JP2000147577A - Acoustooptical deflector - Google Patents
Acoustooptical deflectorInfo
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、音響光学偏向器、
詳しくは、導波路に励振された表面弾性波によって導波
路を伝搬する光を偏向する音響光学偏向器に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an acousto-optic deflector,
More specifically, the present invention relates to an acousto-optic deflector that deflects light propagating in a waveguide by surface acoustic waves excited in the waveguide.
【0002】[0002]
【従来の技術と課題】一般に、レーザビームを光源とし
て使用する画像形成装置にあっては、レーザビームをポ
リゴンミラーと称する多面体ミラーの回転によって偏向
し、感光体上を走査する方式が採用されている。しか
し、近年では、走査速度の高速化が求められ、その対策
として導波路型の音響光学偏向器が種々開発されてい
る。2. Description of the Related Art Generally, in an image forming apparatus using a laser beam as a light source, a system is employed in which a laser beam is deflected by rotation of a polygon mirror called a polygon mirror to scan a photosensitive member. I have. However, in recent years, a higher scanning speed has been demanded, and various waveguide-type acousto-optical deflectors have been developed as a countermeasure.
【0003】この種の音響光学偏向器は、ガラス基板上
にZnO等の圧電性薄膜導波層を堆積した構造、LiN
bO3基板の表面にTiを拡散したり、基板表面でプロ
トン交換を行って導波層を形成した構造が知られてい
る。これらの導波層に表面弾性波(レーリー波)を励振
し、導波光(レーザビーム)と相互作用させる。光の偏
向は、導波光と弾性波がブラッグ条件を満たす角度で交
差するとき、導波光がブラッグ回折することで行われ
る。An acousto-optic deflector of this type has a structure in which a piezoelectric thin-film waveguide layer such as ZnO is deposited on a glass substrate.
A structure is known in which Ti is diffused on the surface of a bO 3 substrate or proton exchange is performed on the substrate surface to form a waveguide layer. A surface acoustic wave (Rayleigh wave) is excited in these waveguide layers, and interacts with guided light (laser beam). Light deflection is performed by Bragg diffraction of the guided light when the guided light and the elastic wave intersect at an angle satisfying the Bragg condition.
【0004】しかしながら、ガラス基板を用いた構造で
は、電気機械結合係数が小さく、電極に大きな電力を入
力する必要があり、効率が悪い。また、LiNbO3基
板を用いた構造では、電気機械結合係数は大きいが、導
波層を形成する工程が複雑であり、導波層自体に光損傷
(光を導波させることによる結晶の導波効率の低下)が
発生する等の問題点を有している。However, in the structure using the glass substrate, the electromechanical coupling coefficient is small, and it is necessary to input a large electric power to the electrodes, which is inefficient. Further, in the structure using the LiNbO 3 substrate, although the electromechanical coupling coefficient is large, the process of forming the waveguide layer is complicated, and the waveguide layer itself is damaged by light (wave propagation of the crystal by guiding light). (Decrease in efficiency).
【0005】そこで、本発明の目的は、電気機械結合係
数が大きいことは勿論、導波層を複雑な工程を必要とす
ることなく形成でき、光損傷等の不具合を生じることの
ない音響光学偏向器を提供することにある。Accordingly, an object of the present invention is to provide an acousto-optic deflection device that can form a waveguide layer without requiring a complicated process, as well as having a large electromechanical coupling coefficient, and does not cause problems such as optical damage. To provide equipment.
【0006】[0006]
【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る音響光学偏向器は、サファイア基板上
に圧電性薄膜導波層を形成すると共に、導波層に接して
櫛歯状電極を形成した。櫛歯状電極によって導波層にセ
ザワ波を励振し、導波層を伝搬する光を偏向する。セザ
ワ波とはレーリー波の高次モードに相当する表面弾性波
である。To achieve the above object, an acousto-optic deflector according to the present invention has a piezoelectric thin-film waveguide layer formed on a sapphire substrate and a comb tooth in contact with the waveguide layer. An electrode was formed. The comb-like electrode excites a Sezawa wave in the waveguide layer to deflect light propagating through the waveguide layer. A Sezawa wave is a surface acoustic wave corresponding to a higher-order mode of a Rayleigh wave.
【0007】本発明によれば、サファイア基板を用いて
セザワ波を発振させることで高い電気機械結合係数を得
ることができる。特に、R面及びC面サファイア基板を
用いると導波層を結晶性よく成膜させることができる。According to the present invention, a high electromechanical coupling coefficient can be obtained by oscillating a Sezawa wave using a sapphire substrate. In particular, when the R-plane and C-plane sapphire substrates are used, the waveguide layer can be formed with good crystallinity.
