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JPH0431805A - Method for inputting light to optical waveguide and method for outputting light therefrom - Google Patents

Method for inputting light to optical waveguide and method for outputting light therefrom

Info

Publication number
JPH0431805A
JPH0431805A JP13812090A JP13812090A JPH0431805A JP H0431805 A JPH0431805 A JP H0431805A JP 13812090 A JP13812090 A JP 13812090A JP 13812090 A JP13812090 A JP 13812090A JP H0431805 A JPH0431805 A JP H0431805A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical waveguide
light
width
optical
diffraction grating
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.)
Pending
Application number
JP13812090A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Sunakawa
寛 砂川
Yoji Okazaki
洋二 岡崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP13812090A priority Critical patent/JPH0431805A/en
Publication of JPH0431805A publication Critical patent/JPH0431805A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make the width of guided light sufficiently narrower so as to realize a high light inputting efficiency by making the cross section of an optical beam used for irradiating a diffraction grating elliptic, with the diameter in the width direction being shorter than that in the direction perpendicular to the width direction. CONSTITUTION:A parallel optical beam 16 emitted from a laser light source 17 is made incident to a linear grating coupler (LGC) 14 for light incidence through the obliquely-cut end face 11a of a substrate 11 and optical waveguide 12. At the time of the incidence, the optical beam 16 is only condensed in the direction parallel to the grating width of the LGC 14 through a cylindrical lens 7 and becomes to have an elliptic cross section with a minor diameter 2ws in the width direction of the LGC 14 and major diameter 2wL in the direction perpendicular to the width direction at the location where the beam 16 is made incident to the LGC 14. Therefore, the width of the guided light can be reduced sufficiently and, at the same time, the light inputting efficiency to the optical waveguide can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光導波路への光入力方法に関し、特に詳細には
、光導波路の表面に形成された回折格子に光ビームを照
射し、該光ビームをそこで回折させて光導波路内に入力
させる方法に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method of inputting light into an optical waveguide, and more particularly, the present invention relates to a method of inputting light into an optical waveguide, and in particular, irradiating a light beam onto a diffraction grating formed on the surface of an optical waveguide, The invention relates to a method of diffracting a beam therein and inputting the beam into an optical waveguide.

また本発明は、導波光を上記のような回折格子で回折さ
せて光導波路外に出力させる方法に関するものである。
The present invention also relates to a method of diffracting guided light using a diffraction grating as described above and outputting the diffraction light to the outside of an optical waveguide.

(従来の技術) 例えば光走査記録装置等において光ビームを変調する光
変調器として近時、光導波路を用いる光変調器が注目さ
れている。この光変調器は、表面弾性波が伝播可能な材
料から形成されたスラブ状の光導波路と、この光導波路
内を導波する光ビームと交わる方向に進行する表面弾性
波を該光導波路において発生させる手段(例えば交叉く
し形電極対と、この電極対に交番電圧を印加するドライ
バとから構成される)とを有するものである。この導波
路型光変調器においては、光導波路内を導波する光ビー
ムが表面弾性波との音響光学相互作用によりブラッグ回
折し、そしてこの回折効率は表面弾性波の強度に応じて
変化するので、表面弾性波の強度を制御することにより
、光ビームを変調することができる。
(Prior Art) Recently, an optical modulator using an optical waveguide has been attracting attention as an optical modulator that modulates a light beam in, for example, an optical scanning recording device or the like. This optical modulator includes a slab-shaped optical waveguide formed from a material that allows surface acoustic waves to propagate, and a surface acoustic wave that generates in the optical waveguide a surface acoustic wave that travels in a direction that intersects the optical beam guided within the optical waveguide. (for example, a pair of crossed comb-shaped electrodes and a driver for applying an alternating voltage to the pair of electrodes). In this waveguide type optical modulator, a light beam guided in an optical waveguide undergoes Bragg diffraction due to acousto-optic interaction with a surface acoustic wave, and this diffraction efficiency changes depending on the intensity of the surface acoustic wave. , the light beam can be modulated by controlling the intensity of the surface acoustic waves.

この導波路型光変調器において変調速度は、導波光を表
面弾性波が横切るのに要する時間によって制約される。
In this waveguide type optical modulator, the modulation speed is limited by the time required for the surface acoustic wave to cross the guided light.

したがってこの光変調器においては、変調速度の高速化
のために、導波光の幅をできるだけ小さく設定したいと
いう要求がある。
Therefore, in this optical modulator, there is a demand for setting the width of the guided light as small as possible in order to increase the modulation speed.

一方、上述のような光導波路に光ビームを入力させる方
法の1つとして、光導波路の表面に回折格子を形成し、
そこに光ビームを照射して回折させる、という方法が知
られている。また光導波路において導波する光ビームを
、上述のような回折格子において回折させて、光導波路
外に出力させることも広く行なわれている(例えば特開
平1−107214号公報参照)。
On the other hand, one method for inputting a light beam into the optical waveguide as described above is to form a diffraction grating on the surface of the optical waveguide.
A known method is to irradiate a light beam thereon and cause it to diffract. It is also widely practiced to diffract a light beam guided in an optical waveguide by a diffraction grating as described above and output it outside the optical waveguide (for example, see Japanese Patent Laid-Open No. 1-107214).

