JPH02930A - Optical deflecting device - Google Patents
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、光導波路に表面弾性波を発生させ、この表面
弾性波の回折作用によって導波光を偏向させるようにし
た光偏向装置、特に詳細には導波光を2つの表面弾性波
によって2回偏向させることにより、表面弾性波のシリ
ンドリカルレンズ効果を打ち消すとともに、広偏向角範
囲が得られるようにした光偏向装置に関するものである
。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to an optical deflection device that generates surface acoustic waves in an optical waveguide and deflects guided light by the diffraction action of the surface acoustic waves. The present invention relates to an optical deflection device that cancels the cylindrical lens effect of the surface acoustic waves and obtains a wide deflection angle range by deflecting the guided light twice by two surface acoustic waves.
(従来の技術)
従来より例えば特開昭at−183828号公報に示さ
れるように、表面弾性波が伝播可能な材料から形成され
た光導波路に光を入射させ、この光導波路内を進行する
導波光と交わる方向に表面弾性波を発生させて該表面弾
性波によって導波光をブラッグ回折させ、そして上記表
面弾性波の周波数を連続的に変化させることにより導波
光の回折角(偏向角)を連続的に変化させるようにした
光偏向装置が公知となっている。このような光偏向装置
は、例えばガルバノメータミラーやポリゴンミラー等の
機械式光偏向器や、EOD (電気光学光偏向器)やA
OD (音響光学光偏向器)等の光偏向素子を用いる光
偏向器に比べると、小型軽量化が可能で、また機械的動
作部分を持たないので信頼性も高い、といった特長を有
している。(Prior Art) Conventionally, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 183828, light is incident on an optical waveguide made of a material through which surface acoustic waves can propagate, and the guide propagates within the optical waveguide. A surface acoustic wave is generated in the direction intersecting the wave light, the guided light is Bragg diffracted by the surface acoustic wave, and the diffraction angle (deflection angle) of the guided light is continuously changed by continuously changing the frequency of the surface acoustic wave. A light deflection device that changes the direction of the light is known. Such optical deflection devices include, for example, mechanical optical deflectors such as galvanometer mirrors and polygon mirrors, EOD (electro-optic optical deflectors), and A
Compared to optical deflectors that use optical deflection elements such as OD (acousto-optic optical deflectors), they have the advantage of being smaller and lighter, and are highly reliable as they do not have mechanical moving parts. .
(発明が解決しようとする課′XJ)
ところで上述のように表面弾性波の周波数を連続的に変
化させると、第4図に示すようにあるビーム幅りを有す
る導波光40内において、表面弾性波41の波長がビー
ム幅方向に亘って一定ではなくなる。つまり第4図(1
)の例では、図中上側の導波光端部において表面弾性波
波長が最小となり、下側に行くにつれて表面弾性波波長
が大きくなっている。第4図(aの例ではその反対であ
る。この表面弾性波4■よって回折する導波光40の回
折角は、表面弾性波41の波数ベクトルが大であるほど
大きくなり、そして表面弾性波41の波数ベクトルの大
きさを1■1とすると、
IK I −2π/A (Δは表面弾性波の波長)であ
るから、表面弾性波の波長へが小さいほど導波光の回折
角は大きくなる。したがって第4図(1)の例では回折
した導波光40が収束し、第4図(2)の例では回折し
た導波光40が発散するようになる。(Problem to be solved by the invention 'XJ) By the way, when the frequency of the surface acoustic wave is continuously changed as described above, the surface acoustic The wavelength of the wave 41 is no longer constant across the beam width direction. In other words, Figure 4 (1
In the example shown in ), the surface acoustic wave wavelength is the minimum at the guided light end on the upper side of the figure, and the surface acoustic wave wavelength becomes larger toward the lower side. The opposite is true in the example of FIG. If the magnitude of the wave number vector is 1×1, then IK I −2π/A (Δ is the wavelength of the surface acoustic wave). Therefore, the smaller the wavelength of the surface acoustic wave, the larger the diffraction angle of the guided light. Therefore, in the example of FIG. 4(1), the diffracted waveguide light 40 converges, and in the example of FIG. 4(2), the diffracted waveguide light 40 diverges.
上記のことは、表面弾性波によるシリンドリカルレンズ
効果(特に静的シリンドリカルレンズ効果)と称される
が、さらに別の要因によるレンズ効果も存在する。つま
り光導波路において周波数か連続的に変化する表面弾性
波を発生させる手段としては通常、交叉くし形電極対(
IDT:Intcr D Igltal T ra
nsducer )と、IDTに周波数掃引された交番
電圧を印加する電圧制御発振器(VCO:Voltag
e Controlled 0scillat。The above is called a cylindrical lens effect (especially static cylindrical lens effect) caused by surface acoustic waves, but there are also lens effects caused by other factors. In other words, as a means to generate surface acoustic waves whose frequency changes continuously in an optical waveguide, a pair of crossed comb-shaped electrodes (
IDT: Intcr D Igltal Tra
nsducer) and a voltage controlled oscillator (VCO: Voltag) that applies a frequency-swept alternating voltage to the IDT.
e Controlled 0scillat.
r)および高周波アンプ等から構成されるが、このVC
Oの入力端子対出力周波数特性は完全に線形とはなり得
ないので、表面弾性波の周波数変化特性が非線形になっ
てしまう。導波光の回折角は、この非線形性にも起因し
てその幅方向に亘って変動するので、それによりシリン
ドリカルレンズ効果が生じる。このレンズ効果は一般に
動的シリンドリカルレンズ効果と弥され、前述の静的シ
リンドリカルレンズ効果と比べれば局部的なもので、偏
向後の導波光にはこれら両シリンドリカルレンズ効果が
重畳した形で表われる。r) and a high frequency amplifier, etc., but this VC
Since the input terminal versus output frequency characteristic of O cannot be completely linear, the frequency change characteristic of the surface acoustic wave becomes nonlinear. The diffraction angle of the guided light varies in its width direction also due to this nonlinearity, resulting in a cylindrical lens effect. This lens effect is generally referred to as a dynamic cylindrical lens effect, and is local compared to the static cylindrical lens effect described above, and both of these cylindrical lens effects appear in a superimposed form in the guided light after deflection.
以上述べたような表面弾性波によるシリンドリカルレン
ズ効果が生じると、偏向させた光ビームが収束ビームあ
るいは発散ビームとなってしまうので、従来よりこのよ
うなレンズ効果を補正する方法が種々提案されている。When the cylindrical lens effect caused by surface acoustic waves as described above occurs, the deflected light beam becomes a converging beam or a diverging beam, so various methods have been proposed to correct this lens effect. .
そのような方法の1つは、回折、偏向後の光ビームを導
波路レンズ等からなる補正レンズに通して光学的に補゛
正するものであるが、この場合は、先ビームの偏向速度
に合わせて補正レンズが設計されるので、偏向速度を変
更することができないという問題がある。またこの場合
は、前述した動的シリンドリカルレンズ効果をも補正可
能に補正レンズを設計することは、極めて困難である。One such method is to optically correct the diffracted and deflected light beam by passing it through a correction lens such as a waveguide lens, but in this case, the deflection speed of the previous beam is Since a correction lens is designed accordingly, there is a problem in that the deflection speed cannot be changed. Furthermore, in this case, it is extremely difficult to design a correction lens that can also correct the dynamic cylindrical lens effect described above.
また、上記の動的シリンドリカルレンズ効果を電気的に
補正する方法も考えられている。この方法は、前述した
vCOの入力電圧対出力周波数特性の非線形性を予め調
べておき、この非線形性と打ち消し合うような特性をV
COへの入力電圧信号に付与するというものである。し
かしこの電気的補正を行なう回路は高価であるのので、
このような補正を行なえば光偏向装置の大幅なコストア
ップを招く。Furthermore, a method of electrically correcting the dynamic cylindrical lens effect described above has also been considered. In this method, the nonlinearity of the input voltage vs. output frequency characteristic of vCO mentioned above is investigated in advance, and a characteristic that cancels out this nonlinearity is found in VCO.
