JP2003315756A - Spatial light modulator - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気光学効果を利
用して入射光を空間的に変調する空間光変調器およびそ
の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spatial light modulator for spatially modulating incident light by utilizing a magneto-optical effect and a method for manufacturing the spatial light modulator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】入射光を空間的に変調する空間光変調器
は、光学的な情報処理やコンピュータ合成ホログラム等
の分野において用いられている。2. Description of the Related Art Spatial light modulators that spatially modulate incident light are used in fields such as optical information processing and computer-generated holograms.
【０００３】従来の空間光変調器としては、液晶を用い
たものや、マイクロミラーデバイスを用いたものがあ
る。Conventional spatial light modulators include those using liquid crystals and those using micromirror devices.
【０００４】上述の光学的な情報処理やコンピュータ合
成ホログラム等の分野では、大量の情報を高速で処理す
る必要があることから、空間光変調器としては動作速度
が大きいことが望まれる。In the fields of optical information processing and computer-generated holograms described above, it is necessary to process a large amount of information at high speed, so it is desirable that the spatial light modulator has a high operation speed.
【０００５】しかしながら、液晶を用いた空間光変調器
では、動作速度が小さいという問題点がある。例えば、
液晶の中では動作速度の大きい強誘電性液晶を用いた空
間光変調器であっても、応答時間はマイクロ秒のオーダ
ーである。However, the spatial light modulator using liquid crystal has a problem that the operation speed is low. For example,
Even in a spatial light modulator using a ferroelectric liquid crystal, which has a high operation speed among liquid crystals, the response time is on the order of microseconds.
【０００６】マイクロミラーデバイスを用いた空間光変
調器では、比較的、高速の動作が可能である。しかしな
がら、この空間光変調器は、高度な半導体製造プロセス
によって製造される、構造が複雑なマイクロマシーンで
あるため、製造コストが高いと共に、機械的な駆動部分
を有するので信頼性の面で問題が残る。A spatial light modulator using a micromirror device can operate at a relatively high speed. However, since this spatial light modulator is a micromachine manufactured by an advanced semiconductor manufacturing process and having a complicated structure, the manufacturing cost is high, and a mechanical driving part is included, which causes a problem in reliability. Remain.
【０００７】ところで、例えば、特許文献１〜６には、
磁気光学効果を利用して入射光を空間的に変調する空間
光変調器が記載されている。以下、このような空間光変
調器を、光磁気空間光変調器と呼ぶ。この光磁気空間光
変調器は、それぞれ光磁気材料よりなり、独立に磁化の
方向を選択可能な複数の画素を有している。光磁気空間
光変調器では、ファラデー効果によって、各画素におけ
る磁化の方向に応じて、各画素を通過する光の偏光方向
が互いに反対方向に所定角度ずつ回転される。従って、
光磁気空間光変調器では、各画素における磁化の方向を
任意に選択することにより、空間的に変調された光を生
成することができる。By the way, for example, in Patent Documents 1 to 6,
A spatial light modulator is described which spatially modulates incident light by utilizing the magneto-optical effect. Hereinafter, such a spatial light modulator will be referred to as a magneto-optical spatial light modulator. This magneto-optical spatial light modulator is made of a magneto-optical material, and has a plurality of pixels whose magnetization directions can be independently selected. In the magneto-optical spatial light modulator, due to the Faraday effect, the polarization directions of light passing through each pixel are rotated by a predetermined angle in mutually opposite directions according to the direction of magnetization in each pixel. Therefore,
The magneto-optical spatial light modulator can generate spatially modulated light by arbitrarily selecting the direction of magnetization in each pixel.
【０００８】光磁気空間光変調器では、各画素における
磁化の方向の反転速度が大きいので、画素単位では、液
晶を用いた空間光変調器に比べて動作速度を大きくする
ことができる。In the magneto-optical spatial light modulator, since the reversal speed of the magnetization direction in each pixel is high, the operation speed can be increased in pixel units as compared with the spatial light modulator using liquid crystal.
【０００９】ところで、特許文献１〜５に示された従来
の光磁気空間光変調器では、各画素の位置で交差するよ
うに格子状に２種類の導体を設け、任意の画素における
磁化の方向を反転させる際には、その画素が配置された
位置で交差する２本の導体に通電することによって、そ
の画素における磁化の方向を反転させるための磁界を発
生させるようにしていた。By the way, in the conventional magneto-optical spatial light modulators disclosed in Patent Documents 1 to 5, two types of conductors are provided in a grid pattern so as to intersect at the position of each pixel, and the direction of magnetization in an arbitrary pixel. In reversing, the two conductors intersecting at the position where the pixel is arranged are energized to generate a magnetic field for reversing the magnetization direction in the pixel.
【００１０】特許文献６に示された従来の光磁気空間光
変調器は、一軸磁気異方性を有する透明磁性膜と、この
透明磁性膜に応力を与えるように近接して配置された透
明電歪性誘電体膜と、この透明電歪性誘電体膜を挟み且
つ互いに交差するように配置されたＸ列透明電極および
Ｙ列透明電極とを備えている。この光磁気空間光変調器
では、Ｘ列透明電極およびＹ列透明電極によって透明電
歪性誘電体膜に電圧を印加することによって、透明電歪
性誘電体膜における各画素に対応する部分にひずみを生
じさせる。このひずみによって、透明磁性膜の各画素に
相当する部分に応力が与えられる。そして、この応力に
よって、透明磁性膜の各画素に相当する部分における磁
化の方向が制御される。In the conventional magneto-optical spatial light modulator disclosed in Patent Document 6, a transparent magnetic film having uniaxial magnetic anisotropy and a transparent electro-optical device arranged in proximity so as to apply stress to the transparent magnetic film. It comprises a strainable dielectric film and X-row transparent electrodes and Y-row transparent electrodes which are arranged so as to sandwich the transparent electrostrictive dielectric film and intersect each other. In this magneto-optical spatial light modulator, a voltage is applied to the transparent electrostrictive dielectric film by the X-row transparent electrodes and the Y-row transparent electrodes, thereby distorting the portion corresponding to each pixel in the transparent electrostrictive dielectric film. Cause Due to this strain, stress is applied to the portion of the transparent magnetic film corresponding to each pixel. The stress controls the direction of magnetization in the portion of the transparent magnetic film corresponding to each pixel.