このような光入力方法あるいは光出力方法を実行する際
、格子高さを高くすると結合長を短くできるが、それに
は限界がある。つまり、回折格子への導波光パワーの浸
み出し以上に格子高さを高くしても強結合にならず、結
合長は短くできない。
When implementing such a light input method or a light output method, the coupling length can be shortened by increasing the grating height, but there is a limit to this. In other words, even if the height of the grating is made higher than the percolation of guided light power into the diffraction grating, strong coupling will not occur and the coupling length cannot be shortened.

そこで、高速変調に必要な導波光幅に対して結合長が長
い、という状況が生じる。
Therefore, a situation arises in which the coupling length is long compared to the guided light width required for high-speed modulation.

(発明が解決しようとする課題) ところが光入力の場合は、入力ビーム径と結合長とをほ
ぼ一致させることにより、光入力効率か最大となること
が知られている。そのためには、回折格子に照射する光
ビームの径も大きく設定する必要がある。これは、高速
変調のために導波光の幅をより小さくしたい、という前
述の要求とは相反するものである。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in the case of optical input, it is known that the optical input efficiency can be maximized by making the input beam diameter and the coupling length approximately equal. For this purpose, the diameter of the light beam irradiated onto the diffraction grating must also be set large. This is contrary to the above-mentioned requirement that the width of guided light be made smaller for high-speed modulation.

一方、光出力において、高速変調のために導波光の幅を
できるだけ小さくしておくと、光導波路外に出射した光
ビームは、回折格子の幅方向の径がそれと直角な方向の
径よりも短い、偏平な断面形状のものとなってしまう。
On the other hand, for optical output, if the width of the guided light is made as small as possible for high-speed modulation, the diameter of the light beam emitted outside the optical waveguide in the width direction of the diffraction grating is shorter than the diameter in the direction perpendicular to it. , resulting in a flat cross-sectional shape.

変調された光ビームは、多くの場合、正円状スポットに
絞ることが求められるが、上述のように偏平な断面形状
を有する光ビームは、そのように絞ることが不可能とな
る。
Although a modulated light beam is often required to be focused into a perfect circular spot, it is impossible to focus a light beam having a flat cross-sectional shape as described above.

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり
、導波光の幅を十分に小さくすることかでき、その一方
、高い光入力効率を実現できる、光導波路への光入力方
法を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and provides a method for inputting light to an optical waveguide, which can sufficiently reduce the width of guided light and achieve high optical input efficiency. The purpose is to

また本発明は、ビーム幅が極めて細く設定された導波光
を光導波路外に効率良く出力させることができ、しかも
その光ビームを正円状スポットに絞ることを可能にする
、光導波路からの光出力方法を提供することを目的とす
るものである。
Furthermore, the present invention provides a method for efficiently outputting guided light having an extremely narrow beam width out of the optical waveguide, and furthermore, making it possible to focus the light beam into a circular spot. The purpose is to provide an output method.

(課題を解決するための手段及び作用)本発明による光
導波路への光入力方法は、前述したように、光ビームを
スラブ状光導波路表面の回折格子に照射してそこで回折
させ、光導波路内に入力させる方法において、 回折格子に照射する光ビームを、回折格子の幅方向の径
がそれと直角な方向の径よりも短い、偏平な断面形状と
しておくことを特徴とするものである。
(Means and Effects for Solving the Problems) As described above, the method of inputting light into an optical waveguide according to the present invention is to irradiate a light beam onto a diffraction grating on the surface of a slab-shaped optical waveguide and diffract it there. This method is characterized in that the light beam irradiated onto the diffraction grating has a flat cross-sectional shape in which the diameter in the width direction of the diffraction grating is shorter than the diameter in the direction perpendicular thereto.

光ビームの断面形状を上記のように設定しておけば、該
光ビームと回折格子との結合長を十分に長く取ることが
でき、またそれにかかわらず、導波光の幅は十分に小さ
くすることができる。
By setting the cross-sectional shape of the light beam as described above, the coupling length between the light beam and the diffraction grating can be made sufficiently long, and regardless of this, the width of the guided light must be made sufficiently small. I can do it.

一方、本発明による光導波路からの光出力方法は、スラ
ブ状光導波路に導波させた光ビームを、該光導波路の表
面に形成された回折格子で回折させて光導波路外に出力
させる方法において、回折格子の結合長を、導波光の幅
よりも長く設定した上で、 光導波路外に出射した断面偏平の光ビームをビーム整形
光学系に通して、ほぼ断面正円状に整形することを特徴
とするものである。
On the other hand, the method of outputting light from an optical waveguide according to the present invention is a method in which a light beam guided in a slab-shaped optical waveguide is diffracted by a diffraction grating formed on the surface of the optical waveguide and outputted to the outside of the optical waveguide. After setting the coupling length of the diffraction grating to be longer than the width of the guided light, the optical beam with a flat cross section emitted from the optical waveguide is passed through a beam shaping optical system to be shaped into an approximately circular cross section. This is a characteristic feature.

