JPH01107213A - Optical waveguide element - Google Patents

Optical waveguide element

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JPH01107213A
JPH01107213A JP26501987A JP26501987A JPH01107213A JP H01107213 A JPH01107213 A JP H01107213A JP 26501987 A JP26501987 A JP 26501987A JP 26501987 A JP26501987 A JP 26501987A JP H01107213 A JPH01107213 A JP H01107213A
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JP
Japan
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light
optical waveguide
diffraction grating
optical
grating
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Application number
JP26501987A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuharu Nozaki
野崎 信春
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/124Geodesic lenses or integrated gratings

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  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To converge a light beam which is projected from an optical waveguide into a small spot by setting the grating height of a diffraction grating formed on the surface of the optical waveguide so as to have a mountain-shaped distribution in the traveling direction of waveguide light. CONSTITUTION:The grating height of the diffraction grating 21 is varies in the mountain shape in the traveling direction of the waveguide light 13' so that when waveguide light 13' is projected from the optical waveguide 11 by the diffraction grating 21, the intensity distribution of the projection light 13'' is nearly a Gaussian distribution in the traveling direction. Therefore, the light beam 13'' projected from the optical waveguide element 10 is converted into the small beam spot Q through a scanning lens 26 to scan (main scan) on a photosensitive body 23 as shown by an arrow (u). Simultaneously, the photosensitive body 23 moves by a conveying means 22 almost at right angles to the main scanning direction as shown by an arrow (v) to make a subscan, so the photosensitive body 23 is scanned with the light beam 13'' in two dimensions. Consequently, the beam spot Q is converted sufficiently and a fine image can be recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光導波路素子、特に詳細には光導波路の表面に
回折格子を備え、導波光をこの回折格子によって光導波
路外へ出射させ、あるいは外部光をこの回折格子によっ
て光導波路内に入射させるようにした光導波路素子に関
するものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention relates to an optical waveguide element, and more particularly, to an optical waveguide that includes a diffraction grating on the surface of the optical waveguide, and uses the diffraction grating to emit guided light to the outside of the optical waveguide. This invention relates to an optical waveguide element in which external light is made to enter an optical waveguide through this diffraction grating.

(従来の技術) 例えば光走査記録装置や光走査読取装置等において光ビ
ームを偏向させる光偏向装置として、従来より、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) 、AOD (音響光
学光偏向器)が多く用いられている。しかし機械式光偏
向器においては、耐久性に難がある、大型化しやすいと
いった問題があり、一方EODやAODにおいては、光
偏向角が大きく取れないのでビーム光路が長くなり、光
走査記録装置等の大型化を招くといった問題がある。
(Prior Art) For example, mechanical optical deflectors such as galvanometer mirrors and polygon mirrors and EOD (electro-optic optical deflectors) have been used as optical deflection devices for deflecting light beams in optical scanning recording devices, optical scanning reading devices, etc. AOD (acousto-optic optical deflector) is widely used. However, mechanical optical deflectors have problems such as poor durability and tend to be bulky.On the other hand, EOD and AOD do not have a large optical deflection angle, so the beam optical path becomes long, and optical scanning recording devices etc. There is a problem in that it leads to an increase in size.

上述のような問題を解消しうる光偏向装置として近時、
光導波路を用いる光偏向装置が注目されている。この光
偏向装置は、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して周波数が連続的に変化す
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とから構成され
る)とを有するものである。この光偏向装置においては
、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、そしてこの回折角
は表面弾性波周波数に応じて変化するので、表面弾性波
周波数を上述のように変えることにより、光ビームを光
導波路内において連続的に偏向させることができる。こ
うして偏向させた光−ビームは、例えば光導波路の表面
に形成した回折格子(グレーティングカブラ)やプリズ
ムカブラ等によって光導波路外に出射させることができ
る。なおこのような光偏向装置については、例えば特開
昭62−77761号公報に詳しい記載がなされている
Recently, as an optical deflection device that can solve the above-mentioned problems,
Optical deflection devices using optical waveguides are attracting attention. This optical deflection device consists of a slab-shaped optical waveguide made of a material that allows surface acoustic waves to propagate, and a surface whose frequency changes continuously as it travels in the direction intersecting the optical beam guided inside the optical waveguide. It has a means for generating an elastic wave in the optical waveguide (for example, composed of a pair of crossed comb-shaped electrodes and a driver that applies an alternating voltage whose frequency changes continuously to the pair of interdigitated electrodes). In this optical deflection device, the light beam guided in the optical waveguide undergoes Bragg diffraction due to acousto-optic interaction with the surface acoustic wave, and this diffraction angle changes depending on the surface acoustic wave frequency, so the surface acoustic wave By varying the frequency as described above, the light beam can be continuously deflected within the optical waveguide. The light beam thus deflected can be emitted out of the optical waveguide by, for example, a diffraction grating (grating coupler) or a prism coupler formed on the surface of the optical waveguide. Further, such a light deflecting device is described in detail in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-77761.

