DE3205868C2

DE3205868C2 - Umsetzer für optische Daten mit Dünnschichtwellenleiter und akustischem Oberflächenwellenerzeuger

Info

Publication number: DE3205868C2
Application number: DE3205868A
Authority: DE
Inventors: Masaharu Kyoto Matano; Kazuhiko Osaka Mori; Norihiro Kamifukuoka Saitama Ota; Tsukasa Nara Yamashita
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1981-02-18
Filing date: 1982-02-18
Publication date: 1985-09-12
Also published as: DE3205868A1; GB2098347B; US4595253A; GB2098347A

Abstract

In einem optischen Dünnschichtwellenleiter (2) wird eine Anzahl paralleler Einfallslichtbündel (P1, . . ., P4) zur Ausbreitung gebracht und gleichzeitig in dem optischen Dünnschichtwellenleiter eine akustische Oberflächenwelle erzeugt, wodurch infolge des akustooptischen Effekts des Wellenleiters die Einfallslichtbündel selektiv und nacheinander zu einem Ausgangslichtteil (20) geleitet werden, so daß dort die Lichtbündel seriell ausgegeben werden, womit parallel eingegebene optische Daten direkt in optische Daten in einen seriellen Zustand umgewandelt werden.

Description

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen pulsangesteuert wodurch der akustische Oberflächen-Umsetzer gelöst, wie er in Anspruch 1 gekennzeichnet wellenimpuls 50 im Mittelteil des optischen Dünnist. Schichtwellenleiters 2 erzeugt wird. Am Ende des opti-

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Ge- sehen Dünnschichtwellenleiters 2 in Ausbreitungsrich-

genstand der Unteransprüche. 5 tung des akustischen Oberflächenwelienbündels ist ein

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung wer- akustisches Absorptionselement C ausgebildet, um eine

den im folgenden in Verbindung mit der beigefügten Reflexion der akustischen Oberflächenwelle zu verhin-

Zeichnung beschrieben. Auf dieser zeigt dem. F i g. 1 eine Schrägansicht des Gesamtaufbaus einer Das Lichteingangsteil 10 umfaßt vier auf der linken

ersten Ausführungsform des beschriebenen Umsetzers, io Seite des optischen Dünnschichtwellenleiters 2 ausge-

Fig.2 eine vergrößerte Darstellung und ein detail- bildete Lichtleitfaseranschlüsse 11 bis 14, wobei an je-

liertes Zeitüiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise den der Anschlüsse 11 bis 14 eine das einfallende Licht

dieser Ausführungsform, führende Lichtleitfaser angeschlossen ist Durch diese

Fig.3 ein Zeitdiagramm, das die Parallel-Seriellum- vier Lichtleitfaseranschlüsse 11 bis 14 werden die vier Setzung dieser Ausführungsform veranschaulicht, is Eingangslichtbündel Pl bis PA in den optischen Dünn- F i g. 4 eine Schrägansicht des Gesamtaufbaus einer Schichtwellenleiter 2 eingeführt Die Eingangslichtbün-

zweiten Ausführungsform des beschriebenen Umset- del P1 bis P4 werden dabei parallel zueinander in einen

zers, vorgeschriebenen Abstand gelegt so daß sie die WeI-

F i g. 5 eine vergrößerte Darstellung zur Erläuterung lenfronten einer durch den lnterdigitalwandler 30 erder Arbeitsweise dieser zweiten Ausführungsform, 20 zeugten akustischen Welle im Bragg-Winkel kreuzen.

F i g. 6 ein Zettdiagramm, das die Parallel-Seriellum- Die einfallenden Lichtbündel P1 bis PA werden dann,

setzung dieser zweiten Ausführungsforni veranschau- soweit sie durch die akustische Oberflächenwelle

licht, Bragg-gebeugt werden, zu den abgebeugten Lichtbün-

F i g. 7 eine Schrägansicht des Gesamtaufbaus einer del Q1 bis QA, und soweit sie nicht gebeugt werden, zu

dritten Ausführungsform des beschriebenen Umsetzers, 25 den gerade weiter verlaufenden Lichtbündeln R 1 bis

F i g. 8 eine Schrägansicht des Gesamtaufbaus einer R A.

vierten Ausführungsform des beschriebenen Umsetzers, Der Lichtausgangsteil 20 umfaßt an einer vorge-

und schriebener Stelle des die abgebeugten Lichtbündel Q1

F i g. 9 eine vergrößerte Darstellung zur Erläuterung bis Q 4 führenden optischen Dünnschichtwellenleiters 2

der Arbeitsweise dieser vierten Ausführungsform. 30 ausgebildete Gitterlinsen 21,22 und einen auf der rech-