【0008】さらに、本発明に係る音響光学偏向器にあ
っては、導波層をZnO膜にて形成し、その膜厚hと表
面弾性波の波長λとの関係を、0.2<h/λ<0.4
の範囲内に設定することが好ましい。この設定条件の下
で、実験的にみて、セザワ波の電気機械結合係数が満足
すべき値をとり、ひいては光の偏向効率が向上する。Further, in the acousto-optic deflector according to the present invention, the waveguide layer is formed of a ZnO film, and the relationship between the film thickness h and the wavelength λ of the surface acoustic wave is defined as 0.2 <h. /Λ<0.4
Is preferably set within the range. Under these setting conditions, experimentally, the electromechanical coupling coefficient of the Sezawa wave takes a satisfactory value, and the light deflection efficiency is improved.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る音響光学偏向
器の実施形態について、添付図面を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an acousto-optic deflector according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0010】図1は、本発明の一実施形態である音響光
学偏向器を示し、R面サファイア基板1の表面にZnO
膜(圧電性薄膜導波層)5を設けたものである。さら
に、ZnO膜5上にIDT(inter−digital−transduc
er、櫛歯状電極)6及び光の入力/出力手段としてグレ
ーティング7,8を形成した。FIG. 1 shows an acousto-optic deflector according to an embodiment of the present invention.
A film (piezoelectric thin-film waveguide layer) 5 is provided. Further, an IDT (inter-digital-transducer) is formed on the ZnO film 5.
er, comb-shaped electrode) 6 and gratings 7, 8 as light input / output means.
【0011】導波層として機能するZnO膜5は、スパ
ッタリング法によって1.2μmの膜厚に堆積させた。
R面やC面のサファイア基板上には結晶性の良好なZn
O膜5を成膜することができる。IDT6は、膜厚10
00オングストロームのAl膜をZnO膜5上に蒸着し
た後、ステッパーによる露光とリフトオフ法によりパタ
ーニングしたもので、幅及び間隙が1.0μmの正規型
電極指を備えている。The ZnO film 5 functioning as a waveguide layer was deposited to a thickness of 1.2 μm by a sputtering method.
Zn with good crystallinity is placed on the R-plane or C-plane sapphire substrate.
An O film 5 can be formed. IDT6 has a film thickness of 10
A normal electrode finger having a width and a gap of 1.0 μm is provided by depositing a 00 Å Al film on the ZnO film 5 and then patterning the film by exposure with a stepper and a lift-off method.
【0012】この音響光学偏向器に対しては、半導体レ
ーザを光源とする図示しない光源ユニットからレーザビ
ームLBが入射される。このレーザビームLBはグレー
ティング7からZnO膜5に入力されて伝搬する。この
とき、IDT6には電源10から高周波信号が印加さ
れ、ZnO膜5に導波光に対して略直交方向に伝搬する
表面弾性波(セザワ波)SAが励振される。この弾性波
との相互作用で導波光(レーザビームLB)が偏向さ
れ、グレーティング8から外部に出射する。A laser beam LB is incident on the acousto-optic deflector from a light source unit (not shown) using a semiconductor laser as a light source. This laser beam LB is input from the grating 7 to the ZnO film 5 and propagates. At this time, a high-frequency signal is applied to the IDT 6 from the power supply 10, and a surface acoustic wave (Sezawa wave) SA that propagates in the ZnO film 5 in a direction substantially orthogonal to the guided light is excited. The guided light (laser beam LB) is deflected by the interaction with the elastic wave and exits from the grating 8 to the outside.
【0013】ところで、前記IDT6で励振される表面
弾性波の波長λは、電極指幅の4倍になるので4.0μ
mであり、ZnO膜5の膜厚hは、h/λ=0.3とな
るよう構成されている。このような構成によってZnO
膜5にセザワ波を励振できる。励振効率である電気機械
結合係数K2は、h/λに依存し、図2に示すようにh
/λ=0.3で最大値となる。図2においては、セザワ
波の特性と共にレーリー波の特性を比較のために示して
いる。Incidentally, the wavelength λ of the surface acoustic wave excited by the IDT 6 is four times the electrode finger width, and is therefore 4.0 μm.
m, and the thickness h of the ZnO film 5 is configured to be h / λ = 0.3. With such a configuration, ZnO
A Sezawa wave can be excited in the film 5. The electromechanical coupling coefficient K 2 , which is the excitation efficiency, depends on h / λ, and as shown in FIG.
The maximum value is obtained when /λ=0.3. FIG. 2 shows the characteristics of the Rayleigh wave together with the characteristics of the Sezawa wave for comparison.
