JPH054646B2 - - Google Patents
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- JPH054646B2 JPH054646B2 JP6330786A JP6330786A JPH054646B2 JP H054646 B2 JPH054646 B2 JP H054646B2 JP 6330786 A JP6330786 A JP 6330786A JP 6330786 A JP6330786 A JP 6330786A JP H054646 B2 JPH054646 B2 JP H054646B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は平面光導波路上に複数の弾性表面波電
極、平面レンズを設けた光・音響信号処理装置に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical/acoustic signal processing device in which a plurality of surface acoustic wave electrodes and a plane lens are provided on a plane optical waveguide.
光導波路上の弾性表面波と光の相互作用(プラ
グ回析)を用いた光・音響信号処理装置は、高速
処理、小型軽量化が可能なため、スペクトラムア
ナライザ、光コリレータとして実現され、その実
用化が盛んに行なわれている。
Optical/acoustic signal processing devices that use the interaction of surface acoustic waves and light on optical waveguides (plug diffraction) are capable of high-speed processing, small size, and light weight, so they have been realized as spectrum analyzers and optical correlators, and are being put into practical use. transformation is actively taking place.
光コリレータは、2信号の相関を瞬時にとる高
速相関器として用いられ、通常レーダ信号などの
RF未知信号の解読などに応用されている。従来、
この種のデバイスは、米国カリフオルニア大学の
ツアイ(Tsai)教授が雑誌「アイ・イ・イ・
イ・トランズアクシヨン・オン・サーキツトシス
テムズ(IEEE Transaction on Circuit
Systems)」の1979年12月号の1072頁に著した論
文「ガイデエツド ウエーブ アクーストオブテ
イツク プラグ モジユレータス フオー ワイ
ドバンド インテグレーテイツド オプテツクス
コミユニケーシヨンズ アンド シグナル プ
ロセシング(Guided−Wave Acoustoptic
Bragg Modulation for Wide−Band
Integrated Optics Communications and
Signal Processing)」で示されている。 Optical correlators are used as high-speed correlators that instantly correlate two signals, and are usually used to correlate signals such as radar signals.
It is applied to deciphering unknown RF signals. Conventionally,
This type of device was developed by Professor Tsai of the University of California in the magazine ``I.I.I.
IEEE Transaction on Circuit Systems
He wrote an article on p. 1072 of the December 1979 issue of ``Guided Wave Acoustoscopic Plug Modulators for Wideband Integrated Optics, Communications and Signal Processing''.
Bragg Modulation for Wide−Band
Integrated Optics Communications and
Signal Processing).
第2図はこの論文で示された空間積分型と称さ
れる光コリレータの平面図である。図中、1はニ
オブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウ
ム(LiTaO3)などの強誘電体、シリコン(Si)、
ガリウムヒ素(GaAs)などの半導体からなる基
板で、この基板1上に各々の基板に対応した光導
波路層2、たとえばLiNbO3基板の場合Ti拡散光
導波路層を形成し、さらに図に示す様に平面レン
ズ4,5、弾性表面波電極6,9を設ける。平面
レンズ4,5は、通常基板1にくぼみをつけたジ
オデジツクレンズが用いられるが、この他基板上
に溝や金属ストリツプによる非周期格子を形成し
たチヤーブ・グレーテイングレンズなども用いら
れる。これら各光素子は、次の各機能を果すよう
に配置されている。すなわち、基板1端面に接続
された光源(通常半導体レーザ、LEDなどから
成る)3から放射された光は、導波路2を伝搬
し、平面レンズ4により平行光となる。この平行
光はまず電極6より放射された弾性表面波12に
より偏向され、さらに電極9より放射された弾性
表面波15により再び偏向された後、平面レンズ
5により集光され、光検出器18で受光され電気
信号に変換される。この場合、弾性表面波12,
15で各々偏向されない不要光21,22は光検
出器18と空間的に分離され集光するため除去可
能となる。このような光コリレータの電極6に電
気信号S1(t)を、電極9に電気信号S2(t)を印加する
と、光検出器18には次式の相関信号u(τ)が
検出される。 FIG. 2 is a plan view of an optical correlator called a spatial integration type shown in this paper. In the figure, 1 is a ferroelectric material such as lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), silicon (Si),
The substrate is made of a semiconductor such as gallium arsenide (GaAs). On this substrate 1, an optical waveguide layer 2 corresponding to each substrate is formed, for example, a Ti diffused optical waveguide layer in the case of a LiNbO 3 substrate, and as shown in the figure. Plane lenses 4 and 5 and surface acoustic wave electrodes 6 and 9 are provided. As the plane lenses 4 and 5, geo-digital lenses with depressions formed on the substrate 1 are usually used, but chive grating lenses with grooves or metal strips forming a non-periodic grating on the