(発明が解決しようとする問題点) ところで、光偏向装置によって記録媒体上に光ビームを
走査させて画像を記録する場合、高精細な画一像を記録
するためには、走査ビームを小さなスポットに絞り、し
かもその光強度分布が少なくともビーム副走査方向に亘
ってガウス分布をとるようにすることが求められる。
(Problem to be Solved by the Invention) By the way, when recording an image by scanning a light beam on a recording medium using an optical deflection device, in order to record a single high-definition image, it is necessary to direct the scanning beam to a small spot. It is required that the light intensity distribution has a Gaussian distribution over at least the beam sub-scanning direction.

ところが、前述のような回折格子を用いて光導波路から
導波光を外部に出射させる場合は、上記のような光強度
分布のビームスポットを得ることは極めて困難となって
いる。すなわち第5図に示すように、基板40上の光導
波路41の表面に格子高さやピッチが一定に揃った線状
回折格子42を形成して導波光43を光導波路外に出射
させる場合、出射ビーム43°の光強度は図中曲線gで
示すように、導波光43の進行方向に沿って指数関数的
に漸次低下するものとなる。この第5図に示すように光
導波路に導波光を進行させて、表面弾性波により該導波
光を偏向させる場合、その偏向方向(主走査方向)はこ
の図の紙面に交わる方向であり、副走査方向は図中の矢
印V方向となる。つまり出射ビーム43°は、この副走
査方向に沿って指数関数的に漸減あるいは漸増する光強
度分布を有するものとなってしまうので、この方向に沿
って光強度分布がガウス分布となるようなビームスポッ
トを得ることは非常に難しくなるのである。
However, when guided light is emitted from an optical waveguide to the outside using a diffraction grating as described above, it is extremely difficult to obtain a beam spot with the above-mentioned light intensity distribution. That is, as shown in FIG. 5, when a linear diffraction grating 42 with a constant grating height and pitch is formed on the surface of an optical waveguide 41 on a substrate 40 and the guided light 43 is emitted to the outside of the optical waveguide, the output The light intensity of the beam 43° gradually decreases exponentially along the traveling direction of the guided light 43, as shown by the curve g in the figure. As shown in Fig. 5, when a guided light is made to travel through an optical waveguide and is deflected by a surface acoustic wave, the direction of deflection (main scanning direction) is a direction that intersects the plane of the paper of this figure, and The scanning direction is the direction of arrow V in the figure. In other words, the output beam 43° has a light intensity distribution that gradually decreases or gradually increases along this sub-scanning direction, so it becomes a beam whose light intensity distribution becomes a Gaussian distribution along this direction. It becomes very difficult to get a spot.

以上、回折格子によって導波光を光導波路外に出射させ
る場合の問題について述べたが、このような回折格子に
よって外部光を光導波路内に入射させることも従来から
広く行なわれており、その場合は、入射結合効率が低下
するという問題が生じる。すなわち光出射の場合と光入
射の場合の相反定理から導かれる通り、光入射の場合は
、入射させる光ビームが第5図の曲線gで示すような光
強度分布を有するものでなければ、全体的に効率良く光
導波路内に入射し得ないことになる。各種レーザ等の光
源から発せられる光ビームは、通常光強度分布がビーム
径方向にガウス分布をとるのが一般的であり、このよう
な光ビームを上記のように指数関数的に漸減(漸増)す
る光強度分布を有するビームに整形することは、非常に
困難である。
Above, we have discussed the problems when guiding light is emitted out of an optical waveguide using a diffraction grating, but it has also been widely used to make external light enter an optical waveguide using such a diffraction grating. , a problem arises in that the incident coupling efficiency decreases. In other words, as derived from the reciprocity theorem for light output and light input, in the case of light input, unless the incident light beam has a light intensity distribution as shown by curve g in Figure 5, the entire Therefore, the light cannot enter the optical waveguide efficiently. Light beams emitted from light sources such as various lasers generally have a Gaussian light intensity distribution in the beam radial direction, and such light beams are gradually decreased (gradually increased) exponentially as described above. It is extremely difficult to shape a beam into a beam with a light intensity distribution that

そこで本発明は、光導波路表面に形成した回折格子によ
って導波光を光導波路外に出射させる場合、あるいは外
部光を光導波路内に入射させる場合に、以上述べたよう
な問題を生じることのない光導波路素子を提供すること
を目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention provides an optical guide that does not cause the above-mentioned problems when guided light is outputted from an optical waveguide using a diffraction grating formed on the surface of an optical waveguide, or when external light is input into an optical waveguide. The object is to provide a wave path element.