【００１１】[0011]
【特許文献１】米国特許第４，５８４，２３７号明細書[Patent Document 1] US Pat. No. 4,584,237
【特許文献２】米国特許第５，２４１，４２１号明細書[Patent Document 2] US Pat. No. 5,241,421
【特許文献３】米国特許第５，２５５，１１９号明細書[Patent Document 3] US Pat. No. 5,255,119
【特許文献４】米国特許第５，３８６，３１３号明細書[Patent Document 4] US Pat. No. 5,386,313
【特許文献５】米国特許第５，４７３，４６６号明細書[Patent Document 5] US Pat. No. 5,473,466
【特許文献６】特開平３−２０４６１５号公報[Patent Document 6] Japanese Patent Laid-Open No. 3-204615
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】特許文献１〜５に示さ
れた光磁気空間光変調器では、画素における磁化の方向
を反転させるために大きな磁界が必要であり、そのため
大きな駆動電流が必要であった。そのため、従来の光磁
気空間光変調器では、消費電力が大きくなると共に、発
熱量が大きくなるという問題点があった。In the magneto-optical spatial light modulators disclosed in Patent Documents 1 to 5, a large magnetic field is required to reverse the direction of magnetization in the pixel, and thus a large drive current is required. there were. Therefore, the conventional magneto-optical spatial light modulator has a problem that the power consumption increases and the amount of heat generation increases.
【００１３】これに対し、特許文献６に示された光磁気
空間光変調器によれば、電圧によって画素における磁化
の方向を制御するため、消費電力および発熱を低減する
ことができる。しかしながら、この光磁気空間光変調器
では、透明電歪性誘電体膜において、１つの画素に対応
する部分におけるひずみが他の部分に影響を与えたり、
１つの画素に対応する部分におけるひずみが他の部分に
よって抑制されたりする。そのため、この光磁気空間光
変調器では、その動作のために比較的大きな電圧が必要
になるという問題点があった。On the other hand, according to the magneto-optical spatial light modulator disclosed in Patent Document 6, since the direction of magnetization in the pixel is controlled by the voltage, power consumption and heat generation can be reduced. However, in this magneto-optical spatial light modulator, in the transparent electrostrictive dielectric film, distortion in a portion corresponding to one pixel affects other portions,
The distortion in the portion corresponding to one pixel may be suppressed by the other portion. Therefore, this magneto-optical spatial light modulator has a problem that a relatively large voltage is required for its operation.
【００１４】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、磁気光学効果を利用して入射光を空
間的に変調する空間光変調器であって、消費電力および
発熱を低減できると共に、動作に必要な電圧を小さくす
ることができるようにした空間光変調器、およびその製
造方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is a spatial light modulator that spatially modulates incident light by utilizing a magneto-optical effect, and reduces power consumption and heat generation. Another object of the present invention is to provide a spatial light modulator capable of reducing the voltage required for operation and a manufacturing method thereof.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明の空間光変調器
は、光磁気材料よりなり、それぞれ独立に磁化の方向が
設定され、磁気光学効果により、入射する光に対して磁
化の方向に応じた偏光方向の回転を与える複数の画素を
含む磁性層と、圧電材料よりなり、自らがひずむことに
よって磁性層の各画素に応力を与えるための圧電層と、
圧電層を挟み且つ各画素に対応した位置で交差するよう
に配置され、所定の電圧が印加されることによって、圧
電層における各画素に対応した部分に対して、電気ひず
み効果によるひずみを発生させるための電界を与える複
数の第１の導体層および複数の第２の導体層とを備え、
圧電層は、各画素に対応した各部分毎に分割され、磁性
層の各画素は、圧電層の各部分によって与えられた応力
の方向に応じて磁化の方向が設定されるものである。The spatial light modulator of the present invention is made of a magneto-optical material, and the directions of magnetization are set independently of each other. The magneto-optical effect allows the incident light to be adjusted depending on the direction of magnetization. A magnetic layer including a plurality of pixels that impart rotation in the polarization direction, and a piezoelectric layer that is made of a piezoelectric material and that applies stress to each pixel of the magnetic layer when it is distorted by itself.
The piezoelectric layers are arranged so as to sandwich each other and intersect at positions corresponding to each pixel, and a predetermined voltage is applied to generate a strain due to an electrostriction effect on a portion corresponding to each pixel in the piezoelectric layer. A plurality of first conductor layers and a plurality of second conductor layers that provide an electric field for
The piezoelectric layer is divided into each part corresponding to each pixel, and each pixel of the magnetic layer has its magnetization direction set according to the direction of the stress applied by each part of the piezoelectric layer.
【００１６】本発明の空間光変調器では、第１の導体層
および第２の導体層にそれぞれ所定の電圧が印加される
ことによって、圧電層における各画素に対応した各部分
に電界が与えられ、この電界によって、圧電層の各部分
に、電気ひずみ効果によるひずみが発生する。圧電層の
各部分のひずみは、磁性層の各画素に応力を与える。磁
性層の各画素では、圧電層の各部分によって与えられた
応力の方向に応じて磁化の方向が設定される。この空間
光変調器では、入射光に対して各画素における磁化の方
向に応じた偏光方向の回転が与えられて、入射光が空間
的に変調される。In the spatial light modulator of the present invention, an electric field is applied to each portion of the piezoelectric layer corresponding to each pixel by applying a predetermined voltage to each of the first conductor layer and the second conductor layer. The electric field causes strain due to the electrostrictive effect in each part of the piezoelectric layer. The strain of each portion of the piezoelectric layer gives a stress to each pixel of the magnetic layer. In each pixel of the magnetic layer, the direction of magnetization is set according to the direction of stress applied by each portion of the piezoelectric layer. In this spatial light modulator, the incident light is rotated in the polarization direction according to the direction of magnetization in each pixel, and the incident light is spatially modulated.