Gemäß F i g. 1 umfaßt der Umsetzer einen auf der ten Seite des optischen Dünnschichtwellenleiters 2 ausOberfläche eines Substrats 1 ausgebildeten optischen gebildeten Lichtleitfaseranschluß 23, womit die abge-Dünnschichtwellenleiter 2, einen Erzeugungsteil 3 für beugten Lichtbündel Ql bis Q A durch die Gitterlinsen eine akustische Oberflächenwelle, mit dem eine akusti- 21, 22 gesammelt werden und das gesammelte Aussehe Oberflächenwelle auf dem optischen Dünnschicht- 3s gangslichtbündel Sin eine mit dem Anschluß 30 verbunwellenleiter 2 erzeugt wird, einen Lichteingangsteil 10, dene Lichtleitfaser geführt wird,
mit dem in einem vorgeschriebenen räumlichen Ab- Die Wirkungsweise des in der beschriebenen Weise stand mehrere Lichtbündel Pi bis PA so erzeugt wer- aufgebauten Umsetzers wird nun anhand des in Fig.2 den, daß sich bezüglich der Wellenfront der in dem opti- gezeigten vergrößerten Erläuterungsdiagramms besehen Dünnschichtwellenleiter 2 vorhandenen akusti- 40 schrieben. In F i g. 2 sind zwei Eingangslichtbündel P1 sehen Oberflächenwelle der Bragg-Winkel ergibt, einen und Pl herausgegriffen. Die Breite der Einfallslichtbün-Lichtausgangsteil 20, der durch die akustische Oberflä- del P1 und P2 beträgt w. Der Abstand der Einfallslichtchenwelle Bragg-gebeugte Lichtbündel QX bis QA bündel PX und Pl in Ausbreitungsrichtung der akustisammelt und reflektiert, und eine Treiberschaltung 40, sehen Oberflächenwelle 50 aus dem lnterdigitalwandler die aus dem Erzeugungsteil 3 für die akustische Oberflä- 45 30 ist L Die Wellenlänge der Einfallslichtbündel Pi, Pl chenwelle einen akustischen Oberflächenwellenimpuls beträgt λ. Die Wellenlänge der akustischen Oberflä-50, der eine dem Abstand der einfallenden Lichtbündel chenwelle 50 ist demgegenüber A. Der Einfallswinkel PX bis PA zugeordnete vorgeschriebene Impulsbreite der Einfallslichtbündel PX, Pl bezüglich der Wellenhat und so aufgebaut ist, daß die einfallenden Lichtbün- front der akustischen Oberflächenwelle 50 ist der del PX bis PA durch die Ausbreitung des akustischen 50 Bragg-Winkel Θ, wobei dieser Winkel θ die folgende Oberflächenwellenimpulses 50 nacheinander Bragg-ge- Gleichung erfüllt
beugt und am Lichtausgangsteil 20 als Ausgangslicht S
in seriellem Zustand ausgegeben werden, zur Ausbrei- . _Λ Λ
tung bringt. ^sm ^σ ⁼ U

Das Substrat 1 besteht aus einem Lithiumniobat-Ein- 55

kristall, der piezoelektrisch ist, wobei zur Ausbildung Gleiches gilt auch für die weiteren Einfallslichtbündel

des optischen Dünnschichtwellenleiters 2 mit einem PXPA.

Brechungsindex, der ungefähr um 0,003 bis 0,005 höher Wenn obige Gleichung erfüllt ist, wirkt, wie allgemein

als derjenige des Substrats 1 ist, Titan auf der Oberflä- bekannt, eine auf die im optischen Dünnschichtwellen-

che des Kristalls thermisch diffundiert wird. 60 leiter 2 sich ausbreitende akustische Oberflächenwelle

Der Erzeugungsteil 3 für die akustische Oberflächen- 50 zurückgehende periodische Änderung des Bre-

welle besteht aus einem lnterdigitalwandler (Doppel- chungsindex als Beugungsgitter, und Licht, das auf eine

kammwandler) 30, der an einer vorgeschriebenen Stelle Front dieser Welle unter einem Winkel θ einfällt, wird

des optischen Dünnschichtwellenleiters ausgebildet ist. durch diese Wellenfront vollständig reflektiert und hin-

Eine Treiberschaltung 40 für den lnterdigitalwandler30 65 sicli.iich seiner Ausbreitungsrichtung um 2Θ zu einem

ist durch einen Hochfrequenzoszillator, eine Zeitsteuer- abgebeugten Lichtbündel Q 1 bzw. Q 2 geändert. Wenn

schaltung oder dergleichen, gebildet. sie durch die akustische Oberflächenwelle 50 nicht ge-

Der Interdigitalwandler 33 wird intermittierend im- beugt werden,gehen die Lichtbündel Pi, Pl, wie durch