It is applied to the input voltage signal to the CO. However, the circuit that performs this electrical correction is expensive, so
If such correction is performed, the cost of the optical deflection device will increase significantly.
一方、上述のような光偏向装置には、偏向角を大きくと
ることが困難であるという問題もある。On the other hand, the above-described optical deflection device also has a problem in that it is difficult to obtain a large deflection angle.
つまりこの光導波路を用いた光偏向装置においては、光
偏向角は表面弾性波の周波数にほぼ比例するので、大き
な偏向角を得ようとすれば必然的に表面弾性波の周波数
を極めて高い値まで変化させることが必要となる。また
このように表面弾性波の周波数を広い帯域に亘って変化
させるのみならず、ブラッグ条件を満たすために、表面
弾性波の進行方向を連続的に変化(ステアリング)させ
て導波光の表面弾性波への入射角を制御する必要がある
。In other words, in an optical deflection device using this optical waveguide, the optical deflection angle is approximately proportional to the frequency of the surface acoustic waves, so in order to obtain a large deflection angle, it is necessary to increase the frequency of the surface acoustic waves to an extremely high value. It will be necessary to change. Furthermore, in addition to changing the frequency of the surface acoustic waves over a wide band in this way, in order to satisfy the Bragg condition, the traveling direction of the surface acoustic waves is continuously changed (steering). It is necessary to control the angle of incidence on the
上記のような要求に応えるため、例えば前記特開昭61
−183ft26号公報にも示されるように、互いに異
なる帯域で周波数が変化する表面弾性波を発生ずる複数
の交叉くし形電極対(IDT:InterD 1g1L
al T ransducer )をそれぞれ表面弾
性′波発生方向が異なるように配置し、各IDTをスイ
ッチング作動させるようにした光偏向装置か提案されて
いる。In order to meet the above requirements, for example,
-183ft26, multiple interdigitated electrode pairs (IDT: InterD 1g1L) generate surface acoustic waves whose frequencies change in different bands.
An optical deflection device has been proposed in which IDTs (transducers) are arranged so that the surface acoustic waves are generated in different directions, and each IDT is operated by switching.
しかし上記構成の光偏向装置は、各IDTが発する表面
弾性波のクロスオーバー周波数を中心にして回折効率が
落ち込むので、偏向された光ビームの光量が、偏向角に
応じて変動してしまうという問題が生じる。However, the optical deflection device with the above configuration has a problem in that the diffraction efficiency decreases around the crossover frequency of the surface acoustic waves emitted by each IDT, so the amount of light of the deflected light beam fluctuates depending on the deflection angle. occurs.
また上記の構成にしても、結局偏向角の高い部分を受は
持つIDTは、極めて高い周波数の表面弾性波を発生し
うるように構成されなければならない。以下、この点に
ついて、具体例を挙げて説明する。表面弾性波の進行方
向に対する導波光の入射角をθとすると、表面弾性波と
導波光との音響光学相互作用による導波光の偏向角δは
、δ−2θである。そして導波光の波長、実効屈折率を
λ、Neとし、表面弾性波の波長、周波数、速度をそれ
ぞれA、fSvとすれば、
2θ−25ln−1(λ/2Ne−A)ユλ/Ne ・
Δ
一λ・ f/Ne −■・・・・・・(1)である。し
たがって偏向角範囲Δ(2θ)は、Δ (2θ)・−・
Δ f 舎 λ /Ne ・ Vとなる。ここで例
えばλ−0.78μm、 Ne ” 2.2、v =
3500TrL/ sとして偏向角範囲Δ(2θ)−1
o’を得ようとすれば、表面弾性波の周波数範囲すなわ
ちIDTに印加する高周波の周波数帯域△f = 1.
72 GHzが必要となる。この周波数帯域を、2次回
折光の影響を受けないように1オクターブとすれば、中
心周波数fo = 2.57 GHz 。Even with the above configuration, the IDT having a portion with a high deflection angle must be configured to generate surface acoustic waves of extremely high frequency. This point will be explained below using a specific example. When the incident angle of the guided light with respect to the traveling direction of the surface acoustic wave is θ, the deflection angle δ of the guided light due to the acousto-optic interaction between the surface acoustic wave and the guided light is δ−2θ. If the wavelength and effective refractive index of the guided light are λ and Ne, and the wavelength, frequency, and velocity of the surface acoustic wave are A and fSv, respectively, then 2θ-25ln-1 (λ/2Ne-A) λ/Ne ・
Δ−λ・f/Ne−■・・・(1). Therefore, the deflection angle range Δ(2θ) is Δ(2θ)・−・
Δ f λ /Ne ・V. Here, for example, λ-0.78 μm, Ne ” 2.2, v =
Deflection angle range Δ(2θ)−1 as 3500TrL/s
To obtain o', the frequency range of the surface acoustic wave, that is, the frequency band of the high frequency applied to the IDT, Δf = 1.
72 GHz is required. If this frequency band is set to one octave so as not to be affected by the second-order diffracted light, the center frequency fo = 2.57 GHz.
最大周波数f2−3.43 GHzとなる。この最大周
波数f2を得るIDTの周期A−1,02amとなり、
IDT電極指の線幅W−Δ/4−0.255μmとなる
。The maximum frequency is f2-3.43 GHz. The period of IDT that obtains this maximum frequency f2 is A-1.02 am,
The line width of the IDT electrode finger is W-Δ/4-0.255 μm.
IDTを形成する技術として一般的なフォトリソ法、電
子ビーム描画法においては、現在のところ線幅限界がそ
れぞれ0.8μm、0.5μm程度であり、したがって
上記のように極めて小さい線幅を有するIDTは実現困
難である。またこのように精細なIDTが将来形成でき
たとしても、3.43 GHz程度の高周波を生成する
ドライバーは、製造困難でかつ極めて高価なものとなる
し、このように精細なIDTには高電圧を印加すること
が難しくなる。さらに、上記のように表面弾性波の周波
数を高めれば、当然その波長が短くなるので該表面弾性
波が光導波路に吸収されやすくなり、回折効率が低下す
ることになる。In the photolithography method and electron beam lithography, which are common techniques for forming IDTs, the current line width limits are approximately 0.8 μm and 0.5 μm, respectively, and therefore IDTs with extremely small line widths as described above. is difficult to realize. Furthermore, even if such a fine IDT could be formed in the future, a driver that generates a high frequency of about 3.43 GHz would be difficult to manufacture and extremely expensive, and such a fine IDT would require a high voltage. becomes difficult to apply. Furthermore, if the frequency of the surface acoustic wave is increased as described above, the wavelength will naturally become shorter, so the surface acoustic wave will be more easily absorbed by the optical waveguide, resulting in a decrease in diffraction efficiency.
一方文献I E E E T ransaction
s on C1rcuits and 5yst
eIIls、 vol 、 CAS −2[i、 N
。On the other hand, the literature
son on C1rcuits and 5yst
eIIls, vol, CAS-2[i, N
.
12、 p1072 [Gulded −Wave
AcoustoopticBragg Modul
ators f’or Wide−Band I nt
egrated 0ptic Communicat
ions and Signal Pr。12, p1072 [Gulded-Wave
AcoustoopticBragg Module
ators f'or Wide-Band Int
egrated 0ptic Communicat
ions and Signal Pr.
ecssing ] by C,S、 T S A
Iには、前述のように複数のIDTをスイッチング作
動させず、1つのIDTを電極指線幅が連続的に変化し
かつ各電極指が円弧状をなす湾曲指IDTとして構成し
、この1つのIDTによって表面弾性波の周波数および
進行方向を広範囲に亘って連続的に変化させるようにし
た光偏向装置が示されている。このような構成において
は、前述のように光ビームの光量が偏向角に応じて変動
してしまうという問題は解消できるが、表面弾性波の周
波数を極めて高く設定しなければならない点はそのまま
であり、それにより前述と全く同様の問題が生じる。ecssing] by C,S,TSA
As described above, in I, a plurality of IDTs are not operated by switching, but one IDT is configured as a curved finger IDT in which the electrode finger line width changes continuously and each electrode finger has an arc shape. An optical deflection device is shown in which the frequency and traveling direction of surface acoustic waves are continuously changed over a wide range using an IDT. In such a configuration, the problem of the amount of light beam fluctuating depending on the deflection angle as described above can be solved, but the problem remains that the frequency of the surface acoustic wave must be set extremely high. , which causes exactly the same problem as described above.