【００１７】本発明の空間光変調器において、磁性層
は、一方の面と、他方の面と、一方の面から、一方の面
と他方の面との間の所定の位置まで形成され、各画素の
領域を規定する溝とを有していてもよい。In the spatial light modulator of the present invention, the magnetic layer is formed from one surface, the other surface, and one surface to a predetermined position between the one surface and the other surface. It may have a groove that defines a pixel region.
【００１８】また、本発明の空間光変調器において、磁
性層は、平坦な２つの面を有していてもよい。この場
合、空間光変調器は、更に、それぞれ磁性層の一方の面
に対向すると共に各画素に対応した位置に配置され、磁
性層内に応力を発生させることによって各画素の領域を
規定する複数の画素規定層を備えていてもよい。In the spatial light modulator of the present invention, the magnetic layer may have two flat surfaces. In this case, the spatial light modulator is further arranged so as to face one surface of the magnetic layer and at a position corresponding to each pixel, and to generate stress in the magnetic layer to define a region of each pixel. The pixel defining layer may be provided.
【００１９】また、本発明の空間光変調器は、更に、各
画素における磁化の方向を変化させるために用いられる
バイアス磁界を磁性層に印加するバイアス磁界印加手段
を備えていてもよい。Further, the spatial light modulator of the present invention may further comprise a bias magnetic field applying means for applying to the magnetic layer a bias magnetic field used to change the direction of magnetization in each pixel.
【００２０】本発明の空間光変調器の製造方法は、上記
の本発明の空間光変調器を製造する方法であって、磁性
層、圧電層、第１の導体層および第２の導体層を形成す
る各工程を備え、磁性層を形成する工程は、平坦な２つ
の面を有し、磁性層となる膜を形成する工程と、金属材
料によって、上記膜の一方の面に対向すると共に各画素
に対応した位置に配置されるように、複数の画素規定層
を形成する工程と、上記膜および画素規定層を熱処理す
ることによって、膜中に画素を形成する工程とを含むも
のである。A method of manufacturing the spatial light modulator of the present invention is a method of manufacturing the above spatial light modulator of the present invention, which comprises a magnetic layer, a piezoelectric layer, a first conductor layer and a second conductor layer. The step of forming a magnetic layer comprises the steps of forming a film having two flat surfaces and forming a magnetic layer, and a step of forming a magnetic layer facing one surface of the film with a metal material. The method includes a step of forming a plurality of pixel defining layers so as to be arranged at positions corresponding to the pixels, and a step of forming pixels in the film by heat-treating the film and the pixel defining layer.
【００２１】本発明の空間光変調器の製造方法におい
て、画素規定層を残して空間光変調器を製造してもよ
い。In the method of manufacturing a spatial light modulator of the present invention, the spatial light modulator may be manufactured while leaving the pixel defining layer.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］まず、図１ないし図４を参照し
て、本発明の第１の実施の形態に係る空間光変調器の構
成について説明する。図１は本実施の形態に係る空間光
変調器の一部を示す平面図である。図２は図１のＡ−Ａ
線断面図である。図３は本実施の形態に係る空間光変調
器の使用方法を概念的に示す斜視図である。図４は本実
施の形態に係る空間光変調器とその周辺回路を示す説明
図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. [First Embodiment] First, the configuration of a spatial light modulator according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view showing a part of the spatial light modulator according to the present embodiment. FIG. 2 is A-A of FIG.
It is a line sectional view. FIG. 3 is a perspective view conceptually showing how to use the spatial light modulator according to the present embodiment. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the spatial light modulator and its peripheral circuits according to the present embodiment.
【００２３】図３に示したように、本実施の形態に係る
空間光変調器１は、素子部２と、この素子部２の周囲に
配置されたバイアス磁界印加用コイル３とを備えてい
る。素子部２は板状をなし、一方の面が光の入出射面２
ａになっている。バイアス磁界印加用コイル３は、そこ
に電流が流されることにより、入出射面２ａに対して垂
直な方向のバイアス磁界を発生し、このバイアス磁界を
素子部２に印加する。素子部２に入射した光は、素子部
２によって空間的に変調されて出射される。素子部２か
ら出射された光は、図４に示したように、検光子２０を
通過させた後に利用してもよい。As shown in FIG. 3, the spatial light modulator 1 according to the present embodiment comprises an element section 2 and a bias magnetic field applying coil 3 arranged around the element section 2. . The element portion 2 has a plate shape, and one surface is a light incident / emission surface 2
It is a. The bias magnetic field applying coil 3 generates a bias magnetic field in a direction perpendicular to the incident / exiting surface 2a by applying a current therethrough, and applies this bias magnetic field to the element unit 2. The light incident on the element unit 2 is spatially modulated by the element unit 2 and emitted. The light emitted from the element unit 2 may be used after passing through the analyzer 20, as shown in FIG.
【００２４】図１および図２に示したように、素子部２
は、基板１０と、この基板１０の上に形成された磁性層
１１とを備えている。磁性層１１は、光磁気材料よりな
り、それぞれ独立に磁化の方向が設定され、磁気光学効
果により、入射する光に対して磁化の方向に応じた偏光
方向の回転を与える複数の画素１１ａを含んでいる。画
素１１ａの平面形状は例えば矩形である。磁性層１１
は、各画素１１ａ毎に分割されている。隣接する画素１
１ａの間には、各画素１１ａの領域を規定する溝１１ｂ
が形成され、この溝１１ｂ内には絶縁層１２が配置され
ている。磁性層１１および絶縁層１２の上面は平坦化さ
れている。バイアス磁界印加用コイル３は、各画素１１
ａにおける磁化の方向を変化させるために用いられるバ
イアス磁界を磁性層１１に印加する。As shown in FIGS. 1 and 2, the element portion 2
Includes a substrate 10 and a magnetic layer 11 formed on the substrate 10. The magnetic layer 11 is made of a magneto-optical material and has a plurality of pixels 11a whose magnetization directions are set independently of each other and which causes the incident light to rotate in a polarization direction according to the magnetization direction by a magneto-optical effect. I'm out. The planar shape of the pixel 11a is, for example, a rectangle. Magnetic layer 11
Are divided for each pixel 11a. Adjacent pixel 1
Between 1a, a groove 11b that defines the area of each pixel 11a is formed.