substrate can also be used. Each of these optical elements is arranged to perform the following functions. That is, light emitted from a light source 3 (usually composed of a semiconductor laser, LED, etc.) connected to the end surface of the substrate 1 propagates through the waveguide 2 and becomes parallel light by the plane lens 4. This parallel light is first deflected by the surface acoustic wave 12 emitted from the electrode 6, then deflected again by the surface acoustic wave 15 emitted from the electrode 9, and then condensed by the plane lens 5 and detected by the photodetector 18. Light is received and converted into an electrical signal. In this case, surface acoustic waves 12,
Unnecessary lights 21 and 22 that are not deflected by the photodetector 15 are spatially separated from the photodetector 18 and condensed, so that they can be removed. When an electric signal S 1 (t) is applied to the electrode 6 of such an optical correlator and an electric signal S 2 (t) is applied to the electrode 9, the photodetector 18 detects a correlation signal u(τ) of the following equation. Ru.
u(τ)=∫T0 0s1(t)s2(τ−t)dt
ここで、T0は光ビーム幅Wと弾性表面波速度
VとするとT0=W/Vで与えられる定数である。 u(τ)=∫ T0 0 s 1 (t)s 2 (τ−t) dtHere , T 0 is a constant given by T 0 = W/V, where the optical beam width W and the surface acoustic wave velocity V are be.
このような、従来の光コリレータでは、各々の
弾性表面波電極に電気信号S1(t),S2(t)が印加され
た時の相関を高速でとることができるが、その場
合積分時間は光ビーム幅を横切る弾性表面波の伝
搬時間T0で上限が決まる。通常、相関器では定
数T0が大きければ大きい程、相関信号の精度、
分解能が向上するが、従来の光コリレータでは、
平面光レンズ4,5の製造限界を考慮すると定数
T0はたかだか2μs程度しかできない。
With such a conventional optical correlator, it is possible to quickly correlate the electric signals S 1 (t) and S 2 (t) applied to each surface acoustic wave electrode, but in this case, the integration time has an upper limit determined by the propagation time T 0 of the surface acoustic wave across the optical beam width. Normally, in a correlator, the larger the constant T 0 , the higher the accuracy of the correlation signal.
Although resolution improves, conventional optical correlators
Considering the manufacturing limits of plane optical lenses 4 and 5, the constant
T 0 is only possible for about 2 μs at most.
本発明の目的は、2信号の電気信号の相関をと
る際、積分時間を実効的に広げ、相関信号の精
度、分解能の向上を可能とした光・音響信号処理
装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical/acoustic signal processing device that can effectively extend the integration time when correlating two electrical signals and improve the accuracy and resolution of the correlation signal.
本発明の光・音響信号処理装置の構成は、光源
より放射された光を平行光に変換する第1の光学
手段と、前記平行光を偏向させる2個以上の光偏
向素子から成る第1の光偏向手段と、この第1の
光偏向手段の出力光をさらに偏光させる2個以上
の光偏向素子からなる第2の光偏向手段と、この
第2の光偏向手段の出力光を集光する第2の光学
手段と、この第2の光学手段で集光した光を電気
信号に変換する単一もしくは複数の光検出素子か
らなる光検出手段とを備え、前記第1および第2
の光偏向手段を構成する前記光偏向素子の位置が
前記各平行光の幅に相当する長さで互にずらされ
たことを特徴とする。
The configuration of the optical/acoustic signal processing device of the present invention includes a first optical means that converts light emitted from a light source into parallel light, and a first optical means that includes two or more optical deflection elements that deflect the parallel light. a light deflection means; a second light deflection means comprising two or more light deflection elements that further polarizes the output light of the first light deflection means; and a second light deflection means for condensing the output light of the second light deflection means. The first and second
It is characterized in that the positions of the optical deflection elements constituting the optical deflection means are shifted from each other by a length corresponding to the width of each of the parallel lights.