(問題点を解決するための手段及び作用)本発明の光導
波路素子は、先に述べたように光導波路の表面に、該光
導波路内を進行する導波光を外部に出射させ、あるいは
外部光を光導波路内に入射させる回折格子が形成された
光導波路素子において、回折格子の格子高さを、導波光
を該回折格子によって光導波路外に出射させたとき、出
射光の強度分布が導波光の進行方向に沿って略ガウス分
布となるように、該方向に沿って山形状に変化させたこ
とを特徴とするものである。
(Means and effects for solving the problem) As described above, the optical waveguide element of the present invention has a surface of the optical waveguide that emits guided light traveling inside the optical waveguide to the outside, or emits external light to the surface of the optical waveguide. In an optical waveguide element in which a diffraction grating is formed, which allows the light to enter the optical waveguide, the grating height of the diffraction grating is such that when the guided light is emitted out of the optical waveguide by the diffraction grating, the intensity distribution of the emitted light is similar to that of the guided light. It is characterized by changing in the shape of a mountain along the traveling direction so as to have a substantially Gaussian distribution along the direction.

なお、光導波路上に設ける回折格子の高さを変化させる
ことは、例えば特開昭60−111220号公報に示さ
れているが、該公報に示される光導波路素子は、格子高
さを導波光の進行方向に沿って漸次大きくなるようにし
たものであり、このような構成では本発明の目的を達成
することはできない。
Note that changing the height of a diffraction grating provided on an optical waveguide is shown, for example, in Japanese Patent Application Laid-open No. 111220/1982, but the optical waveguide element shown in this publication does not change the height of the grating for guided light. The object of the present invention cannot be achieved with such a configuration.

(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図および第2図はそれぞれ、本発明の一実施例によ
る光導波路素子lOを示す側面図と斜視図である。この
光導波路素子lOは一例として、画像記録用の光偏向器
を構成するものであり、透明な基板16上に形成された
スラブ状光導波路11と、この光導波路11の側端部に
設けられた交叉くし形電極対(I nter  D 1
g1tal  T ransdueer 、以下■DT
と称する) 15と、この光導波路11の表面において
互いに離して設けられた光入射用線状回折格子(L 1
near G rating  Coupler :以
下LGCと称する)20および光出射用LGC21とを
有している。また基板1Gの光導波路11と反対側の表
面11sa上には、光入射用プリズム30と、光出射用
プリズム31が取り付けられている。光入射用プリズム
30は断面三角形状のもので、第1の光通過面30aと
゛ 第2−の光通過面30bを有し、上記第1の光通過
面30aが基板表面leaに強く押圧されることにより
、あるいは高屈折率の接着剤を用いる等により、該表面
leaに密着固定されている。光出射用プリズム31も
上記光入射用プリズム30ど同様の形状とされ、第1の
光通過面31a1第2の光通過面31bを有し、上述と
同様にして基板leaに固定されている。。
FIG. 1 and FIG. 2 are a side view and a perspective view, respectively, showing an optical waveguide element IO according to an embodiment of the present invention. As an example, this optical waveguide element IO constitutes an optical deflector for image recording, and includes a slab-shaped optical waveguide 11 formed on a transparent substrate 16 and a side end of this optical waveguide 11. interdigitated electrode pair (Inter D 1
g1tal Transdueer, hereinafter ■DT
) 15 and a linear diffraction grating for light incidence (L 1
It has a near grating coupler (hereinafter referred to as LGC) 20 and a light emitting LGC 21. Further, on the surface 11sa of the substrate 1G on the opposite side to the optical waveguide 11, a light input prism 30 and a light output prism 31 are attached. The light entrance prism 30 has a triangular cross section and has a first light passing surface 30a and a second light passing surface 30b, and the first light passing surface 30a is strongly pressed against the substrate surface lea. It is closely fixed to the surface lea by using a high refractive index adhesive or by using an adhesive with a high refractive index. The light emitting prism 31 has the same shape as the light entering prism 30, has a first light passing surface 31a1 and a second light passing surface 31b, and is fixed to the substrate lea in the same manner as described above. .

本実施例においては一例として、基板16に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11を形成している。なお基板1
B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11も上記のTi拡
散に限らず、基板16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、 Tam1r)
編「インチグレイテッド オプティクス(I nteg
rated Opiics)J()ピックス イン ア
プライド フィジックス(Topics in  Ap
pHed  Physics)第7巻)スブリンガー 
フエアラーグ(S pringer−Verlag )
刊(1975);西原、音名、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11としてこれら公知の光導波路の
いずれをも使用できる。ただしこの光導波路11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。
In this embodiment, as an example, the substrate 16 is made of LiNbO.
The optical waveguide 11 is formed by using three wafers and providing a Ti diffusion film on the surface of the wafer. Note that substrate 1
As B, a crystalline substrate made of sapphire, Si, etc. may also be used. Furthermore, the optical waveguide 11 is not limited to the above-mentioned Ti diffusion, but can also be formed by sputtering, vapor depositing, or the like other materials on the substrate 16. Regarding optical waveguides, for example, T. Tamir (T, Tam1r)
Edited by “Ingrated Optics”
rated Opiics)J()Pix in Applied Physics(Topics in Ap
pHed Physics) Volume 7) Sbringer
Springer-Verlag
Published (1975); Co-authored by Nishihara, Onna, and Suhara, "Optical Integrated Circuits"
There are detailed descriptions in published works such as Ohmsha (1985).
In the present invention, any of these known optical waveguides can be used as the optical waveguide 11. However, this optical waveguide 11 is formed from a material such as the above-mentioned Ti diffusion film that allows surface acoustic waves to be propagated, which will be described later. Further, the optical waveguide may have a laminated structure of two or more layers.

