JPH04163521A - Optical coupler - Google Patents

Optical coupler

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JPH04163521A
JPH04163521A JP29124790A JP29124790A JPH04163521A JP H04163521 A JPH04163521 A JP H04163521A JP 29124790 A JP29124790 A JP 29124790A JP 29124790 A JP29124790 A JP 29124790A JP H04163521 A JPH04163521 A JP H04163521A
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JP
Japan
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optical
liquid crystal
optical coupling
coupling device
crystal light
Prior art date
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Pending
Application number
JP29124790A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirotsuna Miura
弘綱 三浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

PURPOSE:To secure such an optical coupler that is high in light utilization efficiency by changing a mask pattern to a phase modulation type hologram recorded in a liquid crystal light bulb. CONSTITUTION:A laser beam bundle 107 emitted out of a laser beam source 101 turns to a parallel beam expanded by a collimator lens 102, and it is inci dent into a liquid crystal light bulb 103. Then, a wave surface is modulated by action of a computer hologram recorded in the liquid crystal light bulb and, after passing through a lens 105, a wiring pattern 108 is formed in a light receiving part 109 on an electric circuit element 106. This light receiving part is made of an optical rewriting material, through which electric conductivity is varied according to the extent of laser irradiation, serving as wiring for an electric circuit, and if this laser irradiation is stopped, the wiring vanishes into nothing. With this constitution, such an optical coupler that is high in light utilization efficiency in a coherent illuminant and rewritable is securable.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は液晶ライトバルブを用いた光結合装置に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to an optical coupling device using a liquid crystal light valve.

[従来の技術] 従来の光結合装置は、第6図に示すような漬液マスクパ
ターンの縮小投影方式であった。ランプ601より出射
され、配線パターン108と同じパターンの漬液マスク
が記録されたTN(ねじれネマティック)モードの液晶
表示素子603を通過したインコヒーレント光607を
レンズ105で集光して光書換材料609に照射する。
[Prior Art] A conventional optical coupling device uses a reduction projection method of an immersion mask pattern as shown in FIG. Incoherent light 607 emitted from a lamp 601 and passed through a TN (twisted nematic) mode liquid crystal display element 603 on which an immersion mask with the same pattern as the wiring pattern 108 is recorded is focused by a lens 105 onto an optical rewriting material 609. irradiate.

[発明が解決しようとする課題] しかし、従来の光結合装置には投影型の濡液マスクパタ
ーンを用いるため光の利用効率が低いという問題があっ
た。そこで本発明では、前記マスクパターンを液晶ライ
トバルブに記録された位相変調型ホログラムに換えるこ
とにより、光利用効率の高い光結合装置を提供すること
を目的とする。
[Problems to be Solved by the Invention] However, since the conventional optical coupling device uses a projection type wet liquid mask pattern, there is a problem in that the light utilization efficiency is low. Therefore, an object of the present invention is to provide an optical coupling device with high light utilization efficiency by replacing the mask pattern with a phase modulation type hologram recorded on a liquid crystal light valve.

[課題を解決するための手段] 本発明の光結合装置はECBモードの液晶ライトバルブ
と、該ライトバルブにホログラムパターンを記録するた
めのパターンジェネレータと、光書換材料を使った複数
の入出力端子を有する素子と、ホログラム回折像を該光
書換材料上に再生するためのコヒーレント光源とからな
ることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The optical coupling device of the present invention includes an ECB mode liquid crystal light valve, a pattern generator for recording a hologram pattern on the light valve, and a plurality of input/output terminals using an optical rewriting material. and a coherent light source for reproducing a hologram diffraction image onto the optical rewriting material.

本発明の第2の光結合装置は前記第1の光結合装置にお
いて、ECBモードの液晶ライトバルブがアクティブマ
トリックス方式であることを特徴とする。
A second optical coupling device of the present invention is characterized in that, in the first optical coupling device, the ECB mode liquid crystal light valve is of an active matrix type.