次に本発明を図面により詳細に説明する。 Next, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.
第1図は本発明の光・音響信号処理装置の一実
施例を示す斜視図である。本実施例は、強誘電
体、半導体あるいはガラスなどから成る基板1上
に、各基板1に対応した光導波路2、たとえば基
板をニオブ酸リチウム(LiNbO3)とすれば、Ti
拡散光導波路を形成する。次に、この光導波路2
上に2個の平面レンズ4,5及び3個の弾性表面
波電極6,7,8からなる第1の光偏向路、3個
の弾性表面波電極9,10,11からなる第2の
光偏向路を設ける。 FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the optical/acoustic signal processing device of the present invention. In this embodiment, an optical waveguide 2 corresponding to each substrate 1 is formed on a substrate 1 made of ferroelectric material, semiconductor, glass, etc. For example, if the substrate is made of lithium niobate (LiNbO 3 ), Ti
Form a diffused optical waveguide. Next, this optical waveguide 2
A first optical deflection path consists of two plane lenses 4, 5 and three surface acoustic wave electrodes 6, 7, 8 on the top, and a second optical path consists of three surface acoustic wave electrodes 9, 10, 11. Provide a deflection path.
これらの光素子の配置は次にのべるような構成
となつている。すなわち、半導体レーザなどの光
源3より放射された光は、導波路2を伝搬し、さ
らに平面レンズ4により平行光に変換される。こ
の平行光は、弾性表面波電極6,7,8より放射
された弾性表面波12,13,14により偏向さ
れ、さらに弾性表面波電極9,10,11より放
射される弾性表面波15,16,17により偏向
され、平面レンズ5により集光され複数の光検出
器18,19,20上に投影される。 The arrangement of these optical elements is as follows. That is, light emitted from a light source 3 such as a semiconductor laser propagates through a waveguide 2, and is further converted into parallel light by a plane lens 4. This parallel light is deflected by the surface acoustic waves 12, 13, 14 emitted from the surface acoustic wave electrodes 6, 7, 8, and further by the surface acoustic waves 15, 16 emitted from the surface acoustic wave electrodes 9, 10, 11. , 17, is focused by a plane lens 5, and projected onto a plurality of photodetectors 18, 19, and 20.
また、各弾性表面波発生用電極6,7,8,
9,10,11はそれぞれ弾性表面波伝搬方向に
沿つて、距離Wづつずれて配置されている。な
お、距離Wは平面レンズ4により平行光に変換さ
れた光ビームの幅を示す。 In addition, each surface acoustic wave generation electrode 6, 7, 8,
9, 10, and 11 are arranged at intervals of a distance W along the surface acoustic wave propagation direction. Note that the distance W indicates the width of the light beam converted into parallel light by the plane lens 4.
このような構成で電極6,7,8にS1(t)なる電
極信号を同時に印加すると、光ビーム内には、常
に、信号S1(t)を時間T0(W/V)で区切つた信
号部分が複数存在可能となる。すなわち、ある瞬
間ではS1(t)の最初の時間T0分が電極6により励
振された弾性表面波により、次の時間T0分が電
極7により、さらに次の時間T0分が電極8によ
り励振された弾性表面波により光ビーム内に存在
することになる。従つて信号S1(t)の3T0の時間信
号分を光ビーム内に同時に存在させることが出来
る。同様なことが電極9,10,11に電気信号
S2(t)が同時に印加された時にも生じる。 When electrode signals S 1 (t) are simultaneously applied to electrodes 6, 7, and 8 in this configuration, the signal S 1 (t) is always separated by time T 0 (W/V) in the light beam. Multiple signal parts can exist. That is, at a certain moment, the first time T 0 minutes of S 1 (t) is caused by the surface acoustic wave excited by the electrode 6, the next time T 0 minutes is caused by the electrode 7, and the next time T 0 minutes is caused by the surface acoustic wave excited by the electrode 8. The surface acoustic waves excited by the light beam are present in the light beam. Therefore, 3T 0 time signals of the signal S 1 (t) can be simultaneously present in the light beam. Similarly, electric signals are sent to electrodes 9, 10, and 11.
This also occurs when S 2 (t) is applied simultaneously.