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R 1 bzw. R 2 gezeigt, gerade weiter. Im folgenden wird nun die erwähnte zweite Ausfüh- Das von der Treiberschaltung 40 auf den Interdigital· rungsform anhand von F i g. 4 beschrieben. Die folgende

wandler 30 gegebene Treibersignal ist eine Hochfre- Beschreibung beschränkt sich auf die Unterschiede der

quenzspannung in Impulsform mit einer Impulsbreite ersten Ausführungsform gegenüber der zweiten Aus-

Γ0, wie dies in Fig. 2 (B)gezeigt ist. Dementsprechend 5 führungsform.

wird durch den Interdigitalwandler 30 eine akustische Bei dem in F i g. 4 gezeigten Umsetzer ist zur paralle-Oberflächenwelle 50 in Form eines Impulses begrenzter len Erzeugung einer ersten akustischen Oberflächen-Dauer erzeugt. Deshalb wird die akustische Oberfiä- welle 51 und einer zweiten akustischen Oberflächenwelchenwelle, deren Erzeugungsdauer durch die Impulsan- Ie 52 in einem optischen Dünnschichtwellenleiter 2 ein steuerung begrenzt ist, ein akustischer Oberflächenwel- 10 Erzeugungsteil 3 für eine akustische Oberflächenwelle lenimpuls genannt vorgesehen, der einen ersten Interdigitalwandler 31 und Der Buchstabe M in F i g. 2 (A) gibt die Impulsbreite einen zweiten Interdigitalwandler 32 aufweist die an dieses akustischen Oberflächenwellenimpulses 50 wie· vorgeschriebenen Stellen der Oberfläche des Wellenlei- , der. Wenn 70 die Impulsbreite des Treibersignals und ters 2 ausgebildet sind. Wenn sich nur die erste akusti- '' '/0 die Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen 15 sehe Oberflächenwelle 51 aus dem ersten Interdigital-Oberflächenwelle ist, dann ist die Impulsbreite M des wandler 31 auf der dem Lichteingangsteil 10 näher Heakustischen Oberfiächenweiienimpuises 50 genden Seite auf dem Wellenleiter ausbreitet, wird M — TO · VO · M des akustischen Oberflächenimpul- durch diese erste akustische Oberflächenwelle 51 jedes ses 50 wird dann so gewählt daß M < L, damit der der einfallenden Lichtbündel P1 bis P4 Bragg-gebeugt akustische Oberflächenwellenimpuls 50 nicht gleichzei- 20 und die abgebeugten Lichtbündel Q1 bis Q 4 werden zu tig wenigstens zwei der Einfallslichtbündel PI bis PA dem Lichtausgangsteil 20 geführt Wenn demgegenüber kreuzt. Kurz gesagt heißt dies, daß der akustische Ober- sowohl die erste akustische Oberflächenwelle 51 aus flächenwellenimpuls nacheinander nur jeweils eines der dem ersten Interdigitalwandler 31 als auch die zweite vier parallelen Einfallslichtbündel P1 bis PA kreuzt. akustische Oberflächenwelle 52 aus dem zweiten Inter-Wie in Fig. 2(B) gezeigt beginnt dementsprechend, 25 digitalwandler 32 auf dem Wellenleiter erzeugt werden, wenn ein Treibersignal während der Zeit 11 bis f 2 aus· erhält jedes der durch die erste akustische Oberflächengegeben wird, der so erzeugte akustische Oberflächen- welle 51 Bragg-gebeugten Einfallslichtbündel P\ bis PA wellenimpuls 50 der Breite M zunächst das am weite- den Bragg-Einfallswinkel e?auch für die Wellenfront der sten vorne liegende Einfallslichtbündel P1 zu kreuzen, zweiten akustischen Oberflächenwelle 52, so daß eine was bewirkt daß das Einfallslichtbündel P1 Bragg-ge- 30 erneute Beugung bewirkt wird. Die Folge ist daß sich beugt zu werden beginnt Die Intensität des zum Ein- durch die erste akustische Oberflächenwelle 51 und die f fallslichtbündel PX gehörigen gebeugten Lichtbündels zweite akustische Oberflächenwelle 52 zweifach Bragg- ! Q1 nimmt von der Zeit 13, zu der die Beugung beginnt gebeugte Lichtbündel R' 1 bis R'A ausbreiten, die, wie in allmählich zu, erreicht ihr Maximum zur Zeit 14, wenn der F i g. 4 gezeigt leicht gegenüber den Einfallslichtdas Einfallslichtbündel P1 vollständig in den Bereich 35 bündein P1 bis PA parallel verschoben sind, so daß sie des akustischen Oberflächenwellenimpulses 50 einge- in der gleichen Weise wie die gerade sich ausbreitenden treten ist beginnt dann ab der Zeit f 5 wieder abzuneh- Lichtbündel R1 bis R A der in F i g. 1 gezeigten ersten men, wenn die hintere Flanke des akustischen Oberfiä- Ausführungsform nicht dem Lichtausgangsteil 20 zugechenwellenimpulses 50 aus dem Einfallslichtbündel P1 führt werden. F i g. 5 zeigt die Beugung der Einfallslichtzu laufen beginnt und wird mit Abschluß dieses Vor- 40 bündel Pi bis PA durch die erste akustische Oberflägangs zur Zeit / 6 schließlich null. Der akustische Ober- chenwelle 51 und die zweite akustische Oberflächenwelflächenweilenimpuls 50 pflanzt sich weiter fort und zur Ie 52 unter vergrößerter Darstellung der Bündelzustän-Zeit (7, die gegenüber der Zeit r 3, zu der die Bragg- de. Hierbei ist deutlich zu sehen, daß der zweite Interdi-Beugung aufzutreten beginnt um L/VO versetzt ist be- gitalwandler 32 in Ausbreitungsrichtung der akustiginnt seine Vorderflanke das zweite Einfallslichtbündel 45 sehen Oberflächenwelle um den Abstand do gegenüber P2 zu kreuzen. Auf diese Weise ändert sich die Intensi- dem Interdigitalwandler 31 nach vome versetzt ist Dietät des zum Einfallslichtbündel P2 gehörigen abgebeug- ser Abstand do in Ausbreitungsrichtung ist gleichzeitig ten Lichts Q 2 gemäß einem Impulszustand, wie er über ein Abstand zwischen einem Beugungspunkt λ des die Zeiten Lichtbündels Pi durch die erste akustische Oberflä-