本発明の第3の光結合装置は前記第1または2の光結合
装置において、光書換材料が局所的な屈折率の変化を利
用することを特徴とする。
A third optical coupling device of the present invention is characterized in that, in the first or second optical coupling device, the optical rewriting material utilizes a local change in refractive index.

本発明の第4の光結合装置は前記第1ないし3の光結合
装置において、光書換材料が局所的な導電率の変化を利
用することを特徴とする。
A fourth optical coupling device of the present invention is characterized in that, in the first to third optical coupling devices, the optical rewriting material utilizes a local change in conductivity.

本発明の第5の光結合装置は前記第1ないし4の光結合
装置において、コヒーレント光aが、異なる発振波長を
有する少なくとも2つ以上のコヒーレント光源であるこ
とを特徴とする。
A fifth optical coupling device of the present invention is characterized in that in the first to fourth optical coupling devices, the coherent light a is at least two or more coherent light sources having different oscillation wavelengths.

[実施例コ 以下、実施例により本発明の詳細を示す。[Example code] Hereinafter, the details of the present invention will be shown by examples.

第1図に本発明の光結合装置の構成を示す。レーザ光源
101から出射したレーザ光線束107は、コリメート
レンズ102によって拡大された平行光となり、液晶ラ
イトバルブ103に入射する。そして、液晶ライトバル
ブに記録された計算機ホログラムの作用により波面が変
調されて、レンズ105を通過したのち、電気回路素子
106上の受光部109に配線パターン108を形成す
る。この受光部は光書換材料(ここではアモルファスシ
リコン)でできており、レーザの照射に応じて導電率を
変え、電気回路の配線をする。レーザの照射を止めれば
配線はただちに消える。
FIG. 1 shows the configuration of the optical coupling device of the present invention. A laser beam bundle 107 emitted from the laser light source 101 becomes parallel light that is expanded by the collimating lens 102 and enters the liquid crystal light valve 103 . Then, the wavefront is modulated by the action of a computer-generated hologram recorded on the liquid crystal light valve, and after passing through the lens 105, a wiring pattern 108 is formed on the light receiving section 109 on the electric circuit element 106. This light-receiving section is made of an optically rewritten material (amorphous silicon in this case), and changes its conductivity in response to laser irradiation, and is used to wire electrical circuits. When the laser irradiation is stopped, the wiring disappears immediately.

第2図は別の構成例である。第1図における電気回路素
子の代わりに、光書換材料を用いた光回路素子208を
構成要素とする。ここでは光書換材料として、光によっ
て屈折率の変わる電気光学結晶材料(ここではB i 
12S i 020)を使った。
FIG. 2 shows another configuration example. Instead of the electric circuit element in FIG. 1, an optical circuit element 208 using an optical rewriting material is used as a component. Here, as an optical rewriting material, an electro-optic crystal material whose refractive index changes depending on light (here, B i
12S i 020) was used.

記録された配線パターンを消去するには、記録したとき
と異なる波長のレーザ光を照射する。第2図ではダイク
ロイックプリズム203を用いて発振波長の異なるふた
つのレーザ206,207の光軸を共通にした。そして
、パターンジェネレータ104からの信号によりふたつ
のレーザの発振を制御した。
To erase the recorded wiring pattern, it is irradiated with laser light of a different wavelength from that used when it was recorded. In FIG. 2, a dichroic prism 203 is used to make two lasers 206 and 207 having different oscillation wavelengths have a common optical axis. Then, the oscillation of the two lasers was controlled by signals from the pattern generator 104.

液晶ライトバルブ103にホログラムを記録するための
パターンジェネレータ104にはあらかじめ計算機によ
って作成したホログラムパターンのデータを記憶させて
おく。こうすることにより、さまざまなパターンを瞬時
に発生させることができた。
A pattern generator 104 for recording a hologram on the liquid crystal light valve 103 stores hologram pattern data created by a computer in advance. By doing this, it was possible to generate various patterns instantly.