そこで本発明は、以上述べた光ビームの光量変動を招か
ず、また表面弾性波の周波数を著しく高く設定しなくて
も広偏向角範囲が得られ、そして簡単な構成で前述した
シリンドリカルレンズ効果を補正することができ、その
上偏向速度を可変とすることもできる光偏向装置を提供
することを目的とするものである。Therefore, the present invention does not cause the above-mentioned fluctuations in the light intensity of the light beam, can obtain a wide deflection angle range without setting the frequency of the surface acoustic wave extremely high, and can achieve the above-mentioned cylindrical lens effect with a simple configuration. It is an object of the present invention to provide an optical deflection device that can be corrected and also has a variable deflection speed.
(課題を解決するための手段及び作用)本発明による光
偏向装置は、前述のように表面弾性波が伝播可能な材料
から形成された光導波路内に導波光を進行させ、この導
波光を表面弾性波によって回折、偏向させるようにした
光偏向装置において、
上記導波光の光路に交わる方向に進行して該導波光を回
折、偏向させる第1の表面弾性波を光導波路において発
生させる第1の表面弾性波発生手段と、
上記のように回折された導波光の光路に交わる方向に進
行して該導波光を、上記回折による偏向をさらに増幅さ
せる方向に回折、偏向させる第2の表面弾性波を光導波
路において発生させる第2の表面弾性波発生手段とを設
け、
そしてこれら第1、第2の表面弾性波発生手段を、それ
ぞれの表面弾性波発生部分が導波光をはさんで互いに゛
反対側に位置するようにした上で、第1の表面弾性波に
よって回折される前、後の導波光の波数ベクトルをそれ
ぞれlkl 、 Ik2、第2の表面弾性波によって回
折された導波光の波数ベクトルを■3、第1、第2の表
面弾性波の波数ベクトルをIK、、IK2としたとき、
なる条件を満たしながらそれぞれ第1、第2の表面弾性
波の周波数および進行方向を連続的に変化させるように
形成したことを特徴とするものである。(Means and Effects for Solving the Problems) The optical deflection device according to the present invention allows guided light to travel within an optical waveguide formed of a material through which surface acoustic waves can propagate, as described above. In an optical deflection device configured to diffract and deflect using elastic waves, a first surface acoustic wave that generates in an optical waveguide a first surface acoustic wave that propagates in a direction intersecting the optical path of the guided light and diffracts and deflects the guided light; a surface acoustic wave generating means, and a second surface acoustic wave that travels in a direction intersecting the optical path of the guided wave diffracted as described above and diffracts and deflects the guided light in a direction that further amplifies the deflection due to the diffraction. and second surface acoustic wave generating means for generating in the optical waveguide, and these first and second surface acoustic wave generating means are arranged such that their respective surface acoustic wave generating portions are opposite to each other with the guided light in between. The wave number vectors of the guided light before and after being diffracted by the first surface acoustic wave are lkl and Ik2, respectively, and the wave number vector of the guided light diffracted by the second surface acoustic wave is 3. When the wave number vectors of the first and second surface acoustic waves are IK, , IK2, the frequency and traveling direction of the first and second surface acoustic waves are continuously changed while satisfying the following conditions. It is characterized in that it is formed so as to
上記のような第1、第2の表面弾性波発生手段は、例え
ば電極指間隔が段階的に変化しかつ各電極指の向きが段
階的に変化する湾曲指交叉くし形電極対(Tilted
−Finger Chirped I DT)と
、前述のVCOおよび高周波アンプ等からなり、この電
極対に周波数が連続的に変化する交番電圧を印加するド
ライバーとの組合せによって形成することができる。そ
の場合は、傾斜指チャーブIDTが上述の表面弾性波発
生部分に相当し、これらのIDTがそれぞれ導波光をは
さんで互いに反対側に配置される。The above-mentioned first and second surface acoustic wave generating means are, for example, curved interdigitated comb-shaped electrode pairs in which the electrode finger interval changes stepwise and the direction of each electrode finger changes stepwise.
-Finger Chirped I DT) and a driver which is composed of the above-mentioned VCO, high frequency amplifier, etc. and applies an alternating voltage whose frequency changes continuously to this electrode pair. In that case, the inclined finger chirve IDT corresponds to the above-mentioned surface acoustic wave generation portion, and these IDTs are arranged on opposite sides of the guided light.
上記の構成においては、第1の表面弾性波によって偏向
された導波光が第2の表面弾性波によって再度偏向され
るから、第1、第2の表面弾性波それぞれの周波数帯域
をさほど広く設定しなくても、全体として広偏向角範囲
が得られるようになる。In the above configuration, since the guided light that has been deflected by the first surface acoustic wave is deflected again by the second surface acoustic wave, the frequency bands of each of the first and second surface acoustic waves are set to be very wide. Even without this, a wide deflection angle range can be obtained as a whole.
また上記の構成においては、前記(2式を満足させるた
めに、第1および第2の表面弾性波の周波数は、ともに
次第に増大するか、あるいはともに次第に低下するよう
に制御されるので、第1および第2の表面弾性波発生手
段の表面弾性波発生部が導波光をはさんで互いに反対側
に配置されていれば、これらの表面弾性波のうちの一方
は前記第4図の(1)に示すように波長が変化するもの
となり、他方は第4図の(2に示すように波長が変化す
るものとなる。つまり第1および第2の表面弾性波の一
方は導波光を収束させるシリンドリカルレンズ効果を示
し、他方は導波光を発散させるシリンドリカルレンズ効
果を示すようになるので、それぞれの静的レンズ効果が
相殺されることになる。Further, in the above configuration, in order to satisfy the above-mentioned (2), the frequencies of the first and second surface acoustic waves are controlled so that they both gradually increase or both gradually decrease. If the surface acoustic wave generating parts of the second surface acoustic wave generating means are arranged on opposite sides of the guided light, one of these surface acoustic waves will be generated as shown in (1) in FIG. The wavelength of the other surface acoustic wave changes as shown in (2) in Figure 4.In other words, one of the first and second surface acoustic waves is a cylindrical wave that converges the guided light. One exhibits a lens effect, and the other exhibits a cylindrical lens effect that diverges the guided light, so the respective static lens effects cancel each other out.
第1および第2の表面弾性波発生手段を、前述したよう
な傾斜指チャーブIDTと、このIDTに周波数掃引し
た交番電圧を印加するドライバーとから構成する場合は
、両IDTを共通のドライバーによって駆動するのが好
ましい。そうすれば、両IDTの導波光に対する設置位
置等を適切に定めることにより、第1の表面弾性波の導
波光幅方向に亘る波長分布状態と、第2の表面弾性波に
ついてのそれとを、導波光幅方向に関してほぼ正反対の
関係にすることができる。そうなっていれば、前述した
静的シリンドリカルレンズ効果がほぼ完全に相殺される
ようになり、2回回折後の導波光はほぼ完全な平行光と
なりうる。When the first and second surface acoustic wave generating means are composed of the above-mentioned inclined finger chirp IDT and a driver that applies a frequency-swept alternating voltage to this IDT, both IDTs are driven by a common driver. It is preferable to do so. Then, by appropriately determining the installation positions of both IDTs with respect to the guided light, the wavelength distribution state of the first surface acoustic wave in the width direction of the guided light and that of the second surface acoustic wave can be adjusted. A substantially opposite relationship can be established in the wave width direction. If this is the case, the static cylindrical lens effect described above will be almost completely canceled out, and the guided light after being diffracted twice will become almost completely parallel light.