50 chenwelle 51 und einem Beugungspunkt β des abge-

f 7 -»f 8 — / 9 — f 10 beugten Lichtbündels durch die zweite akustische Oberflächenwelle 52. Wenn also die akustischen Oberflächen

vorliegt und wird erneut null. 51,52 gleichzeitig durch die beiden interdigitaiwandier

Wie beschrieben, werden also die Einfallslichtbündel 31,32 erzeugt werden, ist die Zeit die die Vorderfront PX bis PA nacheinander durch die Ausbreitung des 55 der akustischen Oberflächenwelle 51 benötigt bis sie

durch den Interdigitalwandler 30 erzeugten akustischen den Beugungspunkt κ erreicht gleich der Zeit die die _r

Oberfiächenweiienimpuises 50 Bragg-gebeugt Die Vorderfront der akustischen Oberflächenwelle 52 benö- Bragg-gebeugten Lichtbündel werden danach durch die tigt bis sie den Beugungspunkt β erreicht Gitterlinsen 21, 22 gesammelt und ergeben das Aus- Gemäß F ig. 4 umfaßt eine Treiberschaltung 40 einen

gangslichtbündel 5. Wie in F i g. 3 gezeigt können also 60 Hochfrequenzoszillator 41, eine Steuerschaltung 42 zur χ

durch die Ausbreitung eines einzigen mit einem einzi- Steuerung des Zettablaufs der Parallel-Seriellumset-

gen Impuls des Treibersignals auf dem optischen Dünn- zung, einen Verstärker 43 zur Verstärkung des Aus-

schichtwellenleiter 2 erzeugten Impulses die zu den Ein- gangssignals der Steuerschaltung 42 und zur Aufgabe

fallslichtbündeln PX bis PA gehörigen abgebeugten desselben auf den ersten Interdigitalwandler 31, eine

Lichtbündel Ql bis Q 4 nacheinander und ohne zeitli- es Verzögerungsschaltung 44 zur Verzögerung des An- '·

chen Überlapp an den Lichtausgangsteil 20 gebracht stiegs des Ausgangssignals der Steuerschaltung 42 um

werden, wo sie schließlich in einem seriellen Zustand eine bestimmte Zeit Ti, und einen Verstärker 45 zur ^

ausgegeben werden. Verstärkung des Ausgangssignals der Verzögerungs- ψ

schaltung 44 und zur Aufgabe desselben auf den zweiten Interdigitalwandler 32. Mit diesem Aufbau beginnt die Ansteuerung des zweiten Interdigitalwandlcrs 32 mit der erwähnten Zeitverzögerung TX gegenüber dem Beginn der Ansteuerung des ersten Interdigitalwandlers 31. Der Zustand dieser Ansteuerungsbeginnzeitverhältnisse ist in F i g. 6 gezeigt.