第3図(a)は液晶ライトバルブ103の外観を示す模
式図である。この液晶ライトバルブは、以下の特徴を有
する。
FIG. 3(a) is a schematic diagram showing the appearance of the liquid crystal light valve 103. This liquid crystal light valve has the following features.

(1)各画素にポリシリコンTPTをアクティブ素子と
して付加することにより、画素間のクロストークをなく
している。
(1) Crosstalk between pixels is eliminated by adding polysilicon TPT to each pixel as an active element.

(2)ポリシリコンTPTの特徴をいかしたドライバ内
蔵型であり、寸法が小さくできている。
(2) It is a built-in driver type that takes advantage of the characteristics of polysilicon TPT, and is small in size.

(3)19X13鵬の表示領域302に水平方向320
、垂直方向220の画素をもつ。
(3) 19x13 display area 302 horizontally 320
, has 220 pixels in the vertical direction.

第3図(b)は液晶ライトバルブの画素構造を示す模式
図である。ここでは、各画素311が水平方向と垂直方
向のどちらにも等間隔で、かつ格子状に規則正しく並ん
でいる点が重要である。このような特徴を有する液晶ラ
イトバルブを用いることにより、所望の強度分布をもっ
た配線パターンを自由に発生させることが可能となった
FIG. 3(b) is a schematic diagram showing the pixel structure of a liquid crystal light valve. Here, it is important that the pixels 311 are arranged at regular intervals in both the horizontal and vertical directions and in a grid pattern. By using a liquid crystal light valve having such characteristics, it has become possible to freely generate a wiring pattern with a desired intensity distribution.

また本実施例の光学装置において機能する計算機ホログ
ラムは位相変調型のフーリエ変換ホログラムであって、
一つの画素に一つのフーリエ変換値(位相成分)が対応
している。
Further, the computer generated hologram functioning in the optical device of this embodiment is a phase modulation type Fourier transform hologram,
One Fourier transform value (phase component) corresponds to one pixel.

このような構成にすることにより、限られた画素数を有
効に利用して液晶ライトバルブに計算機ホログラムを記
録させることと、このホログラムからほぼ100パーセ
ントの光利用効率で配線パターンを再生することが可能
になった。
With this configuration, it is possible to record a computer-generated hologram on the liquid crystal light valve by effectively utilizing the limited number of pixels, and to reproduce a wiring pattern from this hologram with almost 100% light utilization efficiency. It's now possible.

第3図に示した液晶ライトバルブは、ECB(電界制御
複屈折)モードの液晶パネルと、このパネルに対してレ
ーザ光が入射する側に配置された1枚の偏光板とからな
る。液晶パネルにおける液晶分子の初期配向は、パネル
基板に対して一様に水平である。また偏光板の透過軸は
、パネル基板と液晶分子長軸方向が作る平面に平行であ
る。
The liquid crystal light valve shown in FIG. 3 consists of an ECB (electric field controlled birefringence) mode liquid crystal panel and one polarizing plate placed on the side of the panel into which laser light is incident. The initial orientation of liquid crystal molecules in a liquid crystal panel is uniformly horizontal to the panel substrate. Further, the transmission axis of the polarizing plate is parallel to the plane formed by the panel substrate and the long axis direction of the liquid crystal molecules.

TPT及びほかの回路素子は、遮光マスク312の下に
配置され、光照射による誤動作が生じないようにできて
いる。このような構造をとることにより、印加電圧に対
する液晶層の複屈折変化を有効に利用することが可能と
なり、レーザ光線束に対して良好な位相変調特性をえる
ことができた。
The TPT and other circuit elements are arranged under the light-shielding mask 312 to prevent malfunctions caused by light irradiation. By adopting such a structure, it became possible to effectively utilize the birefringence change of the liquid crystal layer with respect to the applied voltage, and it was possible to obtain good phase modulation characteristics for the laser beam flux.

