JPH0695119B2 - Optical integrated frequency analyzer - Google Patents
Optical integrated frequency analyzerInfo
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- JPH0695119B2 JPH0695119B2 JP15781188A JP15781188A JPH0695119B2 JP H0695119 B2 JPH0695119 B2 JP H0695119B2 JP 15781188 A JP15781188 A JP 15781188A JP 15781188 A JP15781188 A JP 15781188A JP H0695119 B2 JPH0695119 B2 JP H0695119B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、表面弾性波と光との相互作用を利用して高
周波電気信号の周波数の分析を行なう光集積周波数分析
装置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical integrated frequency analyzer that analyzes the frequency of a high-frequency electric signal by utilizing the interaction between surface acoustic waves and light.
第5図は金澤、渥味らにより文献「フォースインタナシ
ョナルコンファランス オン インテグレーテッド オ
プティクス アンド オプティカルファイバコミュニケ
ーション,東京,テクニカルダイジェスト,258〜259頁,
1983」(4th Int.Conf.on Integrated Optics and Opti
cal Fiber Communication,Tokyo,Technical Digest,pp.
258−259,1983)において報告された光集積周波数分析
装置の構成図である。図において、1はLiNbO3などの圧
電性基板、2は圧電性基板1の表面にTiやNiなどの金属
を蒸着した後熱拡散させて作成した2次元の光導波路、
3は光導波路2の端面に取付けられた半導体レーザ、4
および5は光導波路2上に製作された第1および第2の
ジオデシックレンズ、6および7は光導波路2上でかつ
第1のジオデシックレンズ4および第2のジオデシック
レンズ5の間に作成されたトランスジューサおよびダン
パ、8は光導波路2の上記半導体レーザ3と対向する端
面に取付けられた光検出器、9は半導体レーザ3から出
射される発散光、10は平行光、11は非回折光、12は回折
光、13は上記トランスジューサ6より励振される表面弾
性波である。Figure 5 is a paper by Kanazawa and Atsumi et al. “Force International Conference on Integrated Optics and Optical Fiber Communication, Tokyo, Technical Digest, pp. 258-259,”.
1983 "(4th Int.Conf.on Integrated Optics and Opti
cal Fiber Communication, Tokyo, Technical Digest, pp.
258-259, 1983) is a block diagram of an integrated optical frequency analysis device reported. In the figure, 1 is a piezoelectric substrate such as LiNbO 3 and 2 is a two-dimensional optical waveguide prepared by vapor-depositing a metal such as Ti or Ni on the surface of the piezoelectric substrate 1 and then thermally diffusing it.
3 is a semiconductor laser attached to the end face of the optical waveguide 2, 4
And 5 are first and second geodesic lenses manufactured on the optical waveguide 2, and 6 and 7 are transducers created on the optical waveguide 2 and between the first geodesic lens 4 and the second geodesic lens 5. And a damper, 8 is a photodetector attached to the end face of the optical waveguide 2 facing the semiconductor laser 3, 9 is divergent light emitted from the semiconductor laser 3, 10 is parallel light, 11 is non-diffracted light, and 12 is Diffracted light, 13 is a surface acoustic wave excited by the transducer 6.
次に動作について説明する。半導体レーザ3から出射さ
れ光導波路2に導波された発散光9は、第1のジオデシ
ックレンズ4により平行光10に変換され、第2のジオデ
シックレンズ5に入射してさらに収束光に変換され、光
検出器8上に集光する。ここでトランスジューサ6に高
周波電気信号が印加されると、トランスジューサ6によ
り上記高周波電気信号の周波数に対応する周期Λをもつ
表面弾性波13が、光導波路2に励振される。上記周期Λ
は、光導波路2中を伝搬する表面弾性波13の速度をVs、
上記高周波電気信号の周波数をfrとすると第1式で与え
られる。Next, the operation will be described. The divergent light 9 emitted from the semiconductor laser 3 and guided to the optical waveguide 2 is converted into parallel light 10 by the first geodesic lens 4, enters the second geodesic lens 5, and is further converted into converged light. The light is focused on the photodetector 8. When a high frequency electric signal is applied to the transducer 6, the transducer 6 excites a surface acoustic wave 13 having a period Λ corresponding to the frequency of the high frequency electric signal in the optical waveguide 2. The period Λ
Is the velocity of the surface acoustic wave 13 propagating in the optical waveguide 2 is Vs,
When the frequency of the high frequency electric signal is f r , it is given by the first equation.