Wie erwähnt, führt das Vorhandensein der Zeitdifferenz PX zwischen den Ansteuerungsanfangszeitpunkten der beiden Interdigitalwandler 31, 32 dazu, daß die Ausbreitung der zweiten akustischen Oberflächenwelle 52 gegenüber derjenigen der ersten akustischen Oberflächenwelle 51 verzögert ist. Bei dieser Verzögerung läuft auf dem optischen Dünnschichtwellenleiter 2 die Vorderfront der zweiten akustischen Oberflächenwelle 52 der Vorderfront der ersten akustischen Oberflächenwelle 51 in Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwelle in einem Abstand N nach, der durch folgenden Ausdruck gegeben ist:

N-= VO- T\ -do

Der Nachlaufabstand N der zweiten akustischen Oberflächenwelle 52 wird so eingestellt, daß er kleiner als der Abstand (L-do) und deutlich größer als die Bündelbreite iv ist. L ist dabei der Bündelabstand zwischen den Einfallslichtbündeln PX bis PA und VO die Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Oberflächenwelle.

Mit der oben beschriebenen Einstellung erreicht die zweite akustische Oberflächenwelle 52 ihren Beugungspunkt β mit dem abgebeugten Lichtbündel Q1 des ersten Einfallslichtbündels P1 geringfügig, bevor die erste akustische Oberflächenwelle 51 ihren Beugungspunkt χ mit dem zweiten Einfallslichtbündel P 2 erreicht, womit obige Beziehung erreicht ist.

Kurz gesagt, geschieht also, wie durch das Zeitdiagramm der Fig.6 gezeigt, folgendes: Im Zeitpunkt t1, wenn die Vorderfront der ersten akustischen Oberflächenwelle 51 den Beugungspunkt χ des vordersten Einfallslichtbündels P1 erreicht, beginnt die Beugung dieses Einfallslichtbündels, wonach die Intensität des zum Lichtausgangsteil 20 geführten abgebeugten Lichtbündels QX im Zeitpunkt ?2 maximal wird. Danach, im Zeitpunkt 13, wenn die Vorderfront der zweiten akustischen Oberflächenwelle 52 den Beugungspunkt β des vordersten Lichtbündels Q1 erreicht, beginnt die Beugung des Lichtbündels Q1 durch diese akustische Oberflächenwelle 52, wonach die Intensität des zum Lichtausgangsteil 20 geführten Lichtbündels Q1 im Zeitpunkt M null wird und dieses Lichtbündel insgesamt zum doppelgebeugten Lichtbündel R' X wird.

Danach wird im Zuge des Förischfcitens der beiden akustischen Oberflächenwellen 51, 52 in der gleichen Weise das Einfallslichtbündel PI durch die akustische Oberflächenwelle 51 gebeugt und das zugehörige gebeugte Lichtbündel Q 2 nur solange zum Ausgangslichtteil 20 geführt, als es nicht durch die akustische Oberflächenwelle 52 gebeugt wird; dann wird das Einfallslichtbündel />3 durch die akustische Oberflächenwelle 51 gebeugt und danach das zugehörige gebeugte Lichtbündel Q 3 nur solange zum Ausgangslichtteil 20 geführt, als es nicht durch die akustische Oberflächenwelle 52 gebeugt wird; und schließlich wird das Einfallslichtbündel PA durch die akustische Oberflächenwelle 5! gebeugt, wonach das zugehörige gebeugte Lichtbündel QA nur solange zum Ausgangslichtteil 20 geführt wird, als es nicht durch die akustische Oberflächenwelle 52 gebeugt wird. Auf diese Weise werden die gebeugten Lichtbündel Q\ bis QA der in einem Parallelzustand aufgegebenen Einfallslichtbündel P\ bis PA hintereinander in einer solchen Weise auf den Ausgangslichtteil 20 gegeben, daß sie nicht zeitlich überlappen, und in einem seriellen Zustand als Ausgangslicht S ausgegeben.

Im folgenden wird ein drittes Ausführungsbeispie! anhand der F i g. 7 beschrieben. Dieses dritte Ausführungsbeipiel ist in vieler Hinsicht dem zweiten Ausführungsbeispiel der F i g. 4 ähnlich. Das oben beschriebene zweite Beispiel unterscheidet sich dadurch, daß zur Erzielung eines Ausbreitungsverzögerungsabstands N zwischen der Vorderfront der ersten akustischen Oberflächenwelle 51 und der Vorderfront der zweiten akustischen Oberflächenwelle 52 die Ansteuerbeginnzeitpunkte für den ersten Interdigitalwandler 31 und den zweiten Interdigitalwandler 32 um die Zeit Π differieren durften. Nach dem dritten Ausführungsbeispiel, wie es in F i g. 7 gezeigt ist, ist der erste Interdigitalwandler 31 so ausgebildet, daß er in Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwelle um den Abstand N gegenüber dem zweiten Interdigitalwandler 32 nach vorne versetzt ist. Bei gleichzeitiger Ansteuerung beider Interdigitalwandler 31,32 durch die Treiberschaltung 40 werden die erste akustische Oberflächenwelle 51 und um den Abstand N dieser gegenüber verzögert die zweite akustische Oberflächenwelle 52 auf dem optischen Dünnschichtwellenleiter 2 erzeugt. Die Funktionsweise, nach der die Umwandlung der Lichtbündel P X bis PA in einen seriellen Zustand durch die mit der wechselseitigen Verzögerung ausgestatteten akustischen Oberflächenwellen 51,52 bewirkt wird, ist genau die gleiche wie bei dem weiter oben beschriebenen zweiten Beispiel.