Is formed, and the insulating layer 12 is disposed in the groove 11b. The top surfaces of the magnetic layer 11 and the insulating layer 12 are flattened. The bias magnetic field applying coil 3 is provided for each pixel 11
A bias magnetic field used to change the direction of magnetization in a is applied to the magnetic layer 11.
【００２５】素子部２は、更に、磁性層１１および絶縁
層１２の上に形成され、同一の方向（以下、Ｘ方向と言
う。）に延び、一定の周期で配列された複数の第１の導
体層１３と、圧電材料よりなり、複数の導体層１３の上
に形成された圧電層１４と、この圧電層１４の上に形成
され、Ｘ方向と直交する方向（以下、Ｙ方向と言う。）
に延び、一定の周期で配列された複数の第２の導体層１
５とを備えている。なお、図１では圧電層１４の図示を
省略している。The element portion 2 is further formed on the magnetic layer 11 and the insulating layer 12, extends in the same direction (hereinafter, referred to as X direction), and has a plurality of first portions arranged at a constant cycle. The conductor layer 13, a piezoelectric layer 14 made of a piezoelectric material and formed on the plurality of conductor layers 13, and a direction formed on the piezoelectric layer 14 and orthogonal to the X direction (hereinafter referred to as the Y direction). )
A plurality of second conductor layers 1 that extend in the same direction and are arranged at a constant period.
5 and. The piezoelectric layer 14 is not shown in FIG.
【００２６】圧電層１４は、磁性層１１の各画素１１ａ
に対応した各部分毎に分割されている。この圧電層１４
の各部分の間には絶縁層１６が配置されている。圧電層
１４および絶縁層１６の上面は平坦化されている。The piezoelectric layer 14 is used for each pixel 11a of the magnetic layer 11.
Is divided for each part corresponding to. This piezoelectric layer 14
The insulating layer 16 is disposed between the respective parts. The upper surfaces of the piezoelectric layer 14 and the insulating layer 16 are flattened.
【００２７】複数の導体層１３と複数の導体層１５は、
圧電層１４を挟み且つ各画素１１ａに対応した位置で交
差するように配置されている。また、複数の導体層１３
と複数の導体層１５は、所定の電圧が印加されることに
よって、圧電層１４における各画素１１ａに対応した各
部分に対して、電気ひずみ効果によるひずみを発生させ
るための電界を与えるようになっている。磁性層１１の
各画素１１ａは、導体層１３を介して、圧電層１４にお
ける各画素１１ａに対応した各部分に対して機械的に結
合されている。The plurality of conductor layers 13 and the plurality of conductor layers 15 are
The piezoelectric layer 14 is arranged so as to sandwich the piezoelectric layer 14 and intersect at a position corresponding to each pixel 11a. In addition, the plurality of conductor layers 13
By applying a predetermined voltage, the plurality of conductor layers 15 give an electric field for generating a strain due to the electrostrictive effect to each portion of the piezoelectric layer 14 corresponding to each pixel 11a. ing. Each pixel 11 a of the magnetic layer 11 is mechanically coupled to each portion of the piezoelectric layer 14 corresponding to each pixel 11 a via the conductor layer 13.
【００２８】基板１０は、例えばガドリニウムガリウム
ガーネット（ＧＧＧ）によって形成されている。磁性層
１１は、例えば磁性ガーネット薄膜によって形成されて
いる。磁性層１１の材料としては、希土類鉄ガーネット
やビスマス置換希土類鉄ガーネット等が用いられる。磁
性層１１の形成方法としては、液相エピタキシャル成長
法（ＬＰＥ法）またはスパッタ法によって単結晶の磁性
ガーネット薄膜を形成する方法がある。磁性層１１にお
ける溝１１ｂは例えばエッチングによって形成される。
絶縁層１２は、ＳｉＯ２等の絶縁材料によって形成され
ている。The substrate 10 is formed of, for example, gadolinium gallium garnet (GGG). The magnetic layer 11 is formed of, for example, a magnetic garnet thin film. As the material of the magnetic layer 11, rare earth iron garnet, bismuth-substituted rare earth iron garnet, or the like is used. As a method of forming the magnetic layer 11, there is a method of forming a single crystal magnetic garnet thin film by a liquid phase epitaxial growth method (LPE method) or a sputtering method. The groove 11b in the magnetic layer 11 is formed by etching, for example.
The insulating layer 12 is made of an insulating material such as SiO 2 .
【００２９】第１の導体層１３は、例えば、磁性層１１
および絶縁層１２の上に形成された第１層１３ａと、こ
の第１層１３ａの上に形成された第２層１３ｂとで構成
されている。第１層１３ａは例えばＴｉによって形成さ
れ、第２層１３ｂは例えばＰｔによって形成される。第
２の導体層１５は例えばＡｌによって形成されている。The first conductor layer 13 is, for example, the magnetic layer 11.
And a first layer 13a formed on the insulating layer 12 and a second layer 13b formed on the first layer 13a. The first layer 13a is formed of, for example, Ti, and the second layer 13b is formed of, for example, Pt. The second conductor layer 15 is made of, for example, Al.
【００３０】圧電層１４は、例えばチタン酸ジルコン酸
鉛（以下、ＰＺＴと記す。)によって形成されている。
また、圧電層１４は、例えばゾル−ゲル法によって形成
される。Ｐｔよりなる第２層１３ｂの上にＰＺＴ膜を形
成することにより、（１１１）面を有するように配向さ
れたＰＺＴ膜よりなる圧電層１４を形成することができ
る。このようにして形成された圧電層１４は大きな圧電
効果を発揮する。The piezoelectric layer 14 is formed of, for example, lead zirconate titanate (hereinafter referred to as PZT).