上記表面弾性波13は上記平行光10を横切った後、ダンパ
で吸収される。表面弾性波13が平行光10を横切るとき表
面弾性波13はこの平行光10に対して周期Λの回折格子と
して作用し、また平行光10と表面弾性波13はブラッグ条
件を満たすように交差させているため、平行光10の1部
は第2式で与えられる角度θ1で回折される。 The surface acoustic wave 13 traverses the parallel light 10 and is then absorbed by a damper. When the surface acoustic wave 13 crosses the parallel light 10, the surface acoustic wave 13 acts on the parallel light 10 as a diffraction grating having a period Λ, and the parallel light 10 and the surface acoustic wave 13 are crossed so as to satisfy the Bragg condition. Therefore, a part of the parallel light 10 is diffracted at the angle θ 1 given by the second equation.
ここで、λは半導体レーザ3の出射光の波長、neffは光
導波路2に導波された光に対する実行屈折率である。す
なわち、平行光10は非回折光11と回折光12に分かれ、そ
れぞれ第2のジオデシックレンズ5により収束され、光
検出器8上の点AおよびBに集光する。上記集光点Aお
よびBの距離lは、第2のジオデシックレンズ5の焦点
距離をf2とすると第3式で与えられる。 Here, λ is the wavelength of the light emitted from the semiconductor laser 3, and neff is the effective refractive index for the light guided to the optical waveguide 2. That is, the parallel light 10 is divided into the non-diffracted light 11 and the diffracted light 12, which are respectively converged by the second geodesic lens 5 and condensed at the points A and B on the photodetector 8. The distance 1 between the light condensing points A and B is given by the third equation, where f 2 is the focal length of the second geodesic lens 5.
l=f2・θ1 …(3) ここで、θ1は第2式で示した角度である。第3式から
lを知ることによりトランスジューサ6に印加された高
周波電気信号の周波数frを求めることができる。l = f 2 · θ 1 (3) Here, θ 1 is the angle shown in the second equation. By knowing l from the third equation, the frequency f r of the high frequency electric signal applied to the transducer 6 can be obtained.
ところで上記第1のジオデシックレンズ4および第2の
ジオデシックレンズ5は圧電性基板1の表面に半球状に
窪みを加工形成し、光導波路2の作製と同様に窪みの表
面にTiやNiなどの金属を熱拡散して光の導波層を作製し
たものであり、上記光の導波層は上記光導波路2と同様
の屈折率分布を持つ。光導波路2から上記第1および第
2のジオデシックレンズ4,5に導波光が入射すると導波
光は窪みに沿って進む。このとき導波光はフェルマーの
原理により最短光路を進むため、上記窪みにより導波光
は曲げられ窪みがレンズの作用を持つ。By the way, the first geodesic lens 4 and the second geodesic lens 5 are formed by forming a hemispherical recess on the surface of the piezoelectric substrate 1 and forming a metal such as Ti or Ni on the surface of the recess like the optical waveguide 2. Is produced by thermally diffusing the above, and the above optical waveguide layer has the same refractive index distribution as that of the above optical waveguide 2. When guided light enters the first and second geodesic lenses 4 and 5 from the optical waveguide 2, the guided light travels along the recess. At this time, the guided light travels along the shortest optical path according to the Fermat principle, so that the guided light is bent by the above-mentioned dent, and the dent has a function of a lens.
従来の光集積周波数分析装置は以上のように構成されて
いるので、高い信号対雑音比(S/N)で回折光12の集光
点Bを光検出器8で検出するには集光点Bの集光スポッ
トにサイドローブが無いことおよび背景光が重畳されな
いことが必要である。Since the conventional integrated optical frequency analyzer is configured as described above, the condensing point B of the diffracted light 12 cannot be detected by the photodetector 8 with a high signal-to-noise ratio (S / N). It is necessary that the condensed spot of B has no side lobe and that the background light is not superimposed.