第4図にECBモードの液晶ライトバルブから得られた
、位相変化と印加電圧の関係を示す。
FIG. 4 shows the relationship between phase change and applied voltage obtained from an ECB mode liquid crystal light valve.

第5図に配線パターンの例を示す。第5図(a)は入出
力端子501を、光書換材料502に記録された配線パ
ターン503で結ぶ基本形である。
FIG. 5 shows an example of a wiring pattern. FIG. 5(a) shows a basic form in which input/output terminals 501 are connected by a wiring pattern 503 recorded on an optical rewriting material 502.

第5図(b)のように複数の配線を同時に行うこともで
きる6第5図(C)は光回路における方向性結合器の例
である。第5図(d)のように一つの素子に光または電
気の回路511で結ばれた複数の光書換材料502があ
るときでも同時に配線することができる。
As shown in FIG. 5(b), a plurality of wirings can be performed simultaneously.6 FIG. 5(C) is an example of a directional coupler in an optical circuit. Even when there are a plurality of optical rewriting materials 502 connected to one element by optical or electric circuits 511 as shown in FIG. 5(d), wiring can be performed at the same time.

なお、ここでは光回路素子へのパターン書き込みや消去
に複数のレーザ光源を用いたが、変わりに波長可変レー
ザを使っても良い。
Note that although a plurality of laser light sources are used here for writing and erasing patterns on the optical circuit element, a variable wavelength laser may be used instead.

[発明の効果コ 以上述べたように本発明によれば、液晶ライトバルブに
記録された位相変調型計算機ホログラムの作用により、
コヒーレント光源の光利用効率が高い、書換可能な光結
合装置ができるという効果を有する。さらに波長可変レ
ーザを用いれば、配線ピッチの誤差修正が、波長を変え
るだけでできる。またホログラムを使うため、マスク面
のゴミやほこりによるパターンの断線やショートが起こ
りにくい。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, due to the action of the phase modulation computer generated hologram recorded on the liquid crystal light valve,
This has the effect of providing a rewritable optical coupling device with high light utilization efficiency of a coherent light source. Furthermore, if a wavelength tunable laser is used, errors in wiring pitch can be corrected simply by changing the wavelength. Additionally, since a hologram is used, it is less likely that the pattern will be disconnected or shorted due to dirt or dust on the mask surface.

本発明は以上の他、広く光スィッチや光情報処理等に応
用が可能である。
In addition to the above, the present invention can be widely applied to optical switches, optical information processing, etc.

