JPS60213922A - 光周波数変調器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光センサー等に使用するレーザー光の周波数
変調器に関する。

光ファイバジャイ胃等の光センサにおいて、光の周波数
変調を行なうデバイスとしてコリメート（平行光化）用
レンズ、周波数変調器、集光用レンズを同一基盤上に構
成した第１図（ａＬ　（ｂ）に示すような光集積回路が
用いられている。図において、基盤１に接続した光ファ
イバー２から平面導波路（一般にスラブ導波路というン
３内に出射するレーザー光（４波光）４は、広が９なが
らスンプ導波路３内を伝播する。そのレーザー光はジオ
デシックレンズと呼ばれる基盤平面上のくぼみにそった
スラブ導波路内を伝播する間に、くぼみによるレンズ効
果によって収束される。図のようにジオデシックレンズ
５の焦点の位置に上記光ファイバー２の出口６がある場
合、ジオデシックレンズを出射するレーザー光７はコリ
メート（平行光化）される。コリメートされたレーザー
光は、基盤表面を伝播する表面超音波８によシ作シ出さ
れる基盤表面の屈折率の粗密の格子によって回折され、
かつ表面超音波の周波数だけ周波数変調される。

レーザー光の回折効率はレーザー光と表面超音波の交差
角によって異なル、レーザー光及び表面超音波の波長に
よって決定される角（Ｄｒａｇｇ角）のときレーザー光
の回折効率は最大となる。また交差する幅が広いほど回
折効率は上がる。基盤が圧電性結晶である場合、基盤に
直接に電極９を作成し、表面超音波を発生させることが
可能である。

そして回折されたレーザー光は、ジオデシックレンズ１
０によシ光ファイバー１１の端面１２に集光され光フア
イバー内を伝播してゆく。吸収体１３は表面超音波８０
反射音を消すだめのものである。光ファイバー２，１１
の端面６，１２の位置にレーザー光を集光する２個のレ
ンズを使用しても、レーザー光の光周波数変調器内での
過程は同じである。

しかし、第１図のような従来の光周波数変調集積回路は
、小型化しにくいという問題がある。またジオデシック
レンズを２個使用しているため、製造工程が多くなる。

さらに一つの基盤に２個の良品のジオデシックレンズを
製作しなければならないため、１個が良品、１個が不良
品の場合、良品のジオデシックレンズがむだになる。

本発明の目的は、ジオデシックレンズを使用した小型で
製造容易な集積化光周波数変調器の提供することにある
。

本発明によれば、基盤上に平面導波路が形成され、前記
平面導波路内を伝する導波光を表面超音波により回折さ
せる光周波数変調器において、前記平面導波路内に形成
された１つのジオデシックレンズと、表面超音波を発生
する平面電極とを含み、前記導波光および前記表面超音
波が前記ジオデシックレンズの中心付近で交差しかつそ
の交差部で互いに平面波又は平面波に近い状態となるよ
うに励振することを特徴とする光周波数変調器が得られ
る。

次に本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。

第２図は本発明の実施例を示す斜視図、第３図ｔａｌは
本発明の実施例の正面図、（ｂ）は断面図である。

図において、破線円１５上の任意の点光源から出射する
光線のうち、ジオデシックレンズ１６を通過する光線は
、点光源の、ジオデシックレンズ１６の中心に対して点
対称の破線円１５上の点に集光する。破線円１５上にな
い点から光線をジオデシックレンズの中心に向けて出射
すると、通常のレンズ公式から構成される装置に収光す
るが、その場合は球面収差を生じる。所要の直径の上記
破線円を有するジオデシックレンズは設計可能である。

（Ｄｐｕｃａｌ　８ｏｃｉｅｔｙｏｆＡｍｅｒｉｃａ、
　Ｖｏｌ　、６９゜Ｎｏ、　９．　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ
　１９７９．　Ｐ、１２４８乃至Ｐ、１２５４゜「Ｇｅ
ｎｅｒａｌ　５ｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏ
ｂｌｅｍｏｆ　ｐｅｒｆｅｃｔｇｅｏｄｅｓｉｃ　１ｅ
ｎｓｅｃ　ｆｏｒ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｏｐｔｉｃ
ｓ　Ｊ参照）破線円上での集光特性は点光源の波長に依
存しな′い。またこの性質は表面超音波に対しても同じ
である。