上記サイドロープを無くすには、第1および第2のジオ
デシックレンズ4および5を無収差とする必要がある
が、このためには第1および第2のジオデシックレンズ
4および5の形状を設計値に対して誤差が1μm以下と
なるように非常に高精度な加工を施さねばならない。上
記の加工は圧電性基板1をまずダイヤモンドバイトによ
り切削し、次に切削面を光学研磨することによりなされ
るが、レンズを1個ずつ加工しなければならない上、長
時間の加工を必要とするため生産性が悪く高価な加工と
なる課題があった。さらに、上記の加工は再現性が悪く
レンズの歩留りが低いという問題点があった。In order to eliminate the side ropes, it is necessary to make the first and second geodesic lenses 4 and 5 free of aberrations. For this purpose, the shapes of the first and second geodesic lenses 4 and 5 should be designed values. On the other hand, extremely high precision processing must be performed so that the error is 1 μm or less. The above processing is performed by first cutting the piezoelectric substrate 1 with a diamond bite and then optically polishing the cut surface. However, it is necessary to process each lens one by one, and it requires a long processing time. Therefore, there is a problem that productivity is poor and expensive processing is performed. Further, the above processing has a problem that the reproducibility is poor and the yield of the lens is low.
上記背景光は導波光の散乱により生じるため光導波路2
と第1および第2のジオデシックレンズ4および5の損
失を小さくすることにより抑制することができる。しか
し、光導波路2の損失としてはLiNbO3にTiを熱拡散させ
たものが比較的小さく0.5dB/cm程度であるが、従来の光
集積周波数分析装置において周波数分解能を高くするに
は第2のジオデシックレンズ5の焦点距離f2を長くする
必要があるため圧電性基板1も7cm程度と比較的長くな
る。このため上記のTiを熱拡散させた光導波路2におい
ても導波光は3.5dBの損失を受け、失われた導波光の一
部は背景光となる。さらに、ジオデシックレンズの損失
としては小さいもので3dB程度のものが報告されている
が、第1および第2の2個のジオデシックレンズ4およ
び5が必要なため6dBの損失が生じ、ここで失われた導
波光の一部は背景光となる。上記のように導波光が合計
9.5dBもの損失を受けること、また、失われた導波光の
一部が背景光となることにより上記のS/Nはせいぜい30d
Bが限度となる問題点があった。Since the background light is generated by the scattering of the guided light, the optical waveguide 2
And the loss of the first and second geodesic lenses 4 and 5 can be reduced. However, the loss of the optical waveguide 2 is relatively small when LiNbO 3 is thermally diffused with Ti, and is about 0.5 dB / cm. However, in the conventional optical integrated frequency analysis device, the second method is required to increase the frequency resolution. Since it is necessary to increase the focal length f 2 of the geodesic lens 5, the piezoelectric substrate 1 also becomes relatively long, about 7 cm. Therefore, even in the optical waveguide 2 in which Ti is thermally diffused, the guided light suffers a loss of 3.5 dB, and a part of the lost guided light becomes background light. Further, it has been reported that the loss of the geodesic lens is as small as about 3 dB, but a loss of 6 dB occurs because the first and second geodesic lenses 4 and 5 are required, and is lost here. A part of the guided light becomes background light. Total guided light as above
The above S / N is at most 30d due to the loss of 9.5 dB and the fact that part of the lost guided light becomes background light.
There was a problem that B was the limit.
この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、点Bにおける回折光12の集光スポットを高いS/
Nで検出できるとともに、生産性のよい安価な装置を得
ることを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above problems, and the focused spot of the diffracted light 12 at the point B has a high S /
The purpose is to obtain an inexpensive device that can be detected by N and has good productivity.
この発明に係る光集積周波数分析装置は、Z方向に出射
する半導体レーザの出射光を、Z方向に垂直な互いに直
交する2方向をXおよびY方向とした場合XZ面内におい
ては第1の焦点距離を持ち、YZ面内においては上記第1
の焦点距離より短い第2の焦点距離を持つレンズにより
集光して、XZ面内において第1の集光点,YZ面内におい
ては第2の集光点を得るようにし、光導波路とトランス
ジューサを表面に備えた圧電性基板の入力端面を上記第
2の集光点に設置して上記出射光を上記光導波路に入力
し、さらに上記圧電性基板の出力端面にスラブ導波路の
入力端面を接続して上記第1の集光点が上記スラブ導波
路の出力端面に得られるようにしたものである。The integrated optical frequency analyzer according to the present invention has a first focal point in the XZ plane when the emitted light of the semiconductor laser emitted in the Z direction is defined as two X and Y directions perpendicular to the Z direction and orthogonal to each other. It has a distance and is the first one in the YZ plane.