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

第1図は、本発明の光結合装置の構成を示す斜視図。 第2図は、本発明の光結合装置の別の構成を示す斜視図
。 第3図(a)は、液晶ライトバルブの外観を示す平面図
。 第3図(b)は、液晶ライトバルブの画素構造を示す平
面図。 第4図は、液晶ライトバルブの位相変調特性を説明する
ための図。 第5図(a)〜(d)は、配線パターンの例を示す平面
図。 第6図は従来の光結合装置の構成を示す斜視図。 101  レーザ光源 102  コリメートレンズ 103  液晶ライトバルブ 104  パターンジェネレータ 105  レンズ 106  電気回路素子 107  レーザ光線束 108  配線パターン 109  受光部 201  レーザ光源 202  コリメートレンズ 203  ダイクロイックプリズム 204  レーザ光源 205  コリメートレンズ 206  レーザ光線束 207  レーザ光線束 208  光回路素子 301  液晶ライトバルブ 302  表示領域 311  画素 312  遮光マスク 501  入出力端子 502  光書換材料 503  配線パターン 511  回路 601  ランプ 603  液晶表示素子 607  インコヒーレント光 609  光書換材料 以  上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 鈴木喜三部(化1名)101シ−サ°
光淳 朱 1 図 第30(a) 箋30(シ) 印力O電圧 箪4図 第 6 図
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the optical coupling device of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing another configuration of the optical coupling device of the present invention. FIG. 3(a) is a plan view showing the appearance of the liquid crystal light valve. FIG. 3(b) is a plan view showing the pixel structure of the liquid crystal light valve. FIG. 4 is a diagram for explaining the phase modulation characteristics of a liquid crystal light valve. FIGS. 5(a) to 5(d) are plan views showing examples of wiring patterns. FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of a conventional optical coupling device. 101 Laser light source 102 Collimating lens 103 Liquid crystal light valve 104 Pattern generator 105 Lens 106 Electric circuit element 107 Laser beam bundle 108 Wiring pattern 109 Light receiving section 201 Laser light source 202 Collimating lens 203 Dichroic prism 204 Laser light source 205 Collimating lens 206 Laser beam bundle 207 Laser Light beam bundle 208 Optical circuit element 301 Liquid crystal light valve 302 Display area 311 Pixel 312 Light-shielding mask 501 Input/output terminal 502 Optical rewriting material 503 Wiring pattern 511 Circuit 601 Lamp 603 Liquid crystal display element 607 Incoherent light 609 Optical rewriting material Applicant Seiko Epson Corporation Agent Patent Attorney Kizobe Suzuki (1 person) 101 Cisa°
Mitsu Jun Shu 1 Figure 30 (a) Paper 30 (shi) Input O Voltage 4 Figure 6

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光書換可能材料を用いた光結合装置に関し、EC
B(電界制御複屈折)モードの液晶ライトバルブと、該
ライトバルブにホログラムパターンを記録するためのパ
ターンジェネレータと、光書換材料を使った複数の入出
力端子を有する素子と、ホログラム回折像を該光書換材
料上に再生するためのコヒーレント光源とからなること
をを特徴とする光結合装置。
(1) Regarding optical coupling devices using optically rewritable materials, EC
A B (field-controlled birefringence) mode liquid crystal light valve, a pattern generator for recording a hologram pattern on the light valve, an element having multiple input/output terminals using an optical rewriting material, and a hologram diffraction image recording device. An optical coupling device comprising: a coherent light source for reproducing onto an optical rewriting material.
(2)前記ECBモードの液晶ライトバルブはアクティ
ブマトリックス方式であることを特徴とする請求項1記
載の光結合装置。
(2) The optical coupling device according to claim 1, wherein the ECB mode liquid crystal light valve is of an active matrix type.
(3)前記光書換材料は局所的な屈折率の変化を利用す
ることを特徴とする請求項1または請求項2記載の光結
合装置。
(3) The optical coupling device according to claim 1 or 2, wherein the optical rewriting material utilizes a local change in refractive index.
(4)前記光書換材料は局所的な導電率の変化を利用す
ることを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3
記載の光結合装置。
(4) Claim 1, Claim 2, or Claim 3, wherein the optical rewriting material utilizes a local change in conductivity.
The optical coupling device described.
(5)前記コヒーレント光源は、異なる発振波長を有す
る少なくとも2つ以上のコヒーレント光源であることを
特徴とする請求項1、請求項2、請求項3または請求項
4記載の光結合装置。
(5) The optical coupling device according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the coherent light source is at least two coherent light sources having different oscillation wavelengths.
JP29124790A 1990-04-05 1990-10-29 Optical coupler Pending JPH04163521A (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29124790A JPH04163521A (en) 1990-10-29 1990-10-29 Optical coupler
EP91105263A EP0451681B1 (en) 1990-04-05 1991-04-03 Optical apparatus
DE69128103T DE69128103T2 (en) 1990-04-05 1991-04-03 Optical device
US08/359,713 US5497254A (en) 1990-04-05 1994-12-20 Optical apparatus including a liquid crystal modulator
US08/571,417 US5682214A (en) 1990-04-05 1995-12-13 Optical apparatus for controlling the wavefront of a coherent light

Applications Claiming Priority (1)

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