記録光を発する半導体レーザ18は、光入射用プリズム
30の第2の光通過面30bに向けて垂直に光ビーム(
レーザビーム)13を射出するよ′うに配置されている
。発散ビームであるこの光ビーム13は、コリメーター
レンズ25によって平行ビームとされた上で上記第2の
光通過面30bから光入射用プリズム30内に入射し、
その第1の光通過面30aを通過して基板16内に入射
し、光導波路11を透過して、その表面に形成された前
記LGC20の部分に入射する。それにより光ビーム1
3はこのL G C20で回折して光導波路ll内に入
射し、該光導波路11内を導波モードで矢印A方向に進
行する。
The semiconductor laser 18 that emits recording light emits a light beam (
It is arranged so as to emit a laser beam (13). This light beam 13, which is a diverging beam, is made into a parallel beam by a collimator lens 25, and then enters the light entrance prism 30 from the second light passing surface 30b,
The light passes through the first light passing surface 30a and enters the substrate 16, passes through the optical waveguide 11, and enters the LGC 20 formed on the surface thereof. Thereby light beam 1
3 is diffracted by this L G C 20, enters the optical waveguide 11, and travels in the direction of arrow A in the optical waveguide 11 in a waveguide mode.

画像記録を行なう際には、例えばエンドレスベルト等の
移送手段22上に感光体23がセットされる。
When recording an image, the photoreceptor 23 is set on a transport means 22 such as an endless belt.

そして半導体レーザ18はレーザ駆動回路19により、
レーザビーム13を射出するように°駆動され、それと
ともにIDT15には、駆動回路17から連続的に周波
数が変化する交番電圧が印加される。なおレーザ駆動回
路19は変調回路24によって制御され、画像信号Sに
応じて光出力を変えるように(すなわち光ビーム13の
強度や、光ビーム13をパルス状に射出する場合はパル
ス数やパルス幅を変えるように)半導体レーザ18を駆
動する。
The semiconductor laser 18 is driven by a laser drive circuit 19.
The IDT 15 is driven to emit a laser beam 13, and at the same time, an alternating voltage whose frequency changes continuously is applied from a drive circuit 17 to the IDT 15. The laser drive circuit 19 is controlled by a modulation circuit 24 so as to change the optical output according to the image signal S (i.e., the intensity of the light beam 13, the number of pulses and the pulse width when emitting the light beam 13 in a pulsed manner). ) the semiconductor laser 18 is driven so as to change the

IDT15に上述のような電圧印加がなされることによ
り、光導波路11の表面を表面弾性波12が第2図の矢
印B方向に進行する。IDT15は、この表面弾性波1
2が導波光(平行ビーム) 13°の光路に交わる方向
に進行するように配設されている。
By applying the voltage as described above to the IDT 15, the surface acoustic wave 12 travels on the surface of the optical waveguide 11 in the direction of arrow B in FIG. The IDT 15 uses this surface acoustic wave 1
Guided light (parallel beam) 2 is arranged so as to travel in a direction intersecting the 13° optical path.

したがって導波光13°は、表面弾性波12を横切るよ
うに進行するが、その際該導波光13’ は表面弾性波
12との音響光学相互作用によりブラッグ(Bragg
)回折する。周知の通り、この回折による導波光13°
の偏向角は、表面弾性波12の周波数にほぼ比例する。
Therefore, the guided light 13° travels across the surface acoustic wave 12, and in this case, the guided light 13' is caused by Bragg (Bragg) interaction with the surface acoustic wave 12.
) to diffract. As is well known, the guided light of 13° due to this diffraction
The deflection angle of is approximately proportional to the frequency of the surface acoustic wave 12.

前述の通り駆動回路17はIDT15に、周波数が連続
的に変化する交番電圧を印加するので、表面弾性波12
の周波数が連続的に変化し、上記偏向角が連続的に変化
するようになる。したがってこの導波光13′は矢印C
で示す通り、回折角が連続的に変化するように回折、偏
向する。このようにして偏向した導波光13′ は、L
GC21により回折して光導波路11から基板16側に
出射する。
As mentioned above, since the drive circuit 17 applies an alternating voltage whose frequency changes continuously to the IDT 15, the surface acoustic wave 12
The frequency changes continuously, and the deflection angle changes continuously. Therefore, this guided light 13' is
As shown in , it is diffracted and deflected so that the diffraction angle changes continuously. The guided light 13' deflected in this way is L
The light is diffracted by the GC 21 and output from the optical waveguide 11 to the substrate 16 side.