Condensing with a lens having a second focal length shorter than the focal length of to obtain the first converging point in the XZ plane and the second converging point in the YZ plane, and the optical waveguide and the transducer. The input end face of the piezoelectric substrate having the surface is installed at the second converging point to input the emitted light into the optical waveguide, and the input end face of the slab waveguide is provided on the output end face of the piezoelectric substrate. By connecting them, the first converging point is obtained at the output end face of the slab waveguide.
この発明においては、XZ面内とYZ面内で焦点距離の異な
るレンズを用いて、半導体レーザの発散する出射光を異
なる第1の集光点および第2の集光点で集光する収束光
に変換し、圧電性基板は入力端面を上記第2の集光点に
位置して上記収束光を光導波路に入力し、スラブ導波路
は入力端面を上記圧電性基板の出力端面に接続して光導
波路から導波光を受けとり上記第1の集光点に位置する
出力端面まで導波して出力端面において上記出射光の集
光スポットを得る構成としたから、回折光の集光スポッ
トを高いS/N比で検出することができる。In the present invention, a convergent light for converging emitted light diverging from the semiconductor laser at different first and second converging points by using lenses having different focal lengths in the XZ plane and the YZ plane. The piezoelectric substrate is positioned at the second converging point of the input end face to input the converged light into the optical waveguide, and the slab waveguide connects the input end face to the output end face of the piezoelectric substrate. Since the guided light is received from the optical waveguide and guided to the output end face located at the first focusing point to obtain the focused spot of the emitted light at the output end face, the focused spot of the diffracted light is high. It can be detected by the / N ratio.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において1は圧電性基板、2は光導波路、3は半導体
レーザ、6はトランスジューサ、7はダンパ、8は光検
出器、11は非回折光、12は回折光、13は表面弾性波、14
はレンズ、15はスラブ導波路である。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First
In the figure, 1 is a piezoelectric substrate, 2 is an optical waveguide, 3 is a semiconductor laser, 6 is a transducer, 7 is a damper, 8 is a photodetector, 11 is non-diffracted light, 12 is diffracted light, 13 is a surface acoustic wave, and 14 is a surface acoustic wave.
Is a lens and 15 is a slab waveguide.
次に動作について説明する。半導体レーザ3からZ方向
に出射された発散光は、Z方向に垂直な直交する2方向
をXおよびY方向とするとXZ面内において焦点距離f3を
持ち、YZ面内においてはf3より短い焦点距離f4を持つレ
ンズによりYZ面内において表面に光導波路2とトランス
ジューサ6とダンパ7を備えた圧電性基板1の入力端面
D上に集光され、XZ面内においてスラブ導波路の出力端
面E上に集光される。上記圧電性基板1の入力端面Dに
入射する光束はX方向に沿った線状に強度分布を持ち、
XZ面内にある光導波路2に入力され導波光となる。上記
導波光は上記光導波路2を距離l1伝搬した後光導波路2
の出力端面に接続されたスラブ導波路15に入射し、スラ
ブ導波路15の出力端面E上に集光される。ここでトラン
スジューサ6に高周波電気信号が印加されると表面弾性
波13が光導波路2中に励振される。表面弾性波13により
導波光は一部回折され回折光と非回折光に分離される。
非回折光11および回折光12はそれぞれスラブ導波路15の
出力端面における点AおよびBに集光する。スラブ導波
路15の出力端面には光検出器8が結合されて上記集光点
AおよびBを検出する。集光点AおよびBからトランス
ジューサ6に印加された高周波電気信号の周波数を求め
る方法は従来例と同様である。Next, the operation will be described. The divergent light emitted from the semiconductor laser 3 in the Z direction has a focal length f 3 in the XZ plane, and is shorter than f 3 in the YZ plane, where the two directions perpendicular to the Z direction and orthogonal to each other are the X and Y directions. By the lens having the focal length f 4 , it is condensed on the input end face D of the piezoelectric substrate 1 having the optical waveguide 2, the transducer 6 and the damper 7 on the surface in the YZ plane, and the output end face of the slab waveguide in the XZ plane. Focused on E. The light flux incident on the input end surface D of the piezoelectric substrate 1 has a linear intensity distribution along the X direction,
The light is input to the optical waveguide 2 in the XZ plane and becomes guided light. The guided light propagates through the optical waveguide 2 by a distance l 1 and then propagates through the optical waveguide 2.