回折格子の結合長を上記のように設定すれば、導波光の
幅を小さくする要求を満たした上で、弱結合化の要求に
も応えることができる。そして光導波路外に出射した断
面偏平の光ビームを上記のように整形することにより、
その光ビームを正円状スポットに絞ることができる。
By setting the coupling length of the diffraction grating as described above, it is possible to satisfy the requirement of reducing the width of guided light and also meet the requirement of weak coupling. Then, by shaping the light beam with a flat cross section emitted from the optical waveguide as described above,
The light beam can be focused into a perfect circular spot.

(実 施 例) 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。
(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an example shown in the drawings.

第1図と第2図は、本発明の方法により光入力および光
出力がなされる光導波路素子10を示す側面図と斜視図
である。この光導波路素子10は一例として、記録装置
用の光変調器を構成するものであり、透明な基板11上
に形成されたスラブ状光導波路12と、この光導波路1
2に設けられたIDT13と、この光導波路120表面
において互いに離して設けられた光入射用線状回折格子
(L 1near G rating  Couple
r :以下LGCと称する)14および光出射用L G
 C15とを有している。なお上記IDT13は、電極
指間隔が段階的に変化し、かつ各電極指の向きが段階的
に変化する傾斜指チャーブ交叉くし形電極対(T i 
Ited −F inger  ChirpedIDT
)である。
1 and 2 are a side view and a perspective view of an optical waveguide device 10 in which light input and light output are performed according to the method of the present invention. This optical waveguide element 10 constitutes an optical modulator for a recording device, as an example, and includes a slab-shaped optical waveguide 12 formed on a transparent substrate 11, and this optical waveguide 1.
2, and a linear diffraction grating for light incidence (L 1near grating couple) provided at a distance from each other on the surface of this optical waveguide 120.
r: hereinafter referred to as LGC) 14 and light emitting LG
C15. Note that the IDT 13 has an inclined finger chirved interdigitated electrode pair (T i
Ited-Finger ChirpedIDT
).

本実施例においては一例として、基板11にLiNbO
3ウェハを用い、このウェハの表面にT1拡散膜を設け
ることにより光導波路12を形成している。なお基板1
1としてその他サファイア、Si等からなる結晶性基板
が用いられてもよい。また光導波路12も上記のTi拡
散に限らず、基板ll上にその他の材料をスパッタ、蒸
着する等して形成することもできる。なお光導波路につ
いては、例えばティー タミール(T、 Taa+ir
)編[インチグレイテッド オプティクス(I nte
grated Optics)J(トピックス イン 
アプライド フィジックス(Topics in  A
pplied  Physics)第7巻)スブリンガ
ー フエアラーグ(S pringer−Verlag
)刊(1975);西原、春名、栖原共著「光集積回路
」オーム社刊(1985)等の成著に詳細な記述があり
、本発明では光導波路12としてこれら公知の光導波路
を広く使用可能である。
In this embodiment, as an example, the substrate 11 has LiNbO
The optical waveguide 12 is formed by using three wafers and providing a T1 diffusion film on the surface of the wafer. Note that substrate 1
1 may also be a crystalline substrate made of sapphire, Si, or the like. Furthermore, the optical waveguide 12 is not limited to the above-mentioned Ti diffusion, but can also be formed by sputtering or vapor depositing other materials on the substrate 11. Regarding optical waveguides, for example, Taa+ir (T, Taa+ir)
) edition [Ingrated Optics (I nte
Grated Optics) J (Topics in
Applied Physics (Topics in A)
pplied Physics) Volume 7) Springer-Verlag
) (1975); "Optical Integrated Circuits" co-authored by Nishihara, Haruna, and Suhara, published by Ohmsha (1985), etc., have detailed descriptions, and in the present invention, these known optical waveguides can be widely used as the optical waveguide 12. It is.

ただしこの光導波路12は、上記Ti拡散膜等、後述す
る表面弾性波が伝播可能な材料から形成される。また光
導波路は2層以上の積層構造を有していてもよい。
However, this optical waveguide 12 is formed from a material such as the above-mentioned Ti diffusion film that allows surface acoustic waves to propagate, which will be described later. Further, the optical waveguide may have a laminated structure of two or more layers.

なお上記傾斜指チャーブIDT13は、例えば光導波路
12の表面にポジ型電子線レジストを塗布し、さらにそ
の上にAu導電用薄膜を蒸着し、電極パターンを電子線
描画し、Au薄膜を剥離後現像を行ない、次いでCr薄
膜、AI薄膜を蒸着後、有機溶媒中でリフトオフを行な
うことによって形成することができる。
Incidentally, the above-mentioned inclined finger chirve IDT 13 is manufactured by, for example, applying a positive electron beam resist to the surface of the optical waveguide 12, further depositing an Au conductive thin film thereon, drawing an electrode pattern with an electron beam, and developing after peeling off the Au thin film. After depositing a Cr thin film and an AI thin film, the film can be formed by performing lift-off in an organic solvent.