こうして光導波路11から出射して外部光となった光ビ
ーム13″は、光出射用プリズム31の第1の光通過面
31aを通過して該プリズム31内に入射し、i2の光
通過面31bを垂直に通過してプリズム外に出射する。
In this way, the light beam 13'' that is emitted from the optical waveguide 11 and becomes external light passes through the first light passing surface 31a of the light emitting prism 31, enters the prism 31, and enters the light passing surface 31b of i2. passes vertically and exits the prism.

上述のようにして光導波路素子lO外に出射した光ビー
ム13”は、例えばfθレンズからなる走査レンズ2B
を通過して小さなビームスポットQに絞られ、感光体2
3上を矢印U方向に走査(主走査)する。それとともに
感光体23が、移送手段22により上−肥土走査の方向
と略直角な矢印V方向に移送されて副走査がなされるの
で、感光体23は光ビーム13“により2次元的に走査
される。前述したようにこの光ビーム13“は画像信号
Sに基づいて変調されているので、感光体23上にはこ
の画像信号Sが担う画像が記録される。
The light beam 13'' emitted to the outside of the optical waveguide element 1O as described above is transmitted through a scanning lens 2B consisting of, for example, an fθ lens.
The beam passes through the beam and is narrowed down to a small beam spot Q, and the photoreceptor 2
3. Scan the top in the direction of arrow U (main scan). At the same time, the photoreceptor 23 is transferred by the transfer means 22 in the direction of arrow V, which is substantially perpendicular to the top-fertilization scanning direction, to perform sub-scanning, so that the photoreceptor 23 is two-dimensionally scanned by the light beam 13''. As described above, since this light beam 13'' is modulated based on the image signal S, an image carried by this image signal S is recorded on the photoreceptor 23.

なお1主走査ライン分の画像信号Sと光ビーム13”の
主走査との同期をとるためには、この画像信号Sに含ま
れるブランキング信号sbをトリガ信号として用いて、
IDT15への電圧印加タイミングを制御すればよい。
Note that in order to synchronize the image signal S for one main scanning line with the main scanning of the light beam 13'', the blanking signal sb included in this image signal S is used as a trigger signal.
The timing of voltage application to the IDT 15 may be controlled.

またこのブランキング信号sbにより移送手段22の駆
動タイミングを制御することにより、上記主走査と副走
査との同期をとることができる。
Furthermore, by controlling the driving timing of the transfer means 22 using this blanking signal sb, the main scanning and sub-scanning can be synchronized.

ここで本発明のi徴部分として、第3図(A)に概略的
に示すように光出射用LGC21は、格子高さが導波光
13°の進行方向(すなわちL G C21の格子並び
方向)に沿ってなだらかな山形状に変化するように設定
されており、それにより光ビーム13“のこの方向の光
強度分布は、第3図CB)の曲線fで示すように略ガウ
ス分布となる。以下、このような光強度分布を得る格子
高さの分布について詳しく説明する。
Here, as an i feature of the present invention, as schematically shown in FIG. 3(A), the light emitting LGC 21 has a grating height of 13° in the traveling direction of the guided light (that is, the grating direction of the L G C 21). The light intensity distribution of the light beam 13'' in this direction becomes a substantially Gaussian distribution as shown by the curve f in FIG. 3CB). The grating height distribution for obtaining such a light intensity distribution will be explained in detail below.

LGC21の放射損失係数をα、長さをLとし、またそ
の格子高さhがエバネッセント波浸出し深さhcを超え
ないものとすると、 α−B h2     [13は係数]  ・・・・・
・(1)である。第3図(B)に示すように、L G 
C21上の導波光進行方向位置をy (O5y≦L)と
すると、LGC21設置部分の光導波路11における導
波光光量はyの関数となるので、これをP (y)とす
る。そしてこの導波光光JIP(y)のy方向単位長さ
当たりの減衰量は、LGC21から出射する光ビーム1
3″の光強度分布が第3図(B)の曲線fで示すように
y軸方向にガウス分布となる場合は、 となる。なおα(y)は、y軸方向各位置における放射
損失係数である。
Assuming that the radiation loss coefficient of LGC21 is α, the length is L, and the grating height h does not exceed the evanescent wave seepage depth hc, α-B h2 [13 is a coefficient] ...
- (1). As shown in FIG. 3(B), L G
If the position in the traveling direction of the guided light on C21 is y (O5y≦L), the amount of guided light in the optical waveguide 11 where the LGC 21 is installed is a function of y, so this is set as P (y). The amount of attenuation per unit length in the y direction of this guided light JIP(y) is the light beam 1 emitted from the LGC 21.
When the light intensity distribution of 3" becomes a Gaussian distribution in the y-axis direction as shown by the curve f in Figure 3(B), the following equation is obtained. α(y) is the radiation loss coefficient at each position in the y-axis direction. It is.