さらに、本実施例では、弾性表面波12により
偏向された光ビームは、弾性表面波15のみによ
り偏向され、他の弾性表面波による偏向をうけな
い構成とする必要がある。同様に、弾性表面波1
3により偏向された光ビームは弾性表面波16の
み弾性表面波14により偏向された光ビームは弾
性表面波17のみにより偏向されねばならない。 Furthermore, in this embodiment, it is necessary that the light beam deflected by the surface acoustic wave 12 be deflected only by the surface acoustic wave 15 and not be deflected by other surface acoustic waves. Similarly, surface acoustic wave 1
The light beam deflected by the surface acoustic wave 14 must be deflected only by the surface acoustic wave 17.
そのため、第1図に示すように弾性表面波電極
6〜8,9〜11に、入力信号を各々異なつた周
波数1,2,3,4,5,6で変調して印加され
ると、弾性表面波12により偏向される光ビーム
が弾性表面波15のみで偏向されるように、弾性
表面波13により偏向される光ビームが表面弾性
表面波16のみで、弾性表面波14により偏向さ
れる光ビームが弾性表面波17のみで偏向される
ように配置することが可能となる。 Therefore, as shown in FIG. 1, when input signals are modulated at different frequencies 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , and 6 and applied to the surface acoustic wave electrodes 6-8, 9-11, the elastic Just as the light beam deflected by the surface acoustic wave 12 is deflected only by the surface acoustic wave 15, the light beam deflected by the surface acoustic wave 13 is deflected by the surface acoustic wave 16 only, and the light beam deflected by the surface acoustic wave 14. It becomes possible to arrange the beam so that it is deflected only by the surface acoustic wave 17.
これは各々の弾性表面波による光ビームの偏向
角(プラグ角)が異なるため実現できるものであ
る。光信号の検出は、弾性表面波15,16,1
7により偏向された光ビームを平面レンズ5によ
り集光させ、光検出器10へ到達させて行なう
が、各々の光ビームの光偏向角が異なるので、焦
点面では空間的に分離され各々光検出器20,1
9,18で検出される。 This can be achieved because the deflection angles (plug angles) of the light beams due to each surface acoustic wave are different. Detection of optical signals is performed using surface acoustic waves 15, 16, 1
The light beams deflected by 7 are condensed by a plane lens 5 and delivered to a photodetector 10. However, since the optical deflection angles of each light beam are different, they are spatially separated at the focal plane and are detected by each photodetector. vessel 20,1
Detected at 9,18.
これらの検出器18,19,20で検出された
電気信号は、後に全部加算され一本の電気信号出
力として出力端子24からとり出される。 The electrical signals detected by these detectors 18, 19, and 20 are later added together and taken out from the output terminal 24 as a single electrical signal output.
なお、本実施例では、各々の集光ビームを各々
の光検出器で受けている例を示しているが、受光
面積の広い検出器1個で受けてもかまわない。但
し、この場合は、高速かつ大面積光検出器をとく
に選定する必要がある。また、プラグ回折条件と
して等方性プラグ回折が設計の容易さからまず考
えられるが、この他異方性プラグ回折を用いる
と、プラグ条件を満足する角度の許容が等方性プ
ラグ回折の場合と比べ著しく狭くなるため、弾性
表面波電極6〜11を異方性プラグ条件で設計す
ることにより、不要な光ビームの相互偏向は殆ん
ど生じなくなる。 Although this embodiment shows an example in which each of the focused beams is received by each photodetector, it may be received by a single detector with a large light-receiving area. However, in this case, it is necessary to particularly select a high-speed and large-area photodetector. In addition, isotropic plug diffraction is considered as the plug diffraction condition because of ease of design, but if anisotropic plug diffraction is used, the angle that satisfies the plug condition is not allowed as much as isotropic plug diffraction. Therefore, by designing the surface acoustic wave electrodes 6 to 11 under anisotropic plug conditions, unnecessary mutual deflection of the light beams will hardly occur.