変調される光ビーム16を発する例えばHe −Neレ
ーザ等のレーザ光源17は、平行光である該光ビーム1
6が、基板11の斜めにカットされた端面11aを通過
し、光導波路12を透過してL G C14の部分に入
射するように配置されている。それにより、光ビーム1
6はこのL G C14で回折して光導波路12内に入
射し、該光導波路12内を導波モードで矢印A方向に進
行する。
A laser light source 17, such as a He-Ne laser, emits a modulated light beam 16, which emits a modulated light beam 16.
6 is arranged so as to pass through the obliquely cut end surface 11a of the substrate 11, pass through the optical waveguide 12, and enter the LGC14 portion. Thereby, the light beam 1
6 is diffracted by this L G C 14, enters the optical waveguide 12, and travels in the direction of arrow A within the optical waveguide 12 in a waveguide mode.

なお光ビーム16はシリンドリカルレンズ7に通されて
、後述するビーム整形を受ける。また本実施例において
、LiNbO3基板11はx−cutあるいはy−cu
tのものが用いられ、導波方向(矢印入方向)はZ軸方
向とされる。
Note that the light beam 16 is passed through a cylindrical lens 7 and subjected to beam shaping, which will be described later. Furthermore, in this embodiment, the LiNbO3 substrate 11 is x-cut or y-cut.
t is used, and the waveguide direction (arrow direction) is the Z-axis direction.

第3図は、上記IDT13の周囲部分と電気回路を示し
ている。図示されるように傾斜指チャーブIDT13に
は、RFアンプ70、アッテネータ20、合波器21を
介して、−例として4つの高周波発振器31.32.3
3.34が並列に接続されている。そしてこれらの高周
波発振器31.32.33.34の各々と合波器21と
の間には、スイッチング回路41.42.43.44か
介設されている。上記の高周波発振器31.32.83
.34はそれぞれ、互いに異なる周波数f1、T2 、
T3 、’4  (fl <fz <T3<T4 )の
高周波電圧RF1 、RF2 、RF3 、RF4を発
生させる。これらの高周波電圧RF1 s RF 2、
RF3、RF、は、各々スイッチング回路41.42.
43.44が閉状態とされていれば、傾斜指チャーブI
DT13に印加される。
FIG. 3 shows the surrounding portion of the IDT 13 and the electric circuit. As shown in the figure, the tilted finger chirp IDT 13 is connected to an RF amplifier 70, an attenuator 20, a multiplexer 21, and four high-frequency oscillators 31, 32, 3, for example.
3.34 are connected in parallel. A switching circuit 41.42.43.44 is interposed between each of these high frequency oscillators 31.32.33.34 and the multiplexer 21. High frequency oscillator 31.32.83 above
.. 34 are respectively different frequencies f1, T2,
High frequency voltages RF1, RF2, RF3, RF4 of T3, '4 (fl<fz<T3<T4) are generated. These high frequency voltages RF1 s RF 2,
RF3, RF are switching circuits 41, 42, respectively.
If 43.44 is in the closed state, the inclined finger chirve I
Applied to DT13.

傾斜指チャーブIDT13は、上記の高周波電圧RF1
、RF2、RF8、RF4が印加されることにより、そ
れぞれ周波数がf□、T2、T3、T4の表面弾性波1
8を発生する。なお、傾斜指チャーブIDT13に高周
波電圧RF、 、RFz、RF3 、RF4のうちの複
数が同時に印加されれば、表面弾性波18は周波数重畳
したものとなる。例えば、高周波電圧RFz、RF2%
 RF3、RF。
The inclined finger chirp IDT13 receives the above-mentioned high frequency voltage RF1.
, RF2, RF8, and RF4 are applied to generate surface acoustic waves 1 with frequencies f□, T2, T3, and T4, respectively.
Generates 8. Note that if a plurality of high frequency voltages RF, RFz, RF3, and RF4 are simultaneously applied to the inclined finger chirve IDT 13, the surface acoustic waves 18 become frequency-superimposed waves. For example, high frequency voltage RFz, RF2%
RF3, RF.

がすべて同時に傾斜術チャーブIDTl3に印加されれ
ば、表面弾性波18は周波数f1、f2、f3およびf
lが重畳したものとなる。
are all simultaneously applied to the tilting chart IDTl3, the surface acoustic waves 18 will have frequencies f1, f2, f3 and f
This results in a superposition of l.

傾斜術チャーブIDT13は、上記表面弾性波18が、
光ビーム(導波光)1Bの光路に交わる方向に進行する
ように配設されている。したがって光ビーム1Bは、表
面弾性波1Bを横切るように進行するが、その際該光ビ
ーム16は表面弾性波I8との音響光学相互作用により
ブラッグ(B ragg)回折する。
The tilting chirve IDT 13 has the above-mentioned surface acoustic wave 18,
It is arranged so as to travel in a direction intersecting the optical path of the light beam (guided light) 1B. The light beam 1B thus travels across the surface acoustic wave 1B, while the light beam 16 undergoes Bragg diffraction due to acousto-optic interaction with the surface acoustic wave I8.