本実施例では、破線円１５上の点から発散するような表
面超音波を作シ出すため、中心１７ａを破線円１５上に
もつ同心円群の一部からなる扇状電極１７を圧電性結晶
体の基盤１８上に形成したもので、表面超音波の位相面
１９はジオデシックレンズ１６の中心付近でほぼ平面と
なる。また、破線円１５上に出射端２０が配置される光
ファイバー２１から出射するレーザー光２２も、ジオデ
シックレンズ１６の中心付近ではほぼ平行光とまる。し
たがってレーザー光の進行方向と表面超音波の進行方向
がジオデシックレンズ１６の中心付近でＢｒａｇｇ角を
なして交差するように扇状電極１７の位置および向きを
設定すれば、レーザー光はジオデシックレンズ１６の中
心付近で効率良く、回折及び周波数変調され、さらに破
線円１５上に入射端２３が配置される光ファイバー２４
に集光される。

このような扇状電極１７は理想的な配置である。

実際にはジオデシックレンズ内で光ファイバー２１から
出射したレーザー光が表面超音波とおおよそＤｒａｇｇ
角をなして交差すればレーザー光は回折され、光ファイ
バー２４に集光される。ただし回折効率は下がる。

なお、１３は吸収体で、表面超音波のを吸収して、反射
を防止する。

第３図に示す光周波数変調器集積回路では、ジオデシッ
クレンズ１６が、第１図に示すコリメ−ト用ジオデシッ
クレンズ５と集光用ジオデシックレンズ１０の役目を兼
ねている。したがって、第３図に示す光周波数変調器は
、第１図に示す従来のもと比して、小型になシ、ジオデ
シックレンズが１つになった分製作工程が減少するなど
の構造上および製造上の利点を有する。

第４図は、本発明の他の実施例を示す正面図で、第３図
との違う所は光ファイバーと光周波数変調器の接続を容
易にするために基盤上に森状導波路を設けたものである
。線状導波路２５．２６のレーザー光の出射口２７と入
射口２８の位置は、それぞれ第３図に示す破線円１５上
であり、かつ２つの線状導波路２５．２６を延長した直
線は、ジオデシックレンズの中心でＢｒａｇｇ角の２倍
角を成して交差するようにパターンを作成し、基盤上に
やきつけて線状導波路２５．２６およびスラブ３導波路
を作成する。また、光ファイバ２１．２４はそれぞれ線
状導波路２５．２６の端面に結合される。

以上の製作工程は、高度に発達した集積回路製造技術に
よシ実現可能である。

なお、表面超音波の周波数が変化するとレーザー光の回
折角が変化することから本発明による光周波数変調器を
スペクトル・アナライザーとして応用することも可能で
ある。

以上説明したように、本発明はコリメート用レンズと集
光用レンズの作用を有する１つのジオデシックレンズ中
で光を回折するものなので、小型で多機能な光周波数変
調器を製造でき、その製造工程が減少する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　［ｂ）は従来の周波数変調器を示し、
（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、第２図、第３図（ａ
）、　（ｂ）はそれぞれ本発明の実施例を示し、第２図
は斜視図、１．１８・・・・・・基盤、２，１１，２１
．２４・・・・・・光ファイバー、３・・・・・・スラ
ブ導波路、４．　７゜２２・・・・・・レーザー光、５
，１０．１６・・・・・・ジオデシックレンズ、６，１
２，２０．２３・・・・・・光フアイバ一端面、８．１
９・・・・・・表面超音波位相面、９゜１７・・・・・
・電極、１３・・・・・・吸収材、１４・・・・・・表
面超音波進行方向、２５．２６・・・・・・（＃）４波
路、２９・・・・・・（線）導波路群、３０・・・・・
・リニア・アレイ・検出器。 卒１剖 （ 峯２個 茅３回

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基盤上に平面導波路が形成され、前記平面導波路内を伝
   する導波光を表面超音波によシ回折させる光周波数変調
   器において、前記平面導波路内に形成された１つのジオ
   デシックレンズと、表面超音波を発生する平面電極とを
   宮み、前記導波光および表面超音波が前記ジオデシック
   レンズの中心付近で交差しかつその交差部で互いに平面
   波又は平面波に近い状態となるように励振することを特
   徴とする光周波数変調器。