Im folgenden wird nun ein viertes Ausführungsbeispiel anhand der F i g. 8 beschrieben.

Bei dem in F i g. 8 gezeigten Umsetzer umfaßt der Erzeugungsteil 3 für eine akustische Oberflächenwelle den ersten Interdigitalwandler 31 und den zweiten Interdigitalwandler 32 in der rückwärtigen Verlängerung des Ausbreitungskanals der durch den ersten Interdigitalwandler 31 erzeugten akustischen Oberflächenwelle 51. Die durch den zweiten Interdigitalwandler 32 erzeugte zweite akustische Oberflächenwelle 52 breitet sich im Ausbreitungskanal der ersten akustischen Oberflächenwelle 51 in der gleichen Richtung aus. Bei gleichzeitigem Betreiben beider Interdigitalwandler 31, 32 überlappen einander die erste und zweite akustische Oberflächenwelle 51, 52 vollständig. Jedes der Einfallsso lichtbündel PX bis PA wird durch die erste akustische Oberflächenwelle 51 Bragg-gebeugt und das zugehörige gebeugte Lichtbündel QX QA zum Lichtaus-

gängstei! 20 geführt. Der Überlapp zwischen der zweiten akustischen Oberflächenwelle 52 und der ersten akustischen Oberflächenwelle 51 bringt jedoch aus einem später noch zu beschreibenden Grund die Bragg-Beugung der ersten akustischen Oberflächenwelle 51 zum Verschwinden, so daß sich keine Bragg-Beugung in der resultierenden Wellenkomponente aus beiden akustischen Oberflächenwellen 51,52 zeigt In diesem Fall wird jedes der Einfallslichtbündel PX bis PA ein sich gerade ausbreitendes Lichtbündel RX bis RA ähnlich demjenigen bei NichtVorhandensein einer akustischen Oberflächenwelle.

Wie oben beschrieben, sind der erste Interdigitalwandler 31 und der zweite Interdigitalwandler 32 in Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwelle in einem Abstand M angeordnet Der Ansteuerbeginn

durch die Treiberschaltung 40 wird für beide Interdigitalwandler 31, 32 gleichzeitig gewählt. Dementsprechend breitet sich, wie in F i g. 9 gezeigt, die akustische Oberflächenwelle 52 aus dem Interdigitaiwandler 32 mit einem Verzögerungsabstand M hinter der akustischen Oberflächenwelle 51 aus dem interdigitaiwandler 31 aus, so daß in Ausbreitungsrichtung vor dem Interdigitaiwandler 31 in einem sich um die Läge M bezüglich der Vorderfront der akustischen Oberflächenwelle 51 nach hinten erstreckenden Abschnitt 51a die akustische to Oberflächenwelle 51 allein vorhanden ist, während in einem weiteren rückwärtigen Abschnitt die akustische Oberflächenwelle 51 und die akustische Oberflächenwelle 52 einander überlappen. Diese Länge M ist dabei in der gleichen Weise festgelegt wie die Impulsbreite M \s des akustischen Oberflächenwellenimpulses 50 in dem in den F i g, 1 bis 3 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel. Der sich um die Länge M von der Vorderfront der akustischen Oberflächenwelle 51 nach hinten erstrekkende Abschnitt 51a, wo die akustische Oberflächenwelle 51 allein vorhanden ist, wirkt daher in gleicher Weise wie der akustische Oberflächenwellenimpuls 50 im weiter oben beschriebenen ersten Beispiel, so daß im Zuge des Fortschreitens dieses Abschnitts 51a die einzelnen Einfallslichtbündel Pl bis P 4 nacheinander 2s Bragg-gebeugt und zum Lichtausgangsteil 20 geführt werden, wo sie schließlich aus Ausgangslicht 5 in einem seriellen Zustand ausgegeben werden.