The light is incident on the slab waveguide 15 connected to the output end face of and is condensed on the output end face E of the slab waveguide 15. When a high frequency electric signal is applied to the transducer 6, the surface acoustic wave 13 is excited in the optical waveguide 2. The guided light is partially diffracted by the surface acoustic wave 13 and is separated into diffracted light and non-diffracted light.
The non-diffracted light 11 and the diffracted light 12 are collected at points A and B on the output end face of the slab waveguide 15, respectively. A photodetector 8 is coupled to the output end face of the slab waveguide 15 to detect the above-mentioned condensing points A and B. The method of obtaining the frequency of the high-frequency electric signal applied to the transducer 6 from the condensing points A and B is the same as in the conventional example.
ところで、スラブ導波路15は第2図に示すようにガイド
層16がガイド層16より低屈折率なクラッド層17でサンド
イッチされたもので、導波光は光導波路2により上記ガ
イド層16に入射しガイド層16とクラッド層17の境界で全
反射を繰り返しながら伝搬する。ガイド層16およびクラ
ッド層17は光学ガラスで構成され、半導体レーザ3の出
射光の波長に対して透明な光学ガラスを選択するとガイ
ド層16における導波光の伝搬損失は0.001dB/cm以下でほ
とんど無視でき、従って背景光の要因となる導波光の散
乱もほとんど無視できる。また、第1図のl1は1cm程度
でよい。このため導波光が受ける損失は光導波路2の中
における0.5dB程度になる。またレンズ14における損失
はレンズ14に反射防止膜を設けることによりほとんど無
視できる程度にできる。さらに、レンズ14は空間伝搬光
に対するレンズであるからジオデシックレンズなどの導
波路型のレンズと異なり、設定・製造技術が確率されて
いるため無収差レンズが得られ、集光点AおよびBのス
ポットは回折限界なものとなり、半導体レーザ3の出射
光はガウシァンビームであるためレンズ14の開口を上記
ガウシァンビームがケラれない大きさとすることにより
集光スポットのサイドローブを無視できる程度に小さく
できる。By the way, in the slab waveguide 15, as shown in FIG. 2, a guide layer 16 is sandwiched by a clad layer 17 having a lower refractive index than the guide layer 16, and the guided light is incident on the guide layer 16 by the optical waveguide 2. It propagates while repeating total reflection at the boundary between the guide layer 16 and the cladding layer 17. The guide layer 16 and the clad layer 17 are made of optical glass. If an optical glass transparent to the wavelength of the emitted light of the semiconductor laser 3 is selected, the propagation loss of the guided light in the guide layer 16 is 0.001 dB / cm or less and almost ignored. Therefore, the scattering of guided light, which causes background light, can be almost ignored. Further, l 1 in FIG. 1 may be about 1 cm. Therefore, the loss that the guided light receives is about 0.5 dB in the optical waveguide 2. The loss in the lens 14 can be made almost negligible by providing the lens 14 with an antireflection film. Further, since the lens 14 is a lens for spatially propagating light, unlike a waveguide type lens such as a geodesic lens, an aplanatic lens can be obtained because the setting / manufacturing technology has been established, and the spots of the condensing points A and B can be obtained. Since the light emitted from the semiconductor laser 3 is a Gaussian beam, the side lobe of the focused spot can be made negligibly small by setting the aperture of the lens 14 to a size such that the Gaussian beam is not eclipsed.