一方上記曲線fは一般的に、 なる式で表わされるものである。なおWは、光強度が最
大値の1/e2以上となる範囲の格子長さの半値である
。上記(3)式を用いると、導波光光量P (y)は以
下の式で表わされる。
On the other hand, the above curve f is generally expressed by the following formula. Note that W is the half value of the grating length in the range where the light intensity is 1/e2 or more of the maximum value. Using the above equation (3), the amount of guided light P (y) is expressed by the following equation.

+δ 上式を(4)式とする。この(4)式の右辺第1項はL
GC21によって取り出される全光量、第2項はLGC
21の作用に係わらないで0≦y≦Lの範囲で定常的に
導波する光量、第3項はある位置yまでの間にLGC2
1から出射した光量であり、この式から、Aを係数とし
て、 となる。したがってこの式と前記(2)式より、前記(
4)式の右辺第1項と第2項の和は、LGC21設置部
に導波して来る導波光13’の光量Poと等しいからこ
の光ffi P oを知ることにより(4)式がらP 
(y)の値が求められ、それにより上記(5)式からα
(y)の値が求められる。
+δ Let the above equation be equation (4). The first term on the right side of this equation (4) is L
The total amount of light extracted by GC21, the second term is LGC
The amount of light that is constantly guided in the range 0≦y≦L regardless of the effect of 21, the third term is LGC2 up to a certain position y.
It is the amount of light emitted from 1, and from this formula, with A as a coefficient, it becomes. Therefore, from this equation and the above equation (2), the above (
4) Since the sum of the first and second terms on the right side of the equation is equal to the light amount Po of the guided light 13' guided to the LGC 21 installation section, by knowing this light ffi Po, P can be calculated from equation (4).
The value of (y) is calculated, and α
The value of (y) is found.

以上述べたようにして、第3図(B)の曲線fで示すよ
うな光強度分布の光ビーム13”が得られる放射損失係
数α(y)が求められれば、前記(1)式に基づいて、
そのような放射損失係数α(y)を実現する格子高さh
 (y)が求められる。このよう−にして求めた格子高
さhの分布の例を、第4図に2例示す。この第4図中の
曲線aは、回折格子の長さしを3fflIIlとしてビ
ーム径2w−211IIIの出射ビーム13″を得る格
子高さ分布を示し、また曲線a′はそれに対応する放射
損失゛係数αの分布を示し、−力曲線すは、回折格子の
長さLを7111Imとしてビーム径2w=4.7mg
+の出射ヒーム13”ヲ得る格子高さ分布を示し、曲線
b°はそれに対応する放射損失係数αの分布を示してい
る。なおこの例における導波光13’ の波長久は63
3nmであり、LGC21の屈折率n、は2.4である
As described above, if the radiation loss coefficient α(y) for obtaining the light beam 13'' with the light intensity distribution as shown by the curve f in FIG. 3(B) is determined, based on the above equation (1), hand,
The grating height h that realizes such a radiation loss coefficient α(y)
(y) is found. Two examples of the distribution of the grating height h obtained in this manner are shown in FIG. Curve a in FIG. 4 shows the grating height distribution for obtaining an output beam 13'' with a beam diameter of 2w-211III when the length of the diffraction grating is 3fflIIl, and curve a' shows the corresponding radiation loss coefficient. The -force curve shows the distribution of α, and the beam diameter 2w = 4.7mg with the length L of the diffraction grating being 7111Im.
The curve b° shows the distribution of the corresponding radiation loss coefficient α.The wavelength length of the guided light 13' in this example is 63".
3 nm, and the refractive index n of LGC21 is 2.4.

前述した通り格子高さhは、エバネッセント波浸出し深
さり。よりも低い範囲で変化させる必要がある。このエ
バネッセント波浸出し深さh2は、光導波路11の実効
屈折率をN、LGC21とその外側の媒質(通常は空気
である)との平均的な屈折率をngeとすれば、 hc−λ/2πバフ;7「 である。なおnteは、LGC21の屈折率をn、、上
記媒質の屈折率をn(、格子ピッチをd1各格子の格子
並び方向厚さをdlとすると、で与えられる。
As mentioned above, the grating height h is the evanescent wave seepage depth. It is necessary to change it within a range lower than that. This evanescent wave seepage depth h2 is hc-λ/, where N is the effective refractive index of the optical waveguide 11, and nge is the average refractive index of the LGC 21 and the medium outside it (usually air). 2π buff; 7'' Note that nte is given by nte, where n is the refractive index of the LGC 21, n is the refractive index of the medium, d1 is the grating pitch, and dl is the thickness of each grating in the lattice alignment direction.