また両IDTを共通のドライバーによって駆動すれば、
第1および第2の表面弾性波による各動的シリンドリカ
ルレンズ効果も、導波光幅方向に亘ってほぼ裏返しの状
態となり、この動的シリンドリカルレンズ効果をも相殺
できるようになる。Also, if both IDTs are driven by a common driver,
The respective dynamic cylindrical lens effects caused by the first and second surface acoustic waves are also almost turned over in the waveguide width direction, and this dynamic cylindrical lens effect can also be canceled out.
(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図は本発明の一実施例による光偏向装置を示すもの
である。この光偏向装置lOは、基板n上に形成された
光導波路12と、この光導波路12上に形成された光ビ
ーム入射用集光性回折格子(Foeusing c
rattng c oupler、以下FGCと称す
る) 13と、光ビーム出射用F G C14と、これ
らのF G C13,14の間を進行する導波光の光路
に交わる方向に進行する表面弾性波15.16をそれぞ
れ発生させる第1、第2の湾曲指交叉くし形電極対(T
ilted −Finger Chirped I
nter Digital Transducer
、以下湾曲指IDTと称する)17.18と、上記表
面弾性波15.1Bを発生させるためにこれらの湾曲指
IDT17.18に高周波の交番電圧を印加する高周波
アンプ19と、上記電圧の周波数を連続的に変化(帰引
)させるVC02Gとを白゛している。FIG. 1 shows an optical deflection device according to an embodiment of the present invention. This optical deflection device 10 includes an optical waveguide 12 formed on a substrate n, and a focusing diffraction grating for light beam incidence formed on the optical waveguide 12.
(hereinafter referred to as FGC) 13, a light beam output FGC 14, and a surface acoustic wave 15, 16 that travels in a direction intersecting the optical path of the guided light that travels between these FGCs 13 and 14. The first and second curved interdigital comb-shaped electrode pairs (T
ilted -Finger Chirped I
nter Digital Transducer
, hereinafter referred to as curved finger IDTs) 17.18, a high frequency amplifier 19 that applies a high frequency alternating voltage to these curved finger IDTs 17.18 in order to generate the surface acoustic waves 15.1B, and VC02G, which is continuously changed (backward), is shown in white.
本実施例に゛おいては一例として、基板1■LiNbO
3ウェハを用い、このウェハの表面にTi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11上にその他の材料をスパッタ、薄
青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、 Tam1r)
編「インチグレイテッド オブティクス(I nteg
rated 0ptics ) J (トピックス
イン アプライド フィジックス(Topics
in ApplIed Physlcs)第7巻)
スブリンガー フエアラーグ(S pringe「−V
erlag )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
ら公知の光導波路のいずれをも使用できる。In this embodiment, as an example, the substrate 1
The optical waveguide 12 is formed by using three wafers and providing a Ti 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, light blue coating, or the like with other materials on the substrate 11. Regarding optical waveguides, for example, T. Tamir (T, Tam1r)
“Integrated Obtics” (ed.)
rated 0ptics ) J (Topics in Applied Physics
in ApplIed Physlcs) Volume 7)
Sbringer Fehrlag (Springe "-V"
erlag) (1975); Nishihara, Haruna, and Suhara, ``Optical Integrated Circuits,'' published by Ohmsha (1985). can also be used.
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なければ
ならない。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 must be formed of a material such as the above-mentioned Ti diffusion film that can propagate surface acoustic waves, which will be described later. Further, the optical waveguide may have a laminated structure of two or more layers.
湾曲指IDT17.18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
導電用薄膜を蒸若し、電極パターンを電子線描画し1.
Au薄膜を剥離後現像を行ない、次いでC「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。なお湾曲指IDT17.
18は、基板11や光導波路12が圧電性を有する材料
からなる場合には、直接光導波路12内あるいは基板l
l上に設置しても表面弾性波15.16を発生させるこ
とができるが、ぞうでない場合には基板11あるいは光
導波路12の一部に例えばZnO等からなる圧電性薄膜
を蒸菅、スパッタ等によって形成し、そこにI DT1
7.18を設置すればよい。The curved finger IDTs 17 and 18 are made by, for example, applying a positive electron beam resist to the surface of the optical waveguide 12, and then applying Au to the surface of the optical waveguide 12.
A conductive thin film is vaporized and an electrode pattern is drawn with an electron beam.1.
After peeling off the Au thin film, development was performed, and then C "thin film, AI
It can be formed by depositing a thin film and then performing lift-off in an organic solvent. In addition, curved finger IDT17.
When the substrate 11 and the optical waveguide 12 are made of a piezoelectric material, the reference numeral 18 is inserted directly into the optical waveguide 12 or into the substrate l.
Surface acoustic waves 15, 16 can be generated even if the surface acoustic waves are placed on the substrate 11 or the optical waveguide 12, but if the substrate 11 or the optical waveguide 12 is not placed on the substrate 11, a piezoelectric thin film made of, for example, ZnO is coated on a part of the substrate 11 or the optical waveguide 12 by evaporation tube, sputtering, etc. and there I DT1
7.18 should be installed.
偏向される光ビームLは、例えば半導体レーザ等の光源
21から、F G C13に向けて射出される。The light beam L to be deflected is emitted from a light source 21, such as a semiconductor laser, toward the FGC13.
この光ビームL(発散ビーム)は、FGC13によって
平行ビームとされた上で光導波路12内に取り込まれ、
該光導波路12内を導波する。この導波光し1は、第1
°の湾曲指IDT+7から発せられた第1の表面弾性波
15との音響光学相互作用により、図示のように回折(
B ragg回折)する。そして前述のように、第1の
湾曲指IDT17に印加される交番電圧の周波数が連続
的に変化するので、第1の表面弾性波15の周波数が連
続的に変化する。前述の第(1)式から明らかなように
、表面弾性波15によって回折した導波光Lzの偏向角
は表面弾性波15の周波数にほぼ比例するので、上記の
ように表面弾性波15の周波数が変化することにより、
導波光L2は矢印Aで示すように連続的に偏向する。This light beam L (divergent beam) is made into a parallel beam by the FGC 13 and then taken into the optical waveguide 12,
Wave is guided within the optical waveguide 12. This waveguide light 1 is the first
Due to the acousto-optic interaction with the first surface acoustic wave 15 emitted from the curved finger IDT+7 of
Bragg diffraction). As described above, since the frequency of the alternating voltage applied to the first curved finger IDT 17 changes continuously, the frequency of the first surface acoustic wave 15 changes continuously. As is clear from the above equation (1), the deflection angle of the guided light Lz diffracted by the surface acoustic wave 15 is approximately proportional to the frequency of the surface acoustic wave 15, so as described above, the frequency of the surface acoustic wave 15 is By changing,
The guided light L2 is continuously deflected as shown by arrow A.
この導波光L2は次に第2の表面弾性波16によって偏
向されるが、この第2の表面弾性波1Bも第1の表面弾
性波15と同様に周波数が連続的に変化するので、第2
の表面弾性波1Bを通過した後の導波光L3は、矢印B
で示すように連続的に偏向する。This guided light L2 is then deflected by the second surface acoustic wave 16, but since the frequency of this second surface acoustic wave 1B also changes continuously like the first surface acoustic wave 15, the second
The guided light L3 after passing through the surface acoustic wave 1B of
Continuously deflect as shown in .
こうして第1および第2の表面弾性波15.16によっ
てIQ向された導波光L3はFGCI4によって光導波
路12外に出射せしめられ、またその集光作用によって
1点に集束される。In this way, the guided light L3 directed in the IQ direction by the first and second surface acoustic waves 15, 16 is emitted to the outside of the optical waveguide 12 by the FGCI 4, and is focused at one point by its condensing action.