このように本実施例では半導体レーザ3から出射された
光が光検出器8に至るまでに受ける損失を光導波路2へ
入力するときの損失が約10dB、光導波路2中の伝搬損失
が0.5dBの合成10.5dBとすることができ、従来例におい
て、光導波路2へ入力するときの損失が約10dB、光導波
路2中の伝搬損失が約3.5dB、第1及び第2のジオデシ
ックレンズ6および7の損失が6dBの合計19.5dBである
のに比して光検出器8に到達する導波光の強度を9dB大
きくしている。ここで、点Bにおいて回折光12の集光ス
ポットを光検出器8で検出する場合を考えると、第1図
は従来例に比べて表面弾性波13と交差する導波光が収束
光である分だけ回折効率が低くなるが、収束光の収束角
度を1°以下とすることにより2dB以下の低下に抑える
ことができる。従って、本実施例装置では従来例より7d
B以上大きな強度を持つ回折光12の集光スポットが得ら
れるため、この集光スポットを検出するときのS/Nを7dB
以上に向上できる。さらに、レンズ14は容易に設計,製
造できるため、長時間の加工と低い歩留りのため高価な
ジオデシックレンズを必要とせず、安価な装置を構成で
きる。As described above, in the present embodiment, the loss of the light emitted from the semiconductor laser 3 before reaching the photodetector 8 is about 10 dB when input to the optical waveguide 2, and the propagation loss in the optical waveguide 2 is 0.5 dB. In the conventional example, the loss when inputting to the optical waveguide 2 is about 10 dB, the propagation loss in the optical waveguide 2 is about 3.5 dB, and the first and second geodesic lenses 6 and 7 In contrast to the total loss of 6 dB, which is 19.5 dB, the intensity of the guided light reaching the photodetector 8 is increased by 9 dB. Here, considering the case where the focused spot of the diffracted light 12 is detected by the photodetector 8 at the point B, FIG. 1 shows that the guided light intersecting with the surface acoustic wave 13 is convergent light as compared with the conventional example. However, the diffraction efficiency is reduced, but it can be suppressed to 2 dB or less by setting the convergence angle of the converged light to 1 ° or less. Therefore, in the device of this embodiment, 7d
Since a focused spot of the diffracted light 12 with an intensity higher than B can be obtained, the S / N when detecting this focused spot is 7 dB.
It can be improved above. Further, since the lens 14 can be easily designed and manufactured, a long-time processing and a low yield do not require an expensive geodesic lens, and an inexpensive device can be configured.
第3図は本発明の他の実施例による光集積周波数分析装
置の構成を示す図である。本実施例装置は第1図の実施
例装置のレンズ14をバルクレンズ18とシリンダーレンズ
19で構成したものである。バルクレンズ18は半導体レー
ザ3からの発散光をスラブ導波路15の出力端面E上に集
光し、シリンダーレンズ19はバルクレンズ18からの収束
光をYZ面内においてのみ圧電性基板1の入力端面D上に
集光し、上記収束光を光導波路2に入力する。FIG. 3 is a diagram showing the configuration of an optical integrated frequency analyzer according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the lens 14 of the embodiment of FIG. 1 is replaced by a bulk lens 18 and a cylinder lens.
It is composed of 19. The bulk lens 18 collects the divergent light from the semiconductor laser 3 on the output end face E of the slab waveguide 15, and the cylinder lens 19 collects the convergent light from the bulk lens 18 only in the YZ plane on the input end face of the piezoelectric substrate 1. It is condensed on D and the converged light is input to the optical waveguide 2.
第4図は本発明のさらに他の実施例を示す構成図であ
る。本実施例装置は第3図の装置のシリンダーレンズ19
をスラブレンズ20に置き換えたものである。スラブレン
ズ20はX方向には第5図(b)に示すような一定の屈折
率n0を持ち、Y方向には第5図(c)に示すような第4
式で与えられる屈折率分布n(Y)を持つ。FIG. 4 is a block diagram showing still another embodiment of the present invention. The apparatus of this embodiment is the cylinder lens 19 of the apparatus shown in FIG.
The slab lens is replaced by 20. The slab lens 20 has a constant refractive index n 0 in the X direction as shown in FIG. 5 (b) and a fourth refractive index n 0 in the Y direction as shown in FIG. 5 (c).