LGC21から出射する光ビーム13”の光強度分布が
以上説明したようなものとなっていれば、感光体23上
を走査するビームスポットQは、ビーム副走査方向の光
強度分布がガウス分布をとるものとなる。したがってビ
ームスポットQは、この方向に十分に絞られたものとな
り得、それにより、極めて精細な画像を記録できるよう
にな8゜なお以上説明した実施例においては、LGC2
1から光ビーム13”を基板1B側に出射させるように
しているが、基板16と反対の空気側、すなわち第1図
において上方側に光ビーム13”を出射させる場合にも
本発明は適用可能であり、その場合も上述と同様の作用
が得られる。また光ビーム13”を基板I6側に出射さ
せる場合、必ずしも前述のプリズム3【を用いる必要は
なく、従来から広(行なわれているように、基板1Bの
端面を斜めにカットして、そこから光ビーム13′を出
射させるようにしてもよい。
If the light intensity distribution of the light beam 13'' emitted from the LGC 21 is as described above, the beam spot Q scanning the photoreceptor 23 has a Gaussian light intensity distribution in the beam sub-scanning direction. Therefore, the beam spot Q can be sufficiently focused in this direction, making it possible to record extremely fine images.
Although the light beam 13'' is emitted from the substrate 16 to the side of the substrate 1B, the present invention can also be applied to a case where the light beam 13'' is emitted to the air side opposite to the substrate 16, that is, to the upper side in FIG. In that case as well, the same effect as described above can be obtained. In addition, when emitting the light beam 13'' to the substrate I6 side, it is not necessarily necessary to use the prism 3 described above, but instead of cutting the end face of the substrate 1B obliquely and then The light beam 13' may also be emitted.

また上記実施例においては、光出射用LGC21に対し
て本発明が適用されているが、光入射用LGC20に対
して本発明を適用することも可能である。その場合は、
上記実施例におけるのと相反的な作用効果が得られる。
Further, in the above embodiments, the present invention is applied to the light output LGC 21, but it is also possible to apply the present invention to the light input LGC 20. In that case,
Effects that are contradictory to those in the above embodiments can be obtained.

すなわちこの場合は、光導波路ll内に入射させる光ビ
ーム13として、光強度分布が略ガウス分布となってい
る一般的なレーザビーム等を用いれば、その先ビーム1
3は入射結合効率が略最大で光導波路11内に取り込ま
れることになる。
In other words, in this case, if a general laser beam or the like whose light intensity distribution is approximately Gaussian is used as the light beam 13 to be input into the optical waveguide ll, the beam 1
3 has substantially the maximum incident coupling efficiency and is taken into the optical waveguide 11.

さらに、以上説明した実施例の光導波路素子は光偏向器
を構成するものであるが、このような光偏向器に限らず
、光導波路から出射する光ビームを導波光進行方向の光
強度分布がガウス分布となるように整形したいという要
求、さらには、光強度分布が略ガウス分布となっている
一般的な光ビームを高い入射結合効率で光導波路内に入
射させたいという要求は広く存在するものであり、本発
明はそのような要求のあるすべての光導波路素子におい
て適用可能で、かつ有効である。
Furthermore, although the optical waveguide element of the embodiment described above constitutes an optical deflector, it is not limited to such an optical deflector, and is used to control the light beam emitted from the optical waveguide so that the light intensity distribution in the guided light propagation direction is There is a widespread demand to shape a light beam so that it has a Gaussian distribution, and furthermore, to make a general light beam with a substantially Gaussian light intensity distribution enter an optical waveguide with high coupling efficiency. Therefore, the present invention is applicable and effective to all optical waveguide devices that meet such requirements.

(発明の効果) 以上詳細に説明した通り本発明の光導波路素子において
は、光導波路表面に形成する回折格子の格子高さを、導
波光の進行方向に沿って山形状の分布を有するように設
定したことにより、該回折格子から出射する光ビームの
光強度分布を略ガウス分布とすることができる。したが
ってこの光導波路素子によれば、光導波路から出射した
光ビームを極めて小さなスポットに絞ることが可能とな
り、画像記録あるいは画像読取り用の光偏向器に適用し
た場合は画像記録あるいは読取りの精度を十分に高め、
さらに高周波スペクトルアナライザー等に適用した場合
は、周波数分析の分解能を高めることができる。
(Effects of the Invention) As explained above in detail, in the optical waveguide element of the present invention, the grating height of the diffraction grating formed on the optical waveguide surface is set so as to have a mountain-shaped distribution along the traveling direction of the guided light. With this setting, the light intensity distribution of the light beam emitted from the diffraction grating can be made into a substantially Gaussian distribution. Therefore, according to this optical waveguide element, it is possible to focus the light beam emitted from the optical waveguide into an extremely small spot, and when applied to an optical deflector for image recording or image reading, it is possible to sufficiently improve the accuracy of image recording or reading. Increased to
Furthermore, when applied to a high frequency spectrum analyzer etc., the resolution of frequency analysis can be improved.