次に、導波光L3の偏向角範囲2Δ(2θ)について、
第2図を参照して説明する。この第2図は、第1の湾曲
指IDT17および第2の湾曲指■DT18の詳細な形
状と配置状態を示している。図示されるように第1の湾
曲指IDTl?および第2の湾曲指IDT18はそれぞ
れ、電極指の間隔が変化率一定で段階的に変化するとと
もに、各電極指の向きも変化率一定で段階的に変化する
ように形成されている。第1の湾曲指IDT17および
第2の湾曲指IDTl8は、導波光L1〜L3の光路を
はさんで互いに反対側に位置し、そしてともに電極指の
間隔が狭い方が導波光側に位置するように配置され、前
述のように印加電圧の周波数が掃引されることにより、
それぞれ導波光側の端部が最大周波数fz −2GHz
、モして導波光から遠い側の端部が最小周波数f1−
IGHzの表面弾性波!5.1Bを発生するようになっ
ている。そして第1の湾曲指IDT17は、上端部と下
端部の電極指が互いに3″傾いた形状とされ、導波光L
lの進行方向に対して上端部の電極指が6″の角度をな
し、下端部の電極指が3°の角度をなすように配置され
ている。一方、第2の湾曲指IDT18は、上端部と下
端部の電極指が互いに9″傾いた形状とされ、導波光L
1の進行方向に対して下端部の電極指が18″の角度を
なし、上端部の電極指が90の角度をなすように配置さ
れている。なお、両湾曲指IDT17.18のアース電
極は互いに一体化されてもよい。また以上述べたような
傾斜指チャーブIDTについては、例えば前述のC,S
、 TSAIによる文献において詳しい説明がなされて
いる。Next, regarding the deflection angle range 2Δ (2θ) of the guided light L3,
This will be explained with reference to FIG. FIG. 2 shows the detailed shape and arrangement of the first curved finger IDT17 and the second curved finger DT18. As shown, the first curved finger IDTl? And the second curved finger IDT 18 is formed such that the interval between the electrode fingers changes stepwise at a constant rate of change, and the direction of each electrode finger also changes stepwise at a constant rate of change. The first curved finger IDT17 and the second curved finger IDTl8 are located on opposite sides of the optical path of the guided light beams L1 to L3, and the one with the narrower spacing between the electrode fingers is located on the guided light side. By sweeping the frequency of the applied voltage as described above,
The maximum frequency fz -2GHz at the end on the guided light side
, the end far from the guided light has the minimum frequency f1-
IGHz surface acoustic waves! 5.1B is generated. The first curved finger IDT 17 has a shape in which the electrode fingers at the upper end and the lower end are inclined by 3'' to each other, so that the guided light L
The electrode fingers at the upper end are arranged at an angle of 6'' with respect to the direction of movement of the arrow L, and the electrode fingers at the lower end are arranged at an angle of 3°.On the other hand, the second curved finger IDT18 The electrode fingers at the lower end and the lower end are inclined by 9 inches to each other, and the guided light L
The electrode fingers at the lower end are arranged at an angle of 18'' with respect to the direction of movement of the curved finger IDT 1, and the electrode fingers at the upper end are arranged at an angle of 90''. They may be integrated with each other.Furthermore, as for the inclined finger chirve IDT as described above, for example, the above-mentioned C and S
A detailed explanation is given in the literature by TSAI.
第1の湾曲指IDT+7、第2の湾曲指IDT18から
それぞれ2GHzの表面弾性波15.16が発せられた
ときの光ビームの回折状態は、第2図の■て示す状態と
なる。つまりこの場合は、2GHzの表面弾性波15に
対して導波光L1が入射角6゜で人射し、この角度はブ
ラッグ条件を満足している。すなわち導波光し!、回折
後の導波光L2の波数ベクトルをそれぞれ1klSlk
2、表面弾性波】5の波数ベクトルをIK、とすると、
第3図(1)に示すように
1k l + IK 1 −1k Zとなっている。When a 2 GHz surface acoustic wave 15.16 is emitted from each of the first curved finger IDT+7 and the second curved finger IDT18, the diffraction state of the light beam becomes the state shown by ■ in FIG. That is, in this case, the guided light L1 enters the surface acoustic wave 15 of 2 GHz at an incident angle of 6 degrees, and this angle satisfies the Bragg condition. In other words, guided light! , the wave number vector of the guided light L2 after diffraction is 1klSlk, respectively.
2. Surface acoustic waves] If the wave number vector of 5 is IK, then
As shown in FIG. 3(1), 1k l + IK 1 -1k Z.
つまり回折された導波光L2の進行方向は、ベクトルl
k2の向きとなる(偏向角−26−12’ )。またこ
のとき、2GH7の表面弾性波16は第2の湾曲指ID
T18の第2図中下端部の電極指(第1の湾曲指IDT
17の上端部と12@の角度をなす)によって励振され
該電極指と直角な向きに進行するから、この表面弾性波
16に対する導波光L2の入射角も6°となり、そして
表面弾性波【6は表面弾性波15と同波長であるから、
ブラッグ条件を満足する。すなわち表面弾性波16によ
る回折後の導波光L3の波数ベクトルをIk3、表面弾
性波16の波数ベクトルをIK2とすると、第3図(1
)に示すように
uc2+IK2−■3
となっている。このとき導波光Llに対する導波光L3
の偏向角をδ3とすると、δ3”−24”である。In other words, the traveling direction of the diffracted waveguide light L2 is the vector l
The direction is k2 (deflection angle -26-12'). Also, at this time, the surface acoustic wave 16 of 2GH7 is transmitted to the second curved finger ID.
Electrode finger (first curved finger IDT) at the lower end of T18 in FIG.
Since the surface acoustic wave 16 forms an angle 12@ with the upper end of the surface acoustic wave 17 and travels in a direction perpendicular to the electrode finger, the incident angle of the guided light L2 with respect to the surface acoustic wave 16 is also 6°, and the surface acoustic wave [6 Since it has the same wavelength as the surface acoustic wave 15,
Satisfies the Bragg condition. That is, if the wave number vector of the guided light L3 after diffraction by the surface acoustic wave 16 is Ik3, and the wave number vector of the surface acoustic wave 16 is IK2, then FIG.
), it is uc2+IK2-■3. At this time, the guided light L3 with respect to the guided light Ll
Letting the deflection angle of δ3 be δ3''-24''.
上記の状態から表面弾性波15.16の周波数がIGH
zまで次第に下げられる。表面弾性波15.18の各波
数ベクトルlK1 、IK2の大きさIIK。From the above state, the frequency of surface acoustic wave 15.16 is IGH
It is gradually lowered to z. Size IIK of each wave number vector lK1 and IK2 of surface acoustic waves 15.18.
IK21は、その波長を八とすると2π/Aであるから
、結局表面弾性波15.16の周波数に比例する。した
がって、表面弾性波15.16の周波数かIGHzのと
き、表面弾性波15.18の波数ベクトルIKt 5I
K2の大きさは、周波数が20H2のときの172とな
る。またこの場合の表面弾性波15、表面弾性波16の
進行方向つまり波数ベクトルIK1、IK2の向きは、
IGHzの表面弾性波15.16を励振する第1の湾曲
指IDT17、第2の湾曲指IDT18の電極指部分が
前述のように2GHzの表面弾性波15.16を励振す
る電極指部分に対してそれぞれ3″、9°傾いているか
ら、2GHzの表面弾性波15. l[iの波数ベクト
ルIKI 、IK2の向きから各々3″、9°変化する
。また、第3図(1)においてa = bであるから結
局、表面弾性波15.18の周波数がIGHz場合の波
数ベクトルIK!、IK2は、第3図(aに示すものと
なる。そして、このときの導波光Llに対する導波光L
3の偏向角を62とすると、δ2−12”である。Since IK21 is 2π/A when its wavelength is 8, it is ultimately proportional to the frequency of the surface acoustic wave 15.16. Therefore, when the frequency of the surface acoustic wave 15.16 is IGHz, the wave number vector IKt 5I of the surface acoustic wave 15.18
The magnitude of K2 is 172 when the frequency is 20H2. Further, in this case, the traveling directions of the surface acoustic waves 15 and 16, that is, the directions of the wave number vectors IK1 and IK2, are as follows:
As described above, the electrode finger portions of the first curved finger IDT 17 and the second curved finger IDT 18 that excite the IGHz surface acoustic wave 15.16 are different from the electrode finger portion that excites the 2 GHz surface acoustic wave 15.16. Since they are tilted by 3" and 9 degrees, respectively, the directions of the wave number vectors IKI and IK2 of the 2 GHz surface acoustic wave 15.l[i change by 3" and 9 degrees, respectively. Also, since a = b in Fig. 3 (1), the wave number vector IK! when the frequency of the surface acoustic wave 15.18 is IGHz! , IK2 are as shown in FIG.