It has a refractive index distribution n (Y) given by the formula.
n(Y)Y=n0(1−g2Y2)1/2 …(4) ここでgは屈折率勾配を表わす定数である。このような
スラブレンズ20は例えばHOYA株式会社から販売されてい
る。スラブレンズ20の機能は第3図の装置におけるシリ
ンダーレンズ19と同様であるが、第6図に示す長さl2を
調整することにより、端面Fから入射したバルクレンズ
14からの光束をYZ面内で集光して端面GにおいてX方向
に沿った線状の強度分布とすることができる。上記端面
Gと圧電性基板1の入力端面Dとを接着することにより
XZ面内にある光導波路2に線状の強度分布を持つ光束を
入力することができる。第3図のシリンダーレンズ19を
圧電性基板1と位置合わせして固定するにはシリンダー
レンズ19をまずホルダに固定し、ホルダと圧電性基板1
とを固定するという方法がとられるが、第4図において
はスラブレンズ20の端面Gと圧電性基板1の入力端面D
とを面接着するだけで簡単に固定できる。 n (Y) Y = n 0 (1-g 2 Y 2) 1/2 ... (4) where g is a constant representing the refractive index gradient. Such a slab lens 20 is sold, for example, by HOYA Corporation. The function of the slab lens 20 is the same as that of the cylinder lens 19 in the apparatus of FIG. 3, but by adjusting the length l 2 shown in FIG.
The light flux from 14 can be condensed in the YZ plane to form a linear intensity distribution on the end face G along the X direction. By bonding the end face G and the input end face D of the piezoelectric substrate 1
A light beam having a linear intensity distribution can be input to the optical waveguide 2 in the XZ plane. To align and fix the cylinder lens 19 of FIG. 3 with the piezoelectric substrate 1, first fix the cylinder lens 19 to the holder, and then the holder and the piezoelectric substrate 1 are fixed.
Although a method of fixing and is adopted, in FIG. 4, the end surface G of the slab lens 20 and the input end surface D of the piezoelectric substrate 1 are fixed.
Can be easily fixed by simply surface-bonding and.
なお、上記実施例では圧電性基板1としてLiNbO3、光導
波路2としてLiNbO3にTiを熱拡散したものについて説明
したが、圧電性基板1として音響光学効果を有するもの
であればよく、また光導波路2としてプロトン交換法な
どで製作したものを用いてもよい。さらに上記実施例で
はバルクレンズ18はXZ面内およびYZ面内の両方で半導体
レーザ3の出射光を集光するが、XZ面内のみ集光するレ
ンズを用いてもよい。In the above embodiments, the piezoelectric substrate 1 is LiNbO 3 and the optical waveguide 2 is LiNbO 3 in which Ti is thermally diffused. However, any piezoelectric substrate 1 having an acousto-optical effect may be used. The waveguide 2 may be manufactured by a proton exchange method or the like. Further, although the bulk lens 18 collects the emitted light of the semiconductor laser 3 both in the XZ plane and in the YZ plane in the above-described embodiment, a lens that condenses only in the XZ plane may be used.
以上のように、この発明によればXZ平面内とYZ平面内と
で異なる焦点距離を持つレンズを用いて導波光の励振と
導波光の集光を行い、また導波光をスラブ導波路で光検
出器に導く構成としたから、サイドローブと背景光の無
い導波光の集光スポットが得られるため高いS/Nで上記
集光スポットを検出でき、また高価な導波路型のレンズ
を必要としないため安価な装置が得られる効果がある。As described above, according to the present invention, the guided light is excited and the guided light is condensed by using the lenses having different focal lengths in the XZ plane and the YZ plane, and the guided light is guided by the slab waveguide. Since it is configured to lead to the detector, a focused spot of guided light without side lobes and background light can be obtained, so the focused spot can be detected with a high S / N, and an expensive waveguide type lens is required. Therefore, there is an effect that an inexpensive device can be obtained.
