバ２１とをそれぞれ光結合部２２を介し
て光結合させ、それぞれに上記と同様の光結合機
能を持たせる構造とすることもできる。

また、光周波数フイルタの機能を持たせたい場
合には、一般に光フアイバとして集束型光フアイ
バが単一モード光フアイバを使用するのが望まし
い。

以上述べたように本発明によれば、極めて近接
して配置された複数の光フアイバに超音波を励振
させ、光フアイバ中を伝搬する光波と超音波の伝
搬定数から定まる特定の光波のみを選択的に他の
光フアイバに伝達させるようにしたので、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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光制御デバイスの一実施
例を示す配置構成図、第２図及び第３図は第１図
の超音波トランスデユーサの異なる実施例を示す
構成図、第４図及び第５図はそれぞれ第２図及び
第３図の超音波トランスデユーサに対する電気回
路の実施例を示すブロツク図、第６図は集束型光
フアイバ装置の一例を示す要部の斜視図である。 １，２，２０，２１……光フアイバ、３，２２
……光結合部、４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ……超音波
トランスデユーサ、５……圧電材料薄膜、６，７
……透明電極、１０……超音波発生用発振器、１
１，１１Ａ，１１Ｂ……伝送信号源、１２……ミ
キサ、１４Ａ，１４Ｂ……電圧制御発振器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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複数の光フアイバと、
   これらの光フアイバに同一または異なる周波数の
   超音波を励振させ、その超音波を、光フアイバ中
   を伝搬する光波の伝搬方向にほぼ平行に伝搬する
   ように前記光フアイバに取付けられた超音波トラ
   ンスデユーサとを備え、前記光波及び超音波の伝
   搬定数により定まる特定の光波のみを或る光フア
   イバからこれに光結合された他の光フアイバへと
   選択的に伝達することを特徴とする光制御デバイ
   ス。