The piezoelectric layer 14 is formed by, for example, the sol-gel method. By forming the PZT film on the second layer 13b made of Pt, the piezoelectric layer 14 made of the PZT film oriented so as to have the (111) plane can be formed. The piezoelectric layer 14 thus formed exhibits a large piezoelectric effect.
【００３１】素子部２において、基板１０の下面が光Ｌ
の入出射面２ａになっている。光Ｌはこの入出射面２ａ
から基板１０に入射し、基板１０および磁性層１１を通
過し、第１の導体層１３で反射され、再度、磁性層１１
および基板１０を通過して、入出射面２ａから出射され
るようになっている。基板１０および磁性層１１は、空
間光変調器１によって変調する光Ｌに対して透光性を有
している。In the element part 2, the lower surface of the substrate 10 is light L.
Is the entrance / exit surface 2a. The light L passes through this entrance / exit surface 2a.
Is incident on the substrate 10, passes through the substrate 10 and the magnetic layer 11, is reflected by the first conductor layer 13, and is again reflected by the magnetic layer 11.
The light then passes through the substrate 10 and is emitted from the incident / emission surface 2a. The substrate 10 and the magnetic layer 11 are transparent to the light L modulated by the spatial light modulator 1.
【００３２】次に、図４を参照して、本実施の形態に係
る空間光変調器１の駆動手段について説明する。図４に
示したように、素子部２の複数の導体層１３は駆動部３
１に接続され、複数の導体層１５は駆動部３２に接続さ
れる。また、バイアス磁界印加用コイル３は駆動部３３
に接続される。駆動部３１，３２，３３は制御部３４に
よって制御されるようになっている。駆動部３１，３２
は、制御部３４の制御の下で、それぞれ導体層１３，１
５に所定の電圧を印加するようになっている。駆動部３
１は、複数の導体層１３にそれぞれ所定の電圧を印加す
るための複数の駆動回路を含んでいる。同様に、駆動部
３２は、複数の導体層１５にそれぞれ所定の電圧を印加
するための複数の駆動回路を含んでいる。また、駆動部
３３は、コイル３に正または負の任意の電流を流すよう
になっている。Next, the driving means of the spatial light modulator 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the plurality of conductor layers 13 of the element unit 2 are connected to the driving unit 3
1 and the plurality of conductor layers 15 are connected to the drive unit 32. Further, the bias magnetic field applying coil 3 includes a drive unit 33.
Connected to. The drive units 31, 32 and 33 are controlled by the control unit 34. Drive unit 31, 32
Under the control of the control unit 34, the conductor layers 13 and 1 are
A predetermined voltage is applied to 5. Drive unit 3
1 includes a plurality of drive circuits for applying a predetermined voltage to the plurality of conductor layers 13, respectively. Similarly, the drive unit 32 includes a plurality of drive circuits for applying a predetermined voltage to the plurality of conductor layers 15, respectively. Further, the drive unit 33 is adapted to flow an arbitrary positive or negative current through the coil 3.
【００３３】次に、図５および図６を参照して、本実施
の形態に係る空間光変調器１の作用について説明する。
以下の説明では、一例として、圧電層１４は、上向きの
電界が与えられると厚み方向に収縮するようにひずみ、
下向きの電界が与えられると厚み方向に伸張するように
ひずむものとする。また、磁性層１１の各画素１１ａ
は、厚み方向に伸張する方向の応力が与えられると自発
磁化の方向が上向きとなり、厚み方向に圧縮する方向の
応力が与えられると自発磁化の方向が下向きとなるもの
とする。Next, the operation of the spatial light modulator 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
In the following description, as an example, the piezoelectric layer 14 is strained so as to contract in the thickness direction when an upward electric field is applied,
It shall be distorted so as to expand in the thickness direction when a downward electric field is applied. In addition, each pixel 11a of the magnetic layer 11
When the stress in the direction of stretching in the thickness direction is applied, the direction of spontaneous magnetization is upward, and when the stress in the direction of compressing in the thickness direction is applied, the direction of spontaneous magnetization is downward.
【００３４】まず、図５を参照して、全ての画素１１ａ
における磁化の方向を同じ方向に揃える方法について説
明する。ここでは、図５に示したように、全ての画素１
１ａにおける磁化Ｍの方向を上向きに揃えるものとして
説明する。この場合には、圧電層１４における各画素１
１ａに対応した各部分に上向きの電界Ｅが与えられるよ
うに、例えば、導体層１３に所定の正の値の電圧を印加
し、導体層１５に０Ｖを印加する。これにより、圧電層
１４における各画素１１ａに対応した各部分は、厚み方
向に収縮するようにひずむ。この圧電層１４の各部分の
ひずみは、磁性層１１の各画素１１ａに、伸張する方向
の応力を与える。これにより、全ての画素１１ａにおい
て、自発磁化の方向が上向きの磁区が発生する。ここ
で、素子部２に上向きのバイアス磁界Ｈｂを印加する
と、画素１１ａ内において、磁化の方向が上向きの磁区
が拡大し、画素１１ａ内の全体において磁化Ｍの方向は
上向きとなる。なお、磁区が拡大する際、磁壁の移動は
溝１１ｂによって抑止される。First, referring to FIG. 5, all the pixels 11a are
A method for aligning the magnetization directions in the same direction will be described. Here, as shown in FIG. 5, all pixels 1
The description will be made assuming that the direction of the magnetization M in 1a is aligned upward. In this case, each pixel 1 in the piezoelectric layer 14
For example, a predetermined positive voltage is applied to the conductor layer 13 and 0V is applied to the conductor layer 15 so that the upward electric field E is applied to each portion corresponding to 1a. As a result, each portion of the piezoelectric layer 14 corresponding to each pixel 11a is distorted so as to contract in the thickness direction. The strain of each portion of the piezoelectric layer 14 gives a stress in the extending direction to each pixel 11a of the magnetic layer 11. As a result, in all the pixels 11a, magnetic domains in which the direction of spontaneous magnetization is upward are generated. Here, when an upward bias magnetic field Hb is applied to the element unit 2, the magnetic domain in which the magnetization direction is upward is expanded in the pixel 11a, and the direction of the magnetization M is upward in the entire pixel 11a. When the magnetic domain expands, the movement of the domain wall is suppressed by the groove 11b.