表面弾性波による導波光のブラッグ回折については従来
から知られているが、ここで簡単に説明する。光導波路
12を伝播する表面弾性波18の進行方向と、光ビーム
IBの進行方向とかなす角(B ragg角)をθとす
ると、表面弾性波18との音響光学相互作用による光ビ
ーム16の回折角δは、δ−2θとなる。そして先ビー
ム16の波長、実効屈折率をλ、Neとし、表面弾性波
18の波長、周波数、速度をそれぞれA、f、vとすれ
ば、 2θ−2sin’  (λ/(2Ne ・Δ))ユλ/
(Ne・Δ) 一λ ・ f /  (Ne  −v )となり、20
つまりδは表面弾性波18の周波数fにほぼ比例する。
Bragg diffraction of guided light by surface acoustic waves has been known for some time, but will be briefly explained here. If the angle between the traveling direction of the surface acoustic wave 18 propagating through the optical waveguide 12 and the traveling direction of the optical beam IB (B ragg angle) is θ, then the rotation of the optical beam 16 due to the acousto-optic interaction with the surface acoustic wave 18 is The angle δ becomes δ−2θ. If the wavelength and effective refractive index of the forward beam 16 are λ and Ne, and the wavelength, frequency, and velocity of the surface acoustic wave 18 are A, f, and v, respectively, then 2θ−2sin' (λ/(2Ne ・Δ)) Yu λ/
(Ne・Δ) -λ・f/(Ne −v), which is 20
In other words, δ is approximately proportional to the frequency f of the surface acoustic wave 18.

したがって、傾斜術チャーブIDT13に高周波電圧R
FI 、RFz 、RF3 、RF4か印加されること
により、それぞれ第2図にlea、16b、16c、l
adで示すように、互イニ異なる方向に進行する回折光
が生じることになる。
Therefore, a high frequency voltage R is applied to the tilting chart IDT13.
By applying FI, RFz, RF3, and RF4, lea, 16b, 16c, and l are shown in FIG. 2, respectively.
As shown by ad, diffracted lights traveling in mutually different directions are generated.

これらの回折光lea、IBb、18c、ledは、第
2図に示される通り、O次光16′ とともにL G 
C15において回折して、基板11の斜めにカットされ
た端面flbから出射する。
As shown in FIG.
The light is diffracted at C15 and exits from the obliquely cut end face flb of the substrate 11.

前述したスイッチング回路41.42.43.44はそ
れぞれ、入力される変調信号S1、S2、S3、S4に
基づいて開閉する。したがって、高周波電圧RFL、R
F2、RF9、RF、それぞれの傾斜術チャーブIDT
13への印加は、これらの変調信号S1、S2、S3、
S4に基づイテ0N−OFF制御される。それにより、
表面弾性波16の各周波数f1 、f2 、f3 、f
4の成分が0N−OFFされ、結局光ビーム16a、1
6b、L6c、ledが各々信号S1、S2、S3、S
4に基づいて0N−OFF変調されることになる。
The switching circuits 41, 42, 43, and 44 described above open and close based on the input modulation signals S1, S2, S3, and S4, respectively. Therefore, the high frequency voltage RFL, R
F2, RF9, RF, each tilt technique chart IDT
13 are these modulated signals S1, S2, S3,
Ite 0N-OFF control is performed based on S4. Thereby,
Each frequency f1, f2, f3, f of the surface acoustic wave 16
4 component is turned 0N-OFF, and as a result, the light beams 16a, 1
6b, L6c, led respectively signal S1, S2, S3, S
0N-OFF modulation is performed based on 4.

次に、上記光導波路素子10を利用した記録装置の例に
ついて、第4図を参照して説明する。この記録装置50
は、以上説明した光導波路素子10を含む光変調装置と
、この光変調装置に光ビーム16を入射させる記録用光
源としてのレーザ光源17と、光偏向器としての回転多
面鏡(ポリゴンミラー)5Iと、記録媒体の一例である
感光材料52を保持する円筒状プラテン53と、このプ
ラテン53を矢印Y方向に回転させる副走査用モータ5
4とを備えている。なおこの第4図には示していないが
、光変調装置は、第3図に示した電気回路によって駆動
される。すなわち、第3図に示された変調制御回路29
には記録信号SPが入力され、該変調制御回路29はこ
の記録信号SPに基づいた変調信号51〜S4を並列的
に出力する。
Next, an example of a recording device using the optical waveguide element 10 will be described with reference to FIG. 4. This recording device 50
consists of a light modulation device including the optical waveguide element 10 described above, a laser light source 17 as a recording light source that makes the light beam 16 enter the light modulation device, and a rotating polygon mirror 5I as an optical deflector. , a cylindrical platen 53 that holds a photosensitive material 52, which is an example of a recording medium, and a sub-scanning motor 5 that rotates this platen 53 in the direction of arrow Y.
4. Although not shown in FIG. 4, the optical modulation device is driven by the electric circuit shown in FIG. 3. That is, the modulation control circuit 29 shown in FIG.
A recording signal SP is input to the modulation control circuit 29, and the modulation control circuit 29 outputs modulation signals 51 to S4 based on the recording signal SP in parallel.