また本発明の光導波路素子においては、回折格子を上述
のような形状としたことにより、光強度分布がガウス分
布状となっている一般的なレーザビーム等の外部光を、
効率良く光導波路内に取り込むことが可能となる。した
がってこの光導波路素子によれば、−数的なレーザビー
ム等を整形するようなことなくそのまま用いた上で、上
記の光偏向器や高周波スペクトルアナラ°イザー等にお
ける光利用効率を十分に高めることができる。
Furthermore, in the optical waveguide device of the present invention, by forming the diffraction grating in the above-described shape, external light such as a general laser beam having a Gaussian light intensity distribution can be
It becomes possible to efficiently introduce the light into the optical waveguide. Therefore, according to this optical waveguide element, it is possible to sufficiently increase the light utilization efficiency in the above-mentioned optical deflector, high frequency spectrum analyzer, etc. by using the numerical laser beam as it is without shaping it. Can be done.

【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、本発明の一実施例による光
導波路素子を示す側面図と斜視図、第3図(A)は上記
実施例の光導波路素子の回折格子部分を拡大して示す側
面図であり、第3図(B)はこの回折格子の並び方向に
沿った出射光の強度分布を示すグラフ、 第4図は本発明の光導波路素子における回折格子高さの
分布と、それに対応する放射損失係数の分布の例を示す
グラフ、 第5図は従来の光導波路素子の回折格子から出射する光
ビームの強度分布を説明する説明図である。 10・・・光導波路素子   11・・・光導波路12
・・・表面弾性波    13・・・光ビーム13゛ 
・・・導波光 13”・・・光導波路から出射した光ビーム21・・・
光出射用回折格子 第3図 第5図 第4図 ■+h將1ル渫y (mm) 昭和62年91)月24日
1 and 2 are a side view and a perspective view, respectively, showing an optical waveguide device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3(A) is an enlarged view of the diffraction grating portion of the optical waveguide device of the above embodiment. FIG. 3B is a graph showing the intensity distribution of the emitted light along the direction in which the diffraction gratings are arranged, and FIG. 4 is a graph showing the distribution of the height of the diffraction grating in the optical waveguide element of the present invention. A graph showing an example of the distribution of the radiation loss coefficient corresponding thereto. FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating the intensity distribution of the light beam emitted from the diffraction grating of the conventional optical waveguide element. 10... Optical waveguide element 11... Optical waveguide 12
...Surface acoustic wave 13...Light beam 13゛
... Waveguide light 13" ... Light beam 21 emitted from the optical waveguide...
Diffraction grating for light emission Fig. 3 Fig. 5 Fig. 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 光導波路の表面に、該光導波路内を進行する導波光と外
部光とを結合する回折格子が形成された光導波路素子に
おいて、 前記回折格子の格子高さが、導波光を該回折格子によっ
て光導波路外に出射させたとき、導波光の進行方向に沿
った出射光の強度分布が略ガウス分布となるように、該
方向に沿って山形状に変えられていることを特徴とする
光導波路素子。
[Scope of Claims] An optical waveguide element in which a diffraction grating is formed on the surface of an optical waveguide for coupling guided light traveling in the optical waveguide with external light, wherein the grating height of the diffraction grating is set to a height of When emitted out of the optical waveguide by the diffraction grating, the intensity distribution of the emitted light along the traveling direction of the guided light is changed into a mountain shape along the direction so that it becomes a substantially Gaussian distribution. Characteristic optical waveguide device.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5101459A (en) * 1990-06-06 1992-03-31 Fuji Photo Film Co., Ltd. Optical waveguide grating coupler device
US5315676A (en) * 1992-09-09 1994-05-24 Fuji Photo Film Co., Ltd. Optical waveguide device
US5835643A (en) * 1995-09-29 1998-11-10 Minolta Co., Ltd. Waveguide input/output device
JP2004247458A (en) * 2003-02-13 2004-09-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Light emitting/receiving device and manufacturing method therefor
US7260289B1 (en) * 2003-02-11 2007-08-21 Luxtera, Inc. Optical waveguide grating coupler with varying scatter cross sections

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5101459A (en) * 1990-06-06 1992-03-31 Fuji Photo Film Co., Ltd. Optical waveguide grating coupler device
US5315676A (en) * 1992-09-09 1994-05-24 Fuji Photo Film Co., Ltd. Optical waveguide device
US5835643A (en) * 1995-09-29 1998-11-10 Minolta Co., Ltd. Waveguide input/output device
US7260289B1 (en) * 2003-02-11 2007-08-21 Luxtera, Inc. Optical waveguide grating coupler with varying scatter cross sections
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