【００３５】次に、図６を参照して、図５に示した状態
から、任意の画素（以下、対象画素と言う。）１１ａに
おける磁化の方向を下向きに変える方法について説明す
る。この場合には、対象画素１１ａに対応した圧電層１
４の部分に下向きの電界Ｅが与えられるように、例え
ば、対象画素１１ａに対応した導体層１５に所定の正の
値の電圧を印加し、対象画素１１ａに対応した導体層１
３に０Ｖを印加する。これにより、対象画素１１ａに対
応した圧電層１４の部分は、厚み方向に伸張するように
ひずむ。この圧電層１４の部分のひずみは、対象画素１
１ａに、圧縮する方向の応力を与える。これにより、対
象画素１１ａにおいて、自発磁化の方向が下向きの磁区
が発生する。ここで、素子部２に下向きのバイアス磁界
Ｈｂを印加すると、対象画素１１ａ内において、磁化の
方向が下向きの磁区が拡大し、対象画素１１ａ内の全体
において磁化Ｍの方向は下向きとなる。なお、バイアス
磁界Ｈｂの大きさは、他の画素１１ａにおける磁化Ｍの
方向を変えない程度の大きさとする。Next, with reference to FIG. 6, a method for changing the direction of magnetization in an arbitrary pixel (hereinafter referred to as a target pixel) 11a from the state shown in FIG. 5 will be described. In this case, the piezoelectric layer 1 corresponding to the target pixel 11a
4 is applied with a predetermined positive voltage to the conductor layer 15 corresponding to the target pixel 11a so that the downward electric field E is applied to the conductor layer 1 corresponding to the target pixel 11a.
0V is applied to 3. As a result, the portion of the piezoelectric layer 14 corresponding to the target pixel 11a is distorted so as to expand in the thickness direction. The strain of the piezoelectric layer 14 is the target pixel 1
A stress in the direction of compression is applied to 1a. As a result, in the target pixel 11a, a magnetic domain in which the direction of spontaneous magnetization is downward is generated. Here, when a downward bias magnetic field Hb is applied to the element unit 2, the magnetic domain whose magnetization direction is downward is expanded in the target pixel 11a, and the direction of the magnetization M is downward in the entire target pixel 11a. The magnitude of the bias magnetic field Hb is set so that the direction of the magnetization M in the other pixels 11a is not changed.
【００３６】なお、電界Ｅおよびバイアス磁界Ｈｂの向
きを、図５を参照した説明とは逆にすれば、全ての画素
１１ａにおける磁化Ｍの方向を下向きに揃えることがで
きる。また、この状態から、任意の画素１１ａにおける
磁化の方向を上向きに変えるには、電界Ｅおよびバイア
ス磁界Ｈｂの向きを、図６を参照した説明とは逆にすれ
ばよい。If the directions of the electric field E and the bias magnetic field Hb are opposite to those described with reference to FIG. 5, the directions of the magnetization M in all the pixels 11a can be aligned downward. Further, from this state, the direction of the electric field E and the bias magnetic field Hb may be reversed from the description with reference to FIG. 6 in order to change the direction of the magnetization in the arbitrary pixel 11a upward.
【００３７】なお、圧電層１４における画素１１ａに対
応した部分によって与えられる応力のみによって画素１
１ａ内の全体において磁化Ｍの方向が切り換わる場合に
は、バイアス磁界Ｈｂは不要になる。この場合には、図
４におけるバイアス磁界印加用コイル３および駆動部３
３も不要になる。It is to be noted that the pixel 1 is affected only by the stress applied by the portion of the piezoelectric layer 14 corresponding to the pixel 11a.
When the direction of the magnetization M is switched in the entire 1a, the bias magnetic field Hb becomes unnecessary. In this case, the bias magnetic field applying coil 3 and the driving unit 3 in FIG.
3 is also unnecessary.
【００３８】入出射面２ａから空間光変調器１の素子部
２に入射した光Ｌは、基板１０を通過した後、磁性層１
１の各画素１１ａを通過する。各画素１１ａを通過する
光Ｌには、ファラデー効果により、各画素１１ａにおけ
る磁化の方向に応じた偏光方向の回転、すなわちファラ
デー回転が与えられる。以下の説明では、磁化方向が上
向きの画素１１ａを通過する光Ｌの偏光方向は＋θFだ
け回転され、磁化方向が下向きの画素１１ａを通過する
光Ｌの偏光方向は−θFだけ回転されるものとする。The light L incident on the element portion 2 of the spatial light modulator 1 from the entrance / exit surface 2a passes through the substrate 10 and then the magnetic layer 1
1 through each pixel 11a. Due to the Faraday effect, the light L passing through each pixel 11a is given a rotation in the polarization direction according to the direction of magnetization in each pixel 11a, that is, a Faraday rotation. In the following description, the polarization direction of the light L passing through the pixel 11a whose magnetization direction is upward is rotated by + θ F , and the polarization direction of the light L passing through the pixel 11a whose magnetization direction is downward is rotated by −θ F. I shall.