光導波路素子10から出射した光ビーム(回折光)1.
6a、16b、18c、16dは、後述するシリンドリ
カルレンズ8.9.19を通過した後、回転多面鏡51
によって反射偏向され、fθレンズ等からなる走査レン
ズ55を通過して、感光材料52上を矢印X方向に主走
査する。なお回転多面鏡51は、感光材料52上におい
て光ビーム1ea−16dが、それらの並び方向とほぼ
直交する方向に主走査するように配設されている。
Light beam (diffraction light) emitted from the optical waveguide element 101.
6a, 16b, 18c, and 16d pass through a cylindrical lens 8.9.19, which will be described later, and then turn into a rotating polygon mirror 51.
The light beam is reflected and deflected by , passes through a scanning lens 55 made of an fθ lens, etc., and main-scans over the photosensitive material 52 in the direction of arrow X. Note that the rotating polygon mirror 51 is disposed so that the light beams 1ea to 16d main scan the photosensitive material 52 in a direction substantially perpendicular to the direction in which they are lined up.

このように光ビームlea〜ledの主走査がなされる
とともに、プラテン53の回転により感光材料52が上
記主走査の方向Xとほぼ直角なY方向に移送されること
により、光ビーム1.6a〜16dの副走査がなされる
。こうして感光材料52は光ビームIBa〜16dによ
って2次元的に走査され、そしてこれらの光ビーム16
a〜16dが前述のようにして0N−OFF変調される
ことにより、該感光材料52上には、記録信号SP(第
3図参照)が担持する内容が記録される。
In this way, the main scanning of the light beams lea to led is performed, and the rotation of the platen 53 moves the photosensitive material 52 in the Y direction substantially perpendicular to the main scanning direction X, so that the light beams 1.6a to A sub-scan of 16d is performed. In this way, the photosensitive material 52 is two-dimensionally scanned by the light beams IBa to 16d, and these light beams 16
By ON-OFF modulating signals a to 16d as described above, the content carried by the recording signal SP (see FIG. 3) is recorded on the photosensitive material 52.

ここで、第1.2図に示されるように光ビーム16は、
前述のシリンドリカルレンズ7に通されて、L G C
14の格子幅方向と平行な方向にのみ集光される。それ
により、L G C14に入射する位置で光ビーム16
は、L G C14の幅方向が短径2WSで、それと直
角な方向が長径2WLの楕円状の断面形状(第1図に9
0°向きを変えて、斜線部D1で示す)を有するものと
なっている。本実施例では、光ビーム16の径は800
μmとされている。したがって、L G C14への入
射位置で上記長径2WLは800μmであり、また短径
2WSは130μmとなっている。なお上記の谷径は、
最大光強度の1/e2の値を取る位置をビーム周縁とし
て規定したものである。
Here, as shown in FIG. 1.2, the light beam 16 is
Passed through the aforementioned cylindrical lens 7, L G C
The light is focused only in the direction parallel to the grating width direction of 14. As a result, the light beam 16 at the position where it enters the L G C14
is an elliptical cross-sectional shape with the width direction of L G C14 being the minor axis 2WS and the direction perpendicular to it being the major axis 2WL (9 in Figure 1).
The direction is changed by 0°, and it has a diagonally shaded portion D1). In this embodiment, the diameter of the light beam 16 is 800 mm.
It is assumed to be μm. Therefore, the major axis 2WL is 800 μm and the minor axis 2WS is 130 μm at the position of incidence on the LGC14. The above valley diameter is
The position where the value is 1/e2 of the maximum light intensity is defined as the beam periphery.

光導波路素子10における導波光16の幅は、上記短径
2WSと等しく130μmである。表面弾性波18によ
り導波光16を変調する場合、応答時間をτとすると、
その最小値はτ−2w5 /1.5 vと制限されるか
ら、上記のように導波光1Bの幅を極めて細くすること
により、応答時間の短縮化、すなわち変調速度の高速化
が達成される。
The width of the guided light 16 in the optical waveguide element 10 is equal to the short axis 2WS, which is 130 μm. When the guided light 16 is modulated by the surface acoustic wave 18, if the response time is τ, then
Since its minimum value is limited to τ-2w5/1.5 v, by making the width of the guided light 1B extremely narrow as described above, response time can be shortened, that is, the modulation speed can be increased. .

L G C14の格子高さは650人、格子ピッチは3
μmであり、L G C14への光ビーム16の入射角
を65°としたとき、LGC幅方向と直角な方向のビー
ム径と、重なり積分との関係は第5図図示のようになる
。図示される通り、上記方向のビーム径が800μmの
とき、重なり積分の値は0.&0である。
L G C14 grid height is 650 people, grid pitch is 3
μm, and when the incident angle of the light beam 16 to the LGC 14 is 65°, the relationship between the beam diameter in the direction perpendicular to the LGC width direction and the overlap integral is as shown in FIG. As shown in the figure, when the beam diameter in the above direction is 800 μm, the value of the overlap integral is 0. &0.