以上説明したように、本発明によれば、光コリ
レータの電極を増やし、かつ各々の電極を平行光
ビーム幅分ずらせることにより、入力電気信号S1
(t),S2(t)が光ビーム内に光ビーム幅Wと弾性表面
波速度Vで決まる時間T0のN倍(Nは弾性表面
波の電極数で、実施例ではN=3)の時間分存在
し、これらの相関をとれることになる。すなわ
ち、光ビーム内に存在する信号S1(t),S2(t)のう
ち、最初の時間T0時間分の信号同志、次のT0時
間分の信号同志、さらに次のT0時間分の信号同
志の積がとれるように各弾性表面波電極が配置さ
れているので、信号S1(t),S2(t)の各々N・T0時
間分の相関がとれることになる。従来の光コリレ
ータではT0時間分しかとれなかつたが、本発明
では従来よりもN倍長く相関がとれることを意味
し、光コリレータの積分時間を極めて長くするこ
とが出来、相関信号の精度分解能の向上を計かる
ことが出来る。
As explained above, according to the present invention, by increasing the number of electrodes of the optical correlator and shifting each electrode by the width of the parallel light beam, the input electric signal S 1
(t), S 2 (t) is N times the time T 0 determined by the light beam width W and surface acoustic wave velocity V within the light beam (N is the number of surface acoustic wave electrodes, in the example, N = 3) exists for a period of time, and the correlation between them can be taken. That is, among the signals S 1 (t) and S 2 (t) existing in the light beam, the signals for the first time T 0 time, the signals for the next time T 0 time, and the signals for the next time T 0 time Since each surface acoustic wave electrode is arranged so that the product of the signals can be calculated for the time period, the correlation of the signals S 1 (t) and S 2 (t) for N·T 0 hours can be determined. Conventional optical correlators could only take T 0 time, but with the present invention, correlation can be taken for N times longer than before, which means that the integration time of the optical correlator can be extremely long, and the accuracy and resolution of the correlation signal can be improved. It is possible to measure the improvement of
第1図は本発明の一実施例の斜視図、第2図は
従来の光・音響信号処理装置として光コリレータ
の一例の斜視図である。
1……基板、2……光導波路、3……光源、
4,5……平面レンズ、6,7,8,9,10,
11……弾性表面波電極、12,13,14,1
5,16,17……弾性表面波、18,19,2
0……光検出器、21,22,23……不要光。
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of an example of an optical correlator as a conventional optical/acoustic signal processing device. 1...Substrate, 2...Optical waveguide, 3...Light source,
4, 5...Plane lens, 6, 7, 8, 9, 10,
11...Surface acoustic wave electrode, 12, 13, 14, 1
5, 16, 17...Surface acoustic wave, 18, 19, 2
0...Photodetector, 21, 22, 23...Unnecessary light.
Claims (1)
1の光学手段と、前記平行光を偏向させる2個以
上の光偏向素子から成る第1の光偏向手段と、こ
の第1の光偏向手段の出力をさらに偏向させる2
個以上の光偏向素子からなる第2の光偏向手段
と、この第2の光偏向手段の出力光を集光する第
2の光学手段と、この第2の光学手段で集光した
光を電気信号に変換する単一もしくは複数の光検
出素子からなる光検出手段とを備え、前記第1お
よび第2の光偏向手段を構成する前記光偏向素子
の位置が前記各平行光の幅に相当する長さで互に
ずらされたことを特徴とする光・音響信号処理装
置。1. A first optical means for converting light emitted from a light source into parallel light, a first light deflection means comprising two or more light deflection elements for deflecting the parallel light, and this first light deflection means. further deflecting the output of 2
a second optical deflection means composed of one or more optical deflection elements, a second optical means for condensing the output light of the second optical deflection means, and an electric light condensed by the second optical means. and a photodetecting means consisting of a single or a plurality of photodetecting elements for converting into a signal, and the position of the optical deflection element constituting the first and second optical deflection means corresponds to the width of each of the parallel lights. An optical/acoustic signal processing device characterized by being offset from each other in length.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6330786A JPS62218926A (en) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | Photoacoustic signal processor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6330786A JPS62218926A (en) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | Photoacoustic signal processor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62218926A JPS62218926A (en) | 1987-09-26 |
| JPH054646B2 true JPH054646B2 (en) | 1993-01-20 |
Family
ID=13225500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6330786A Granted JPS62218926A (en) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | Photoacoustic signal processor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62218926A (en) |
-
1986
- 1986-03-19 JP JP6330786A patent/JPS62218926A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62218926A (en) | 1987-09-26 |
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