Im folgenden wird der Grund erläutert, warum die Kombinationswelle aus der ersten akustischen Oberflächenwelle 51 und der zweiten akustischen Oberflächenwelle 52 im oben beschriebenen vierten Beispiel zum Ausbleiben der Bragg-Beugung fuhrt Bei der Bragg-Beugung eines Lichtbündels durch eine akustische Oberflächenwelle im Dünnschichtwellenleiter 2 ist der Wirkungsgrad / der Bragg-Beugung, d. h. das Intensitätsverhältnis von einfallendem Lichtbündel P und gebeugtem Lichtbündel Q durch den Ausdruck

/ - sin² (Δηΐ)

gegeben, wobei /die Wechselwirkungslänge von akustischer Oberflächenweile und einfallendem Lichtbündei P ist deren Wert durch die Breite der akustischen Oberflächenwelle bzw., kurz gesagt die Breite des sie erzeugenden Interdigitalwandlers bestimmt ist. Δη ist der Spitzenwert für die Änderung des Brechungsindex im optischen Dünnschichtwellenleiter 2 durch die akustische Oberflächenwelle, wobei dieser Wert von der Leistung der akustischen Oberflächenwelle abhängt. Demnach erhält man im vierten, in den F i g. 8 und 9 gezeigten Beispiel Δη — -τ/(21) mit / - 1 bei alleiniger Ausbreitung der ersten akustischen Oberflächenwelle Si, das EinfallslichtbÜTidel P ist also so eingerichtet und eingestellt, daß es zu 100% gebeugt wird. Demgegenüber ist bei Überlagerung der ersten und der zweiten akustischen Oberflächenwelle 51,52 der Spitzenwert Δη der Änderung des Brechungsindex so eingestellt, daß er das Doppelte desjenigen im Fall einer einzigen akustischen Oberflächenwelle ist, womit sich die Beziehung eo Δη « πΙ\ ergibt Damit erhält man in diesem Zustand der Oberlagerung der beiden akustischen Oberflächenwellen 51,52 das Intensitätsverhältnis / - 0, was bedeutet, daß sich keine Bragg-Beugung zeigt so daß das Einfallsrichtbündel Pgerade weiter fortschreitet

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 ist nicht vorgesehen. Patentansprüche: Aus der DE-OS 30 25073 ist es ferner bekannt, Bragg-Ablenker unterschiedlicher Länge, an die eine

1. Umsetzer für optische Daten mit einem auf der analoge Spannung gelegt und in denen unter Einhaltung Oberfläche eines Substrats ausgebildeten Dünn- s der Braggschen Beugungsbedingung eingestrahltes Schichtwellenleiter, einer Erzeugungseinrichtung Licht abgelenkt wird, zur Anafog-Digitalumsetzung zu zur Erzeugung mindestens einer akustischen Ober- verwenden. Ebenso können danach Ablenker unterflächenwelle auf dem optischen Dünnschichtwellen- schiedlicher Fingerzahl, an die digitale Spannungssileiter, einem Lichteingabeteil zur Erzeugung minde- gnaiwerte gelegt und in denen unter Einhaltung der stens eines Lichtbündels, welches mit der akusti- io Braggschen Beugungsbedingung eingestrahltes Licht sehen Oberflächenwelle die Braggsche Beugungsbe- abgelenkt wird, zur Digital-Analogumsetzung verwendingung erfüllt, und einem durch die akustische det werden. Die stattfindende Umsetzung bewegt sich Oberflächenwelle abgebeugtes Licht empfangenden in beiden Fällen im elektrooptischen und nicht im rein Lichtabnahmeteil, dadurch gekennzeich- optischen Bereich.

net, daß zur Parallel-Seriellumsetzung das licht- 15 Aus der US-PS 40 06 967 ist eine optische Schaltvor-

eingabeteil (10) eine Reihe von nebeneinanderlie- richtung bekannt, bei welcher ein in eine Wellenleiter-

genden parallelen Lichtbündeln (Pi,.... P₄) erzeugt, schicht eingekoppeltes paralles Lichtbündel unter Ein-

und daß die mindestens eine akustische Oberflä- haltung der Braggschen Beugungsbedingung auf ein in

chenwelle (SO; 51,52) die einzelnen Lichtbündel für der optischen Wellenleiterschicht ausgebildetes

Zeitintervalle in den Lichtabnahmeteil (20) abbeugt, 20 Braggsches Beugungsgitter fällt und dementsprechend

die in der Folge der räumlichen Anordnung der abgelenkt wird. Durch Störung des Braggschen Beu-

Lichtbündel aufeinanderfolgen. gungsgitters oder der Einfallsrichtung des Lichtbündels

2. Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekenn- durch geeignete zusätzliche Erzeugung eines elektrizeichnet, daß die Erzeugungseinrichtung (3) zur Er- sehen Gleichfeldes in der Wellenleiterschicht mit Hilfe zeugung mindestens einer akustischen Oberflächen- 2s von auf diese aufgebrachten Elektroden kann wahlfrei welle genau eine akustische Oberflächenwelle (50) die Einhaltung der Braggschen Beugungsbedingung einer Impulslänge erzeugt, die räumlich kürzer als aufgehoben werden, so daß dann das einfallende Lichtder in der Ausbreitungsrichtung der akustischen bündel nicht mehr abgelenkt wird, womit sich ein Oberflächenwelle gemessene räumliche Abstand ne- Schalteffeki erzielen läßt
beneinanderliegenderLichtbündel(P\,...P*)ist. 30 Aus der US-PS 41 85274 ist es bekannt, ein in eine

3. Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekenn- optische Wellenleiterschicht eingekoppeltes Parallelzeichnet, daß die Erzeugungseinrichtung (3) zur Er- lichtbündel mit Hilfe von auf der Wellenleiterschicht zeugung mindestens einer akustischen Oberflächen- ähnlich wie bei der US-PS 40 06 967 vorgesehenen welle zwei akustische Oberflächenwellen (51,52) er- Elektroden durch Anlegen einer sich kontinuierlich änzeugt, welche jedes Einfallslichtbündel (P\,..., Pa) 35 dernden Spannung an diese Elektroden kontinuierlich in mit einer Zeitversetzung zweimal abbeugen, die der Ebene der Wellenleiterschicht abzulenken. Durch höchstens der Ausbreitungsdauer der akustischen Aufspreizen des aus der Wellenleiterschicht austreten-Oberflächenwellen von einem Lichtbündel zum be- den Lichtbündels in einer zur Ebene der Wellenleiternachbarten Lichtbündel entspricht. schicht senkrechten Richtung und Auftreffenlassen des

4. Umsetzer nach Anspruch 3, dadurch gekenn- 40 aufgespreizten Lichtbündels auf ein in Zuordnung zu zeichnet, daß die zweite akustische Oberflächenwel- den Ablenkwinkeln des Lichtbündels mit lichtundurch-Ie (52) zeitverzögert gegenüber der ersten akusti- lässigen und lichtdurchlässigen Eintrittsbereichen coschen Oberflächenwelle (51) zur Ausbreitung ge- dienes Feld aus in Aufspreizrichtung übereinanderliebrachtwird. genden Bandlichtleitern läßt sich durch Abnahme des

5. Umsetzer nach Anspruch 3, dadurch gekenn· 45 Lichts hinter den Lichtleitern mit den einzelnen Lichtleizeichnet, daß die beiden akustischen Oberflächen- tern zugeordneten Detektoren eine Analog-Digitalumwellen (51,52) gleichzeitig und in Ausbreitungsrich- setzung bewerkstelligen.

tung räumlich versetzt zur Ausbreitung gebracht Aus der GB-PS 10 70 569 ist schließlich eine Vorrich-

werden. tung zur optischen Parallel-Seriellumsetzung bekannt,

50 bei welcher Lichtbündel aus polarisiertem Licht gleich-

zeitig nebeneinander auf einen in der Vielfachheit der

möglichen Lichtbündel unterteilten optisch aktiven Kristall fallen, dessen Teilbereiche nach Maßgabe eines an

Die Erfindung betrifft einen Umsetzer für optische ihnen anliegenden elektrischen Feldes die Polarisations-Daten gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. 55 richtung des durch sie hindurchgehenden Lichts drehen. Aus der DE-OS 31 02 972 ist eine optische Abtastein- Durch Ausnutzung der Laufzeit eines an die Feldelekrichtung bekannt bei welcher ein in einen optischen troden des optisch aktiven Kristalls angelegten Impul-Dünnschichtwellenleiter eingekoppeltes paralleles ses kann erreicht werden, daß die Drehung der Polarisa-Lichtbündel durch eine auf diesem erzeugte akustische tionsrichtung in den einzelnen Teilbereichen des Kri-Oberflächenwelle, mit welcher es die Braggsche Beu- 60 stalls sequentiell erfolgt, so daß hinter einem dem Krigungsbedingung erfüllt, aus seiner ursprünglichen Rieh- stall nachgeschalteten Analysator an Detektoren zeittung abgelenkt wird. Durch kontinuierliche Variation lieh aufeinanderfolgend Impulse abgenommen werden ψ der Frequenz der akustischen Oberflächenwelle wird können, womit eine optische Parallel-Seriellumsetzung das einfallende Lichtbündel unter kontinuierlich sich an- erreicht ist.

derndem Winkel abgelenkt und überstreicht nach Fo- b5 Aufgabe der Erfindung ist es, einen Umsetzer der

kussierung etwa einen lichtempfindlichen Film längs ei- eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sich mit

ner Linie. ihm eine optische Parallel-Seriellumsetzung optischer

Eine Parallel-Seriellumsetzung von optischen Daten Daten erzielen läßt.