なおこの重なり積分については、前述した西原等の成著
に詳細な説明がなされている。
This overlap integral is explained in detail in the aforementioned work by Nishihara et al.

また、光ビーム16の波長が830nm近辺のとき、L
 G C14のパワー分配比は約0,74となる。回折
格子における光入力効率は、重なり積分にパワー分配比
を乗じた値であるから、本実施例のL G C14にお
ける光入力効率は、約59%となる。
Furthermore, when the wavelength of the light beam 16 is around 830 nm, L
The power distribution ratio of GC14 is approximately 0.74. Since the light input efficiency in the diffraction grating is the value obtained by multiplying the overlap integral by the power distribution ratio, the light input efficiency in the L GC 14 of this embodiment is approximately 59%.

それに対して、従来から行なわれているように、L G
 C14に照射する光ビームを断面正円状のものとし、
そして高速変調を可能とするためにビーム径を130μ
mに設定した場合は、第5図図示のように、重なり積分
は0.28となる。したがってその場合の光入力効率は
約20%となり、本実施例の約59%と比べれば著しく
低いものとなる。
On the other hand, as has been done in the past, L G
The light beam irradiated to C14 has a perfect circular cross section,
In order to enable high-speed modulation, the beam diameter was set to 130μ.
When it is set to m, the overlap integral becomes 0.28, as shown in FIG. Therefore, the light input efficiency in that case is about 20%, which is significantly lower than about 59% in this embodiment.

光出射用L G C15は、以上説明した先入引用LG
 C14と同仕様に形成されている。したがってその結
合長は、導波光1θの幅2Ws = 130μmよりも
十分に長くなっており、そこから出射した光ビームL[
1a−dは楕円状の断面形状(第1図中90゜向きを変
えて、斜線部D2で示す)を有するものとなる。これら
の光ビーム16a−dはシリンドリカルレンズ8および
9により、第1図に表わされる面内でのみ集光され、さ
らに、シリンドリカルレンズ19により第1図面内と直
交する方向にコリメートされ、断面形状が正円状(第1
図中90°向きを変えて、斜線部D3で示す)のものと
なる。
The light output LG C15 is the pre-input LG described above.
It is formed to the same specifications as C14. Therefore, its coupling length is sufficiently longer than the width 2Ws = 130 μm of the guided light 1θ, and the light beam L[
1a to 1d have an elliptical cross-sectional shape (turned by 90 degrees in FIG. 1 and shown as a hatched portion D2). These light beams 16a-d are focused by cylindrical lenses 8 and 9 only within the plane shown in FIG. Perfect circular shape (first
In the figure, the direction is changed by 90°, and the result is shown by a diagonally shaded area D3).

それにより、走査レンズ55に入射した光ビーム16a
−dは、この簡単なレンズ55により十分少さなビーム
スポットに絞られるようになる。
As a result, the light beam 16a incident on the scanning lens 55
-d can be narrowed down to a sufficiently small beam spot by this simple lens 55.

なお、本発明の光入力方法および光出力方法において用
いられるビーム整形光学系は、上記実施例のシリンドリ
カルレンズ7あるいはシリンドリカルレンズ8.9.1
9に限られるものではなく、その他例えば、アナモルフ
ィックプリズムベア等を用いることもできる。さらに、
このようなシリンドリカルレンズやアナモルフィックプ
リズムベアと、ビーム径調節用の球面レンズとか組み合
わせて用いられてもよい。
The beam shaping optical system used in the light input method and light output method of the present invention is the cylindrical lens 7 or the cylindrical lens 8.9.1 of the above embodiment.
9, other examples such as anamorphic prism bears can also be used. moreover,
Such a cylindrical lens or anamorphic prism bear may be used in combination with a spherical lens for beam diameter adjustment.

また以上の実施例においては、回折格子としてLGCが
用いられているが、本発明の方法は、光入力用あるいは
光出力用回折格子として集光性回折格子(F ocus
ing G rating  Coupler)が用い
られる場合においても、同様に適用可能である。
Furthermore, in the above embodiments, an LGC is used as a diffraction grating, but the method of the present invention uses a focusing diffraction grating (Focus grating) as a diffraction grating for light input or light output.
The present invention is also applicable in the same way even when a grading coupler is used.

(発明の効果) 以上詳細に説明した通り、本発明による光導波路への光
入力方法は、回折格子に照射する光ビームを、回折格子
の幅方向の径がそれと直角な方向の径よりも短い、偏平
な断面形状としておくことにより、光ビームと回折格子
との結合長を十分に長く取ることができ、その一方導波
光の幅は十分に小さくすることができる。
(Effects of the Invention) As explained in detail above, the method of inputting light into an optical waveguide according to the present invention is such that the diameter of the diffraction grating in the width direction is shorter than the diameter in the direction perpendicular to it. By having a flat cross-sectional shape, the coupling length between the light beam and the diffraction grating can be made sufficiently long, while the width of the guided light can be made sufficiently small.