If the deflection angle of 3 is 62, it is δ2-12''.
以上説明した通り、表面弾性波15.113の周波数が
IGHzである場合も、前述の(2)式、つまりlk、
+lKl −■2
■2 +1K2−■3
の関係が成立している。As explained above, even when the frequency of the surface acoustic wave 15.113 is IGHz, the above equation (2), that is, lk,
The following relationship is established: +lKl -■2 ■2 +1K2-■3.
そして波数ベクトルlk、の大きさ1lktlは、導波
光L1の波長をλとするとn・2π/λ(nは屈折率)
で、この波長は導波光L2、L3についても同じである
から、結局常に
lkl 1 ” l lkz l −l lk3で
あり、−刃表面弾性波15の波数ベクトルlK1の大き
さIIKIIはその波長を八とすると2π/Δで、この
波長は常に表面弾性波16の波長と等しいから
l IKt l −I IKzである。また波数ベ
クトルIKI 、IK2の向きは、先に説明したように
表面弾性波15.16の周波数が2GHzからIGHz
に変化する際に、それぞれ固有の一定変化率で変化する
。したがって、表面弾性波15.16の周波数が上記の
ように2GHzからIGHzに変化する間、常に前述の
(′2J式の関係が成り立ち、導波光しlと表面弾性波
15とのブラッグ条件、導波光L2と表面弾性波16と
のブラッグ条件が常に満たされる。The size of the wave number vector lk, 1lktl, is n·2π/λ (n is the refractive index), where λ is the wavelength of the guided light L1.
Since this wavelength is the same for the guided lights L2 and L3, it is always lkl 1 ''l lkz l -l lk3, and - the magnitude of the wave number vector lK1 of the blade surface acoustic wave 15, IIKII, is 8 times the wavelength. Then, it is 2π/Δ, and this wavelength is always equal to the wavelength of surface acoustic wave 16, so
l IKt l -I IKz. In addition, the directions of the wave number vectors IKI and IK2 change as the frequency of surface acoustic waves 15.16 changes from 2 GHz to IGHz, as explained earlier.
When changing, each changes at its own fixed rate of change. Therefore, while the frequency of the surface acoustic wave 15.16 changes from 2 GHz to IGHz as described above, the relationship of the above-mentioned ('2J equation) always holds true, and the Bragg conditions of the guided light beam and the surface acoustic wave 15, The Bragg condition between the wave light L2 and the surface acoustic wave 16 is always satisfied.
以上の説明から明らかなように、表面弾性波15.16
の周波数が2GHz、IGHzのとき、2回回折した導
波光L3の進行方向はそれぞれ第3図(1)のベクトル
■3、第3図(2)のベクトルIk3の向き(第2図に
■、■°で示す向き)であり、その差は24−12−1
2’である。つまり表面弾性波15および16による導
波光の2回回折により、12°の広偏向角範囲が得られ
る。ちなみに、周波数がIGHzから2GHzまで変化
する(2次回折光の影響を受けないように周波数帯域を
1オクターブとする)1つの表面弾性波のみで光ビーム
偏向を行なう場合には、偏向角範囲は6″となる。As is clear from the above explanation, surface acoustic waves15.16
When the frequencies of are 2 GHz and IGHz, the traveling direction of the guided wave L3 diffracted twice is the direction of the vector ■3 in FIG. 3 (1), and the direction of the vector Ik3 in FIG. 3 (2) (in FIG. 2, ■The direction indicated by °), and the difference is 24-12-1
It is 2'. In other words, a wide deflection angle range of 12° is obtained by diffraction of the guided light twice by the surface acoustic waves 15 and 16. By the way, when deflecting a light beam using only one surface acoustic wave whose frequency changes from IGHz to 2GHz (the frequency band is set to one octave so as not to be affected by the second-order diffracted light), the deflection angle range is 6. ”.
次にシリンドリカルレンズ効果の補正について、第5図
を参照して説明する。この第5図においては、表面弾性
波15および16の波長を、その進行方向に対して直角
な横線の間隔によって概略的に示しである。IDT17
.18に印加される交番電圧の周波数は、前述した通り
次第に低下するように掃引される。そこで、表面弾性波
15の導波光幅方向に亘る波長分布状態は、図示のよう
に、図中上側に行くにつれて次第に波長が小さくなるも
のとなっている。したがって先に説明した通り、この表
面弾性波15を通過した後の導波光L2は、シリンドリ
カルレンズ効果により発散するようになる。Next, correction of the cylindrical lens effect will be explained with reference to FIG. In FIG. 5, the wavelengths of the surface acoustic waves 15 and 16 are schematically indicated by the spacing between horizontal lines perpendicular to their propagation direction. IDT17
.. The frequency of the alternating voltage applied to 18 is swept down gradually as described above. Therefore, the wavelength distribution state of the surface acoustic wave 15 in the width direction of the guided light is such that the wavelength gradually becomes smaller toward the upper side in the figure, as shown in the figure. Therefore, as explained above, the guided light L2 after passing through the surface acoustic wave 15 becomes divergent due to the cylindrical lens effect.
それに対して表面弾性波16の導波光幅方向に亘る波長
分布状態は、図示のように、図中下側に行くにつれて次
第に波長が小さくなるものとなっている゛。したがって
、この表面弾性波16に入射する発散状態の導波光L2
は、該表面弾性波16のシリンドリカルレンズ効果によ
り集光されるので、この表面弾性波16を通過した後の
導波光L3は平行ビームとなる。以上のようにして、第
1の表面弾性波15による静的シリンドリカルレンズ効
果と、第2の表面弾性波I6による静的シリンドリカル
レンズ効果とが相殺し合うので、本装置においては、こ
のシリンドリカルレンズ効果を補正するために補正レン
ズ等を設ける必要がない。また偏向速度が食えられても
上記の相殺し合う関係は常に成立するので、シリンドリ
カルレンズ効果の補正が常に正確に行なわれる。On the other hand, the wavelength distribution of the surface acoustic wave 16 in the width direction of the guided light is such that the wavelength gradually decreases toward the bottom in the figure, as shown in the figure. Therefore, the guided light L2 in a divergent state is incident on the surface acoustic wave 16.
is focused by the cylindrical lens effect of the surface acoustic wave 16, so the guided light L3 after passing through the surface acoustic wave 16 becomes a parallel beam. As described above, the static cylindrical lens effect caused by the first surface acoustic wave 15 and the static cylindrical lens effect caused by the second surface acoustic wave I6 cancel each other out, so in this device, this cylindrical lens effect There is no need to provide a correction lens or the like to correct this. Further, even if the deflection speed is reduced, the above-mentioned canceling relationship always holds, so that the cylindrical lens effect is always corrected accurately.
その上水実施例の光偏向装置においては、IDT17と
18に高周波の交番電圧を印加するためのVCO20が
共用されているので、このVCO20の前記非線形性に
より生じる動的シリンドリカルレンズ効果は、表面弾性
波15と16とでは導波光幅方向に関していわば互いに
裏返しの関係で現われるから、これらの動的シリンドリ
カルレンズ効果も相殺し合うようになる。In the optical deflection device of the above embodiment, since the VCO 20 for applying a high frequency alternating voltage to the IDTs 17 and 18 is commonly used, the dynamic cylindrical lens effect caused by the nonlinearity of the VCO 20 is caused by the surface elastic Since the waves 15 and 16 appear in a reverse relationship with respect to the waveguide width direction, their dynamic cylindrical lens effects also cancel each other out.