【0014】本偏向器における電気機械結合係数は、ガ
ラス基板を用いてレーリー波を利用する場合に比べて非
常に大きな値となり、LiNbO3基板を用いた場合に
比べて略同等の値である。導波層の作製の容易性や光損
傷等の問題が発生しない点から、サファイア基板を用い
た方が有利であり、電気機械結合係数が大きく、低コス
トで耐久性が高い偏向器を実現できる。The electromechanical coupling coefficient of the deflector is very large as compared with the case where a Rayleigh wave is used using a glass substrate, and is substantially equal to the case where a LiNbO 3 substrate is used. The use of a sapphire substrate is advantageous in that it does not cause problems such as easy fabrication of the waveguide layer and optical damage, and can realize a low-cost and highly durable deflector having a large electromechanical coupling coefficient. .
【0015】また、図2に示されているように、セザワ
波を利用する場合、電気機械結合係数K2として約4%
を確保することが好ましく、この場合、h/λは0.2
〜0.4の範囲内に設定すればよい。As shown in FIG. 2, when the Sezawa wave is used, the electromechanical coupling coefficient K 2 is about 4%.
, Where h / λ is 0.2
What is necessary is just to set in the range of -0.4.
【0016】なお、本発明に係る音響光学偏向器は前記
実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で
種々に変更することができる。特に、櫛歯状電極に関し
ては、基板と導波層との界面に形成してもよく、チャー
プ型あるいはチャープチルト型であってもよい。光の入
力/出力手段としては、グレーティング以外に、プリズ
ム等の結合手段を用いてもよい。The acousto-optic deflector according to the present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified within the scope of the invention. In particular, the comb-shaped electrode may be formed at the interface between the substrate and the waveguide layer, and may be a chirp type or a chirp tilt type. As a light input / output unit, a coupling unit such as a prism may be used in addition to the grating.
【図1】本発明に係る音響光学偏向器を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing an acousto-optic deflector according to the present invention.
【図2】前記音響光学偏向器における電気機械結合係数
を示すグラフ。FIG. 2 is a graph showing an electromechanical coupling coefficient in the acousto-optic deflector.
1…サファイア基板 5…ZnO膜(圧電性薄膜導波層) 6…櫛歯状電極 7,8…グレーティング LB…レーザビーム SA…セザワ波 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sapphire substrate 5 ... ZnO film (piezoelectric thin film waveguide layer) 6 ... Comb-shaped electrode 7, 8 ... Grating LB ... Laser beam SA ... Sezawa wave
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 皆方 誠 静岡県浜松市広沢一丁目22番6号 合同宿 舎5−52 (72)発明者 門田 道雄 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 岩本 剛志 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 Fターム(参考) 2K002 AA06 AB06 AB07 AB08 BA12 CA02 CA22 DA05 EB07 HA10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Makoto Minakata 1-222-6 Hirosawa, Hamamatsu-shi, Shizuoka Prefecture Joint lodging 5-52 (72) Inventor Michio Kadota 2-26-10 Tenjin, Nagaokakyo-shi, Kyoto Inside of Murata Manufacturing Co., Ltd. (72) Inventor Takeshi Iwamoto 2-13-13 Azuchicho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka F-term in Osaka International Building Minolta Co., Ltd. 2K002 AA06 AB06 AB07 AB08 BA12 CA02 CA22 DA05 EB07 HA10
Claims (4)
し、導波層を伝搬する光を偏向すること、 を特徴とする音響光学偏向器。1. A sapphire substrate, a piezoelectric thin-film waveguide layer formed on the substrate, and a comb-shaped electrode formed in contact with the waveguide layer. An acousto-optic deflector that excites a Sezawa wave in the wave layer and deflects light propagating in the waveguide layer.
hと表面弾性波の波長λとの関係が、0.2<h/λ<
0.4の範囲内に設定されていることを特徴とする請求
項1記載の音響光学偏向器。2. The method according to claim 1, wherein the waveguide layer is a ZnO film, and the relationship between the film thickness h and the wavelength λ of the surface acoustic wave is 0.2 <h / λ <.
2. The acousto-optic deflector according to claim 1, wherein the value is set within a range of 0.4.
とを特徴とする請求項1又は請求項2記載の音響光学偏
向器。3. The acousto-optic deflector according to claim 1, wherein said substrate is an R-plane sapphire substrate.
とを特徴とする請求項1又は請求項2記載の音響光学偏
向器。4. The acousto-optic deflector according to claim 1, wherein said substrate is a C-plane sapphire substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10316368A JP2000147577A (en) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | Acoustooptical deflector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10316368A JP2000147577A (en) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | Acoustooptical deflector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000147577A true JP2000147577A (en) | 2000-05-26 |
Family
ID=18076328
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10316368A Pending JP2000147577A (en) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | Acoustooptical deflector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000147577A (en) |
-
1998
- 1998-11-06 JP JP10316368A patent/JP2000147577A/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20050613 |