したがって本方法によれば、光導波路への光入力効率を
高め、そして例えば光導波路が光変調器を構成する場合
は、変調速度の高速化が可能となる。
Therefore, according to this method, the efficiency of light input to the optical waveguide is increased, and when the optical waveguide constitutes an optical modulator, for example, it is possible to increase the modulation speed.

一方、本発明による光導波路からの光出力方法は、回折
格子の結合長を、導波光の幅よりも長く設定した上で、
光導波路外に出射した断面偏平の光ビームをビーム整形
光学系に通して、ほぼ断面正円状に整形するようにした
から、導波光の幅を小さくする要求を満たした上で、光
導波路外に出射した光ビームを断面正円状あるいはそれ
と近いものとすることができる。
On the other hand, in the method of outputting light from an optical waveguide according to the present invention, the coupling length of the diffraction grating is set longer than the width of the guided light, and then
Since the light beam with a flat cross section emitted from the optical waveguide is passed through a beam shaping optical system and shaped into a nearly perfect circular cross section, it is possible to meet the requirement of reducing the width of the guided light and to pass it through a beam shaping optical system. The emitted light beam can be made to have a circular cross-section or one close to it.

したがって本方法によれば、例えば光導波路が光変調器
を構成する場合は、変調速度の高速化が可能となり、ま
た光導波路外に出射した光ビームを、簡単な光学系を用
いて十分少さなスポットに絞ることも可能となる。
Therefore, according to this method, for example, when an optical waveguide constitutes an optical modulator, the modulation speed can be increased, and the optical beam emitted outside the optical waveguide can be reduced to a sufficiently small amount using a simple optical system. It is also possible to narrow down your search to specific spots.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図と第2図はそれぞれ、本発明の方法を実施する光
導波路素子の一例を示す側面図と斜視図、第3図は、上
記光導波路素子の要部と電気回路を示す概略図、 第4図は、上記光導波路素子を用いた光走査記録装置の
一例を示す斜視図、 第5図は、上記光導波路素子の回折格子における、重な
り積分と入射ビーム径との関係を示すグラフである。 7.8.9.19・・・シリンドリカルレンズ10・・
・光導波路素子    11・・・基板I2・・・スラ
ブ状光導波路  13・・・IDT14・・・光入射用
LGC15・・・光出射用LGC1B、18axd・・
・光ビーム 18・・・表面弾性波第1図 第3図 第2図 第 図 第 図 入力ビーム了そ
1 and 2 are a side view and a perspective view, respectively, showing an example of an optical waveguide device for carrying out the method of the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram showing the main parts and electric circuit of the optical waveguide device, FIG. 4 is a perspective view showing an example of an optical scanning recording device using the optical waveguide element, and FIG. 5 is a graph showing the relationship between the overlap integral and the incident beam diameter in the diffraction grating of the optical waveguide element. be. 7.8.9.19...Cylindrical lens 10...
- Optical waveguide element 11...Substrate I2...Slab-shaped optical waveguide 13...IDT14...LGC15 for light input...LGC1B for light output, 18axd...
・Light beam 18...Surface acoustic wave Figure 1 Figure 3 Figure 2 Figure 2 Figure input beam

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)スラブ状光導波路の表面に形成された回折格子に
光ビームを照射し、そこでこの光ビームを回折させて光
導波路内に入力させる方法において、回折格子に照射す
る光ビームをビーム整形光学系に通して、回折格子の幅
方向の径がそれと直角な方向の径よりも短い偏平な断面
形状としておくことを特徴とする光導波路への光入力方
法。
(1) In a method in which a light beam is irradiated onto a diffraction grating formed on the surface of a slab-shaped optical waveguide, and the light beam is diffracted and input into the optical waveguide, the light beam irradiated onto the diffraction grating is beam-shaped. A method for inputting light to an optical waveguide, characterized in that the diameter of the diffraction grating in the width direction is shorter than the diameter in the direction perpendicular to the diffraction grating.
(2)スラブ状光導波路に導波させた光ビームを、該光
導波路の表面に形成された回折格子で回折させて光導波
路外に出力させる方法において、 前記回折格子の結合長を、導波光の幅よりも長く設定し
た上で、 光導波路外に出射した断面偏平の光ビームをビーム整形
光学系に通して、ほぼ断面正円状に整形することを特徴
とする光導波路からの光出力方法。
(2) In a method in which a light beam guided in a slab-shaped optical waveguide is diffracted by a diffraction grating formed on the surface of the optical waveguide and outputted from the optical waveguide, the coupling length of the diffraction grating is A method of outputting light from an optical waveguide, characterized in that the width of the optical waveguide is set to be longer than the width of the optical waveguide, and then the optical beam with a flat cross section emitted from the optical waveguide is passed through a beam shaping optical system to be shaped into a substantially circular cross section. .
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6064863A (en) * 1996-11-18 2000-05-16 Nec Corporation Constitution of protrusible external and fixed internal antenna for radio portable remote terminal device
JP2012514768A (en) * 2009-01-09 2012-06-28 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. Optical engine for point-to-point communication

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