第1図はこの発明の一実施例による光集積周波数分析装
置の構成図、第2図はスラブ導波路の構成図、第3図及
び第4図はこの発明の他の実施例による光集積周波数分
析装置の構成図、第5図はスラブレンズの形状と屈折率
分布を示す図、第6図はスラブレンズにおいて光束が集
光する様子を示した図、第7図は従来の光集積周波数分
析装置の構成図である。 1は圧電性基板、2は光導波路、3は半導体レーザ、4
は第1のジオデシックレンズ、5は第2のジオデシック
レンズ、6はトランスジューサ、7はダンパ、8は光検
出器、9は発散光、10は平行光、11は非回折光、12は回
折光、13は表面弾性波、14はレンズ、15はスラブ導波
路、16はガイド層、17はクラッド層、18はバルクレン
ズ、19はシリンダーレンズ、20はスラブレンズである。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。1 is a block diagram of an optical integrated frequency analyzer according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a slab waveguide, and FIGS. 3 and 4 are optical integrated frequencies according to other embodiments of the present invention. FIG. 5 is a configuration diagram of an analyzer, FIG. 5 is a diagram showing a shape and a refractive index distribution of a slab lens, FIG. 6 is a diagram showing how a light beam is condensed in the slab lens, and FIG. 7 is a conventional optical integrated frequency analysis. It is a block diagram of an apparatus. 1 is a piezoelectric substrate, 2 is an optical waveguide, 3 is a semiconductor laser, 4
Is a first geodesic lens, 5 is a second geodesic lens, 6 is a transducer, 7 is a damper, 8 is a photodetector, 9 is divergent light, 10 is parallel light, 11 is non-diffracted light, 12 is diffracted light, 13 is a surface acoustic wave, 14 is a lens, 15 is a slab waveguide, 16 is a guide layer, 17 is a clad layer, 18 is a bulk lens, 19 is a cylinder lens, and 20 is a slab lens. The same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
と、 Z方向に垂直な互いに直交する2方向をXおよびY方向
とした場合、XZ面内においては第1の焦点距離を持ち、
YZ面内においては上記第1の焦点距離より短い第2の焦
点距離を持ち、上記半導体レーザの出射光を、XZ面内に
おいては第1の集光点,YZ面内においては第2の集光点
に集光するレンズと、 入力端面が上記第2の集光点に設置され上記出射光が入
力されるXZ面内に存在する光導波路,および該光導波路
中を伝搬する導波光を斜交して上記導波光の一部を回折
させ上記導波光を回折光と非回折光に分離させる表面弾
性波を励振するトランスジューサを表面に備えた圧電性
基板と、 入力端面が該圧電性基板の出力端面に接続され、出力端
面が上記第1の集光点に設置されたスラブ導波路と、 該スラブ導波路の出力端面に設置され、回折光の集光位
置を検出する光検出器とを備え、上記トランスジューサ
に印加された電気信号の周波数を分析することを特徴と
する光集積周波数分析装置。1. When a semiconductor laser that emits emitted light in the Z direction and two directions perpendicular to the Z direction and orthogonal to each other are the X and Y directions, the first focal length is in the XZ plane,
It has a second focal length that is shorter than the first focal length in the YZ plane, and emits the emitted light of the semiconductor laser at the first focal point in the XZ plane and the second focal point in the YZ plane. A lens for converging on a light point, an optical waveguide existing in the XZ plane where the input end face is installed at the second converging point and into which the emitted light is input, and a waveguide light propagating in the optical waveguide are inclined. A piezoelectric substrate having a transducer on its surface that excites part of the guided light to separate the guided light into diffracted light and undiffracted light, and a transducer for exciting a surface acoustic wave. A slab waveguide connected to the output end face, the output end face being installed at the first condensing point; and a photodetector installed at the output end face of the slab waveguide for detecting the condensing position of the diffracted light. Providing and analyzing the frequency of the electrical signal applied to the transducer Optical integrated frequency analyzer characterized.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15781188A JPH0695119B2 (en) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | Optical integrated frequency analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15781188A JPH0695119B2 (en) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | Optical integrated frequency analyzer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01321375A JPH01321375A (en) | 1989-12-27 |
| JPH0695119B2 true JPH0695119B2 (en) | 1994-11-24 |
Family
ID=15657809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15781188A Expired - Lifetime JPH0695119B2 (en) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | Optical integrated frequency analyzer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0695119B2 (en) |
-
1988
- 1988-06-24 JP JP15781188A patent/JPH0695119B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01321375A (en) | 1989-12-27 |
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