【００３９】画素１１ａを通過した光Ｌは、導体層１３
で反射され、再度、画素１１ａおよび基板１０を通過し
て、素子部２から出射される。導体層１３で反射されて
から画素１１ａを通過する光Ｌには、導体層１３に達す
る前に画素１１ａを通過する際と同様に、ファラデー効
果により、画素１１ａにおける磁化の方向に応じた偏光
方向の回転が与えられる。従って、磁化方向が上向きの
画素１１ａを往復で２回通過して素子部２から出射され
る光Ｌの偏光方向は＋２θFだけ回転され、磁化方向が
下向きの画素１１ａを往復で２回通過して素子部２から
出射される光Ｌの偏光方向は−２θFだけ回転される。
このようにして、偏光方向が空間的に変調された出射光
が生成される。The light L that has passed through the pixel 11a is transmitted to the conductor layer 13
The light is reflected by, passes through the pixel 11a and the substrate 10 again, and is emitted from the element unit 2. The light L that has passed through the pixel 11a after being reflected by the conductor layer 13 is polarized by the Faraday effect in the same way as when passing through the pixel 11a before reaching the conductor layer 13, due to the polarization direction according to the magnetization direction in the pixel 11a. Is given the rotation of. Therefore, the polarization direction of the light L emitted from the element unit 2 after passing through the pixel 11a whose magnetization direction is upwards twice is rotated by + 2θ F, and passing through the pixel 11a whose magnetization direction is downwards twice. The polarization direction of the light L emitted from the element unit 2 is rotated by −2θ F.
In this way, outgoing light whose polarization direction is spatially modulated is generated.
【００４０】以上説明したように、本実施の形態に係る
空間光変調器１は、素子部２と、素子部２の周囲に配置
されたバイアス磁界印加用コイル３とを備えている。素
子部２は、光磁気材料よりなり、それぞれ独立に磁化の
方向が設定され、磁気光学効果により、入射する光Ｌに
対して磁化の方向に応じた偏光方向の回転を与える複数
の画素１１ａを含む磁性層１１と、圧電材料よりなり、
自らがひずむことによって磁性層１１の各画素１１ａに
応力を与えるための圧電層１４と、圧電層１４を挟み且
つ各画素１１ａに対応した位置で交差するように配置さ
れ、所定の電圧が印加されることによって、圧電層１４
における各画素１１ａに対応した部分に対して、電気ひ
ずみ効果によるひずみを発生させるための電界を与える
複数の第１の導体層１３および複数の第２の導体層１５
とを備えている。As described above, the spatial light modulator 1 according to this embodiment includes the element section 2 and the bias magnetic field applying coil 3 arranged around the element section 2. The element unit 2 is made of a magneto-optical material, and the direction of magnetization is set independently of each other. The element unit 2 has a plurality of pixels 11a that rotate the incident light L in the polarization direction according to the direction of magnetization by the magneto-optical effect. A magnetic layer 11 including a piezoelectric material,
The piezoelectric layer 14 for applying stress to each pixel 11a of the magnetic layer 11 by being distorted by itself is arranged so as to cross the piezoelectric layer 14 at a position corresponding to each pixel 11a and sandwiching the piezoelectric layer 14, and a predetermined voltage is applied. The piezoelectric layer 14
A plurality of first conductor layers 13 and a plurality of second conductor layers 15 that give an electric field for generating a strain due to an electrostrictive effect to a portion corresponding to each pixel 11a in
It has and.
【００４１】本実施の形態に係る空間光変調器１では、
第１の導体層１３および第２の導体層１５にそれぞれ所
定の電圧が印加されることによって、圧電層１４におけ
る各画素１１ａに対応した各部分に電界Ｅが与えられ
る。そして、この電界Ｅによって、圧電層１４の各部分
に、電気ひずみ効果によるひずみが発生する。圧電層１
４の各部分のひずみは、磁性層１１の各画素１１ａに応
力を与える。磁性層１１の各画素１１ａは、圧電層１４
の各部分によって与えられた応力の方向に応じて磁化Ｍ
の方向が設定される。そして、本実施の形態に係る空間
光変調器１では、入射光に対して各画素１１ａにおける
磁化Ｍの方向に応じた偏光方向の回転が与えられて、入
射光が空間的に変調される。In the spatial light modulator 1 according to this embodiment,
By applying a predetermined voltage to each of the first conductor layer 13 and the second conductor layer 15, an electric field E is applied to each portion of the piezoelectric layer 14 corresponding to each pixel 11a. Then, the electric field E causes strain in each portion of the piezoelectric layer 14 due to the electrostrictive effect. Piezoelectric layer 1
The strain of each portion of 4 gives a stress to each pixel 11 a of the magnetic layer 11. Each pixel 11 a of the magnetic layer 11 has a piezoelectric layer 14
Magnetization M depending on the direction of the stress given by each part of
The direction of is set. Then, in the spatial light modulator 1 according to the present embodiment, the incident light is rotated in the polarization direction according to the direction of the magnetization M in each pixel 11a, and the incident light is spatially modulated.
【００４２】このように、本実施の形態に係る空間光変
調器１では、電流ではなく電圧によって、画素１１ａに
おける磁化Ｍの方向を反転させる。従って、本実施の形
態によれば、空間光変調器１の消費電力および発熱を低
減することができる。As described above, in the spatial light modulator 1 according to the present embodiment, the direction of the magnetization M in the pixel 11a is reversed not by the current but by the voltage. Therefore, according to the present embodiment, the power consumption and heat generation of the spatial light modulator 1 can be reduced.
【００４３】また、本実施の形態では、圧電層１４は、
磁性層１１の各画素１１ａに対応した各部分毎に分割さ
れている。そのため、本実施の形態によれば、圧電層１
４の１つの部分におけるひずみが圧電層１４の他の部分
に影響を与えることがないと共に、圧電層１４の１つの
部分におけるひずみが圧電層１４の他の部分によって抑
制されることもない。従って、本実施の形態によれば、
圧電層１４を各部分毎に分割しない場合に比べて、圧電
層１４の各部分にひずみを発生させるための電界を小さ
くすることが可能になる。その結果、本実施の形態によ
れば、圧電層１４を各部分毎に分割しない場合に比べ
て、空間光変調器１の動作に必要な電圧を小さくするこ
とが可能になる。Further, in this embodiment, the piezoelectric layer 14 is
The magnetic layer 11 is divided for each portion corresponding to each pixel 11a. Therefore, according to the present embodiment, the piezoelectric layer 1
The strain in one part of the piezoelectric layer 14 does not affect the other part of the piezoelectric layer 14, and the strain in the one part of the piezoelectric layer 14 is not suppressed by the other part of the piezoelectric layer 14. Therefore, according to the present embodiment,
As compared with the case where the piezoelectric layer 14 is not divided into each part, the electric field for generating strain in each part of the piezoelectric layer 14 can be reduced. As a result, according to the present embodiment, it becomes possible to reduce the voltage required for the operation of the spatial light modulator 1, as compared with the case where the piezoelectric layer 14 is not divided into each part.