なお以上の説明では、表面弾性波15.16の周波数を
2GHzからIGHzに連続的に変化させるようにして
いるが、この反対にIGHzから2GHzまで変化させ
るようにしてもよい。この場合は光ビームL°の偏向の
方向が逆になる。そしてこの場合は、上記実施例におけ
るのとは反対に、導波光L2が第1の表面弾性波15の
静的シリンドリカルレンズ効果(凸レンズ効果)により
収束し、次いで第2の表面弾性波16の静的シリンドリ
カルレンズ効果(凹レンズ効果)により導波光L3が平
行ビーム化される。また上記周波数を2−l−2−IG
Hzとなるように変化させれば、光ビームL°が往復で
偏向するようになり、光ビームの往復走査が可能となる
。In the above description, the frequency of the surface acoustic waves 15.16 is continuously changed from 2 GHz to IGHz, but on the contrary, it may be changed from IGHz to 2 GHz. In this case, the direction of deflection of the light beam L° is reversed. In this case, contrary to the above embodiment, the guided light L2 is converged by the static cylindrical lens effect (convex lens effect) of the first surface acoustic wave 15, and then the static cylindrical lens effect (convex lens effect) of the second surface acoustic wave 16 converges. The guided light L3 is converted into a parallel beam by the cylindrical lens effect (concave lens effect). Also, change the above frequency to 2-l-2-IG
If the frequency is changed to Hz, the light beam L° will be deflected back and forth, making it possible to scan the light beam back and forth.
また以上説明の実施例では、周波数2GHzの表面弾性
波15に対する導波光Llの入射角(つまり第1の湾曲
指IDT17の2GHzを励振する電極指と導波光Ll
の進行方向がなす角度)を6゜とし、第1の湾曲指ID
T17のIGHzを励振する電極指が上記導波光Llの
進行方向となす角を3° −力筒2の湾曲指IDT1g
の2GH2,IGHzを励振する電極指が上記進行方向
となす角をそれぞれ18″、9@とじているが、一般に
表面弾性波!5.1Gの最小、最大周波数をfl、fl
(fz =2fx )とする場合には、上記の例におい
て6°、3″、!8@、9″と設定された各角度を各々
θ、θ/2.3θ、3θ/2とすれば、いかなる場合も
常に前述のブラッグ条件を満足させることが可能となる
。このことは、第3図(1)、(2)を参照すれば自明
であろう。Furthermore, in the embodiment described above, the incident angle of the guided light Ll with respect to the surface acoustic wave 15 with a frequency of 2 GHz (that is, the angle of incidence of the guided light Ll with respect to the electrode finger that excites 2 GHz of the first curved finger IDT 17)
The angle formed by the direction of movement of the first curved finger ID is 6 degrees.
The angle between the electrode finger that excites IGHz of T17 and the traveling direction of the guided light Ll is 3° - the curved finger IDT1g of the force tube 2
The angles formed by the electrode fingers that excite 2GH2 and IGHz with the above-mentioned direction of travel are 18'' and 9@, respectively, but in general, the minimum and maximum frequencies of surface acoustic waves!5.1G are fl and fl.
(fz = 2fx), if the angles set as 6°, 3″, !8@, and 9″ in the above example are respectively θ, θ/2.3θ, and 3θ/2, then In any case, it is possible to always satisfy the above-mentioned Bragg condition. This will be obvious by referring to FIGS. 3(1) and (2).
なお湾曲指IDT17.18の形状を上記θで規定され
る形状とする場合においても、表面弾性波15.1G(
7)最小、最大周波数rt 、「2をf’2−2r1と
なるように設定することは必ずしも必要ではなく、例え
ば最大周波数r2を2f1なる値よりもやや小さめに設
定しても構わない。しかし上記のような形状に湾曲指I
DT17.18を形成する以上はこのIDT形状を最大
限活かして、最小周波数r1のとき発生する2次回折光
が偏向角範囲に入り込まないで最大偏向角範囲が得られ
るようになるrlからr2−2r、の間で表面弾性波周
波数を変化させるのが好ましい。Note that even when the shape of the curved finger IDT 17.18 is defined by the above θ, the surface acoustic wave 15.1G (
7) Minimum and maximum frequency rt, "It is not necessarily necessary to set 2 to be f'2 - 2r1. For example, the maximum frequency r2 may be set slightly smaller than the value 2f1. However, Curved finger I in the shape above
As long as DT17.18 is formed, this IDT shape should be utilized to the fullest to obtain the maximum deflection angle range without the second-order diffracted light generated at the minimum frequency r1 entering the deflection angle range from rl to r2-2r. It is preferable to change the surface acoustic wave frequency between .
さらに本発明においては、表面弾性波15.16の最小
、最大周波数f1%f2をfl−2flとなるように設
定し、また表面弾性波15.16の周波数を常に互いが
等しくなるように変化させることは必ずしも必要ではな
く、表面弾性波15.16の周波数および進行方向を個
別に変化させても、第1、第2の湾曲指IDT17.1
8の形状および配置状態によって前述の(2)式の関係
を満たすことが可能である。Furthermore, in the present invention, the minimum and maximum frequencies f1%f2 of the surface acoustic waves 15.16 are set to be fl-2fl, and the frequencies of the surface acoustic waves 15.16 are always changed so that they are equal to each other. This is not necessarily necessary, and even if the frequency and traveling direction of the surface acoustic waves 15.16 are changed individually, the first and second curved finger IDTs 17.1
It is possible to satisfy the relationship of the above-mentioned equation (2) by the shape and arrangement state of 8.
しかし、上記実施例におけるように、表面弾性波15.
1Gの周波数を同じように変化させれば、2つの湾曲指
IDTを共通のドライバーで駆動可能となり、高価なド
ライバーが1つで済む上、シリンドリカルレンズ効果の
補正を良好かつ容易に行なえるので好都合である。However, as in the above embodiment, surface acoustic waves 15.
If the 1G frequency is changed in the same way, it is possible to drive two curved finger IDTs with a common driver, which is convenient because only one expensive driver is required and the cylindrical lens effect can be corrected well and easily. It is.
(発明の効果)
以上詳細に説明した通り本発明の光偏向装置においては
、表面弾性波によって1回回折させた光ビームをさらに
別の表面弾性波によって回折させるようにしているので
、極めて広い偏向角範囲が得られる。したがって本発明
の光偏向装置を用いれば、光偏向装置から被走査面まで
の距離を短くして、光走査記録装置や読取装置の小型化
を達成することができる。(Effects of the Invention) As explained in detail above, in the optical deflection device of the present invention, a light beam that has been diffracted once by a surface acoustic wave is further diffracted by another surface acoustic wave, so that an extremely wide deflection can be achieved. The angular range is obtained. Therefore, by using the optical deflection device of the present invention, it is possible to shorten the distance from the optical deflection device to the surface to be scanned, thereby achieving miniaturization of the optical scanning recording device and the reading device.
そして本発明装置においては、個々の表面弾性波の周波
数を著しく高く設定しなくても上述のように広偏向角”
範囲が得られるようになっているから、表面弾性波発生
手段としてIDTを用いる場合にはその線幅を極端に小
さく設定する必要がなく、このIDTを現在確立されて
いる技術によって容易に製造可能となる。また上記の通
りであるから、IDTに印加する交番電圧の周波数も著
しく高く設定する必要がなくなり、したがってIDTの
ドライバーが容易かつ安価に形成可能となる。In addition, in the device of the present invention, it is possible to achieve a wide deflection angle as described above without setting the frequency of each surface acoustic wave to be extremely high.
Since the range can be obtained, when using an IDT as a surface acoustic wave generating means, there is no need to set the line width extremely small, and this IDT can be easily manufactured using currently established technology. becomes. Further, as described above, there is no need to set the frequency of the alternating voltage applied to the IDT to be extremely high, and therefore the driver of the IDT can be easily and inexpensively formed.
さらに本発明装置は、2つの表面弾性波発生部を、導波
光をはさんで互いに反対側に配置したことにより、表面
弾性波のシリンドリカルレンズ効果を簡単に補正するこ
とができ、したがってこの補正のための高価な補正回路
や特別の補正レンズが不要となり、このような手段によ
ってシリンドリカルレンズ効果補正を行なう従来装置に
比べれば、安価に形成することができる。また本発明装
置は、上記補正のために偏向速度が限定されてしまうこ
とがないから、汎用性が高いものとなりうる。Furthermore, the device of the present invention can easily correct the cylindrical lens effect of the surface acoustic waves by arranging the two surface acoustic wave generators on opposite sides of the guided light. This eliminates the need for an expensive correction circuit or special correction lens, and can be formed at a lower cost than conventional devices that correct the cylindrical lens effect using such means. Furthermore, since the device of the present invention is not limited in deflection speed due to the above correction, it can be highly versatile.
第1図は本発明の一実施例装置を示す概略斜視図、
第2図は上記実施例装置の一部を拡大して示す平面図、
第3図は本発明における光ビーム偏向の仕組みを説明す
る説明図、
第4図は本発明に係る表面弾性波のシリンドリカルレン
ズ効果を説明する説明図、
第5図は本発明におけるシリンドリカルレンズ効果の補
正を説明する説明図である。
lO・・・光偏向装置 11・・・基 板12・
・・光導波路 13・・・光ビーム入射用FGC
4・・・光ビーム出射用FCC
5・・・第1の表面弾性波 16・・・第2の表面弾性
波7・・・第1の湾曲指IDT
8・・・第2の湾曲指IDT
9・・・高周波アンプ 20・・・vCO21・・
・光 源
L!・・・第1の表面弾性波に入射する前の導波光L2
・・・第1の表面弾性波を通過した導波光L3・・・第
2の表面弾性波を通過した導波光Ikl・・・導波光L
1の波数ベクトル■2・・・導波光L2の波数ベクトル
■3・・・導波光L3の波数ベクトル
■!・・・第1の表面弾性波の波数ベクトル■2・・・
第2の表面弾性波の波数ベクトル第1図
第3図
第2図
1日Fig. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of the device of the present invention, Fig. 2 is a plan view showing an enlarged part of the above-mentioned embodiment device, and Fig. 3 explains the mechanism of light beam deflection in the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the cylindrical lens effect of surface acoustic waves according to the present invention. FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating correction of the cylindrical lens effect according to the present invention. lO... Light deflection device 11... Substrate 12.
...Optical waveguide 13...FGC for light beam incidence
4... FCC for light beam emission 5... First surface acoustic wave 16... Second surface acoustic wave 7... First curved finger IDT 8... Second curved finger IDT 9 ...High frequency amplifier 20...vCO21...
・Light source L! ... Guided light L2 before entering the first surface acoustic wave
... Guided light L3 that has passed through the first surface acoustic wave... Guided light Ikl that has passed through the second surface acoustic wave... Guided light L
1 wave number vector ■2... Wave number vector of guided light L2 ■3... Wave number vector of guided light L3 ■! ...Wave number vector of the first surface acoustic wave ■2...
Wave number vector of second surface acoustic wave Figure 1 Figure 3 Figure 2 Figure 1
Claims (2)
波路と、 この光導波路内を進行する導波光の光路に交わる方向に
進行して該導波光を回折、偏向させる第1の表面弾性波
を前記光導波路において発生させる第1の表面弾性波発
生手段と、回折された前記導波光の光路に交わる方向に
進行して該導波光を、前記回折による偏向をさらに増幅
させる方向に回折、偏向させる第2の表面弾性波を前記
光導波路において発生させる第2の表面弾性波発生手段
とを有し、 前記第1および第2の表面弾性波発生手段が、それぞれ
の表面弾性波発生部分が前記導波光をはさんで互いに反
対側に位置し、かつ前記第1の表面弾性波によって回折
される前、後の導波光の波数ベクトルをそれぞれ■_1
、■_2、第2の表面弾性波によって回折された導波光
の波数ベクトルを■_3、第1、第2の表面弾性波の波
数ベクトルを■_1、■_2としたとき、 ■_1+■_1=■_2 ■_2+■_2=■_3 なる条件を満たしながらそれぞれ第1、第2の表面弾性
波の周波数および進行方向を連続的に変化させるように
形成されていることを特徴とする光偏向装置。(1) An optical waveguide formed of a material through which surface acoustic waves can propagate, and a first surface elastic member that propagates in a direction intersecting the optical path of the guided light traveling within the optical waveguide and diffracts and deflects the guided light. a first surface acoustic wave generating means for generating a wave in the optical waveguide, and diffracting the guided light in a direction that travels in a direction intersecting the optical path of the diffracted guided light to further amplify the deflection due to the diffraction; and a second surface acoustic wave generating means for generating a second surface acoustic wave to be deflected in the optical waveguide, wherein the first and second surface acoustic wave generating means each have a surface acoustic wave generating portion. The wave number vectors of the guided light located on opposite sides of the guided light before and after being diffracted by the first surface acoustic wave are respectively _1
, ■_2, When the wave number vector of the guided light diffracted by the second surface acoustic wave is ■_3, and the wave number vectors of the first and second surface acoustic waves are ■_1 and ■_2, ■_1+■_1= ■_2 ■_2+■_2=■_3 An optical deflection device characterized in that it is formed so as to continuously change the frequency and traveling direction of each of the first and second surface acoustic waves while satisfying the following condition.
、前記表面弾性波発生部分として、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湾曲指
交叉くし形電極対を備え、 これらの交叉くし形電極対が、共通のドライバーによっ
て駆動されることを特徴とする請求項1記載の光偏向装
置。(2) The first and second surface acoustic wave generating means each have a curved intersecting finger as the surface acoustic wave generating portion in which the interval between electrode fingers changes stepwise and the direction of each electrode finger changes stepwise. 2. The optical deflection device according to claim 1, further comprising a pair of interdigitated electrodes, wherein the crossed interdigitated electrode pairs are driven by a common driver.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13001288A JPH0778586B2 (en) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | Light deflection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13001288A JPH0778586B2 (en) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | Light deflection device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02930A true JPH02930A (en) | 1990-01-05 |
| JPH0778586B2 JPH0778586B2 (en) | 1995-08-23 |
Family
ID=15023970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13001288A Expired - Fee Related JPH0778586B2 (en) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | Light deflection device |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0778586B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100366773C (en) * | 2005-12-28 | 2008-02-06 | 西北有色金属研究院 | A kind of Ti-containing Sn-based alloy smelting preparation method |
| CN110431481A (en) * | 2017-12-28 | 2019-11-08 | 松下知识产权经营株式会社 | Optical equipment |
| WO2025181966A1 (en) * | 2024-02-28 | 2025-09-04 | 株式会社ニコン | Acousto-optical light deflector, light irradiation device, additive manufacturing device, light beam deflection method, light beam irradiation method, and processing method |
-
1988
- 1988-05-27 JP JP13001288A patent/JPH0778586B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100366773C (en) * | 2005-12-28 | 2008-02-06 | 西北有色金属研究院 | A kind of Ti-containing Sn-based alloy smelting preparation method |
| CN110431481A (en) * | 2017-12-28 | 2019-11-08 | 松下知识产权经营株式会社 | Optical equipment |
| CN110431481B (en) * | 2017-12-28 | 2023-12-08 | 松下知识产权经营株式会社 | Optical equipment |
| WO2025181966A1 (en) * | 2024-02-28 | 2025-09-04 | 株式会社ニコン | Acousto-optical light deflector, light irradiation device, additive manufacturing device, light beam deflection method, light beam irradiation method, and processing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0778586B2 (en) | 1995-08-23 |
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