【００４４】次に、本実施の形態に係る空間光変調器１
における変形例について説明する。図７はこの変形例の
空間光変調器の一部を示す断面図である。この変形例で
は、磁性層１１の各画素１１ａの領域を規定する溝１１
ｂは、磁性層１１の上面から、上面と下面との間の所定
の位置まで形成されている。磁性層１１の上面は本発明
における磁性層の一方の面に対応し、磁性層１１の下面
は本発明における磁性層の他方の面に対応する。溝１１
ｂ内には絶縁層１２が配置されている。このように、変
形例では、磁性層１１は、画素１１ａ毎に完全に分割さ
れてはおらず、複数の画素１１ａにわたって連続してい
る。本発明者の実験により、このような磁性層１１の構
造によれば、磁性層１１を画素１１ａ毎に完全に分割し
た場合に比べて、画素１１ａにおける磁化の方向の反転
を容易に行わせることができることが分かった。Next, the spatial light modulator 1 according to the present embodiment
A modified example of will be described. FIG. 7 is a sectional view showing a part of the spatial light modulator of this modification. In this modification, the groove 11 that defines the region of each pixel 11 a of the magnetic layer 11 is formed.
b is formed from the upper surface of the magnetic layer 11 to a predetermined position between the upper surface and the lower surface. The upper surface of the magnetic layer 11 corresponds to one surface of the magnetic layer in the present invention, and the lower surface of the magnetic layer 11 corresponds to the other surface of the magnetic layer in the present invention. Groove 11
The insulating layer 12 is arranged in b. As described above, in the modified example, the magnetic layer 11 is not completely divided for each pixel 11a, but is continuous over a plurality of pixels 11a. According to the experiments of the present inventor, such a structure of the magnetic layer 11 facilitates the reversal of the magnetization direction in the pixel 11a as compared with the case where the magnetic layer 11 is completely divided for each pixel 11a. I found out that
【００４５】変形例における磁性層１１の構造によれば
画素１１ａにおける磁化の方向の反転を容易に行わせる
ことができる理由は、次のように考えられる。すなわ
ち、変形例では、隣接する２つの画素１１ａの間が磁性
層１１によって連結されている。そのため、隣接する２
つの画素１１ａにおける磁化の方向が異なる場合でも、
磁性層１１のうち２つの画素１１ａの間の部分は、２つ
の画素１１ａにおける２つの磁化の方向の中間的な方向
に磁化され得る。これにより、画素１１ａにおける磁化
の方向の変化が容易になると考えられる。The reason why the magnetization direction in the pixel 11a can be easily reversed by the structure of the magnetic layer 11 in the modification is considered as follows. That is, in the modification, the two adjacent pixels 11a are connected by the magnetic layer 11. Therefore, adjacent 2
Even if the directions of magnetization in the two pixels 11a are different,
A portion of the magnetic layer 11 between the two pixels 11 a can be magnetized in an intermediate direction between the two magnetization directions of the two pixels 11 a. This is considered to facilitate the change of the magnetization direction in the pixel 11a.
【００４６】以上のことから、変形例によれば、画素１
１ａにおける磁化の方向の反転を容易に行わせることが
可能になる。その結果、導体層１３，１５に印加する電
圧を小さくしたり、バイアス磁界を低減したり、バイア
ス磁界を不要にしたりすることが可能になる。また、こ
れにより、空間光変調器の動作を高速化することが可能
になる。From the above, according to the modified example, the pixel 1
It is possible to easily reverse the direction of the magnetization in 1a. As a result, the voltage applied to the conductor layers 13 and 15 can be reduced, the bias magnetic field can be reduced, and the bias magnetic field can be eliminated. Further, this makes it possible to speed up the operation of the spatial light modulator.
【００４７】また、変形例における溝１１ｂは、磁性層
１１を画素１１ａ毎に完全に分割した場合に画素１１ａ
間に形成される溝に比べて浅くなる。従って、変形例に
よれば、溝１１ｂを絶縁材料によって埋めて絶縁層１２
を形成することが容易になる。あるいは、変形例によれ
ば、溝１１ｂを絶縁材料によって埋めることなく磁性層
１１の上に導体層１３を形成することも可能になる。ま
た、変形例によれば、溝１１ｂの形成も容易になる。Further, the groove 11b in the modified example is provided with the pixel 11a when the magnetic layer 11 is completely divided for each pixel 11a.
It is shallower than the groove formed between them. Therefore, according to the modification, the groove 11b is filled with the insulating material and the insulating layer 12 is formed.
It becomes easy to form. Alternatively, according to the modification, it is possible to form the conductor layer 13 on the magnetic layer 11 without filling the groove 11b with the insulating material. Further, according to the modified example, the formation of the groove 11b is facilitated.
【００４８】変形例の空間光変調器におけるその他の構
成、作用および効果は、図１ないし図４に示した空間光
変調器１と同様である。Other configurations, operations and effects of the spatial light modulator of the modified example are similar to those of the spatial light modulator 1 shown in FIGS. 1 to 4.
【００４９】［第２の実施の形態］次に、図８を参照し
て、本発明の第２の実施の形態に係る空間光変調器につ
いて説明する。図８は本実施の形態に係る空間光変調器
の一部を示す断面図である。本実施の形態に係る空間光
変調器は、透過型の空間光変調器である。本実施の形態
では、導体層１３，１５を共にインジウム酸化第一すず
（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）等の透明導電材料によっ
て形成して、空間光変調器によって変調する光に対して
導体層１３，１５が透光性を有するようにしている。ま
た、本実施の形態では、隣接する導体層１５の間に、透
明な絶縁材料よりなる絶縁層１７を配置し、導体層１５
および絶縁層１７の上面を平坦化している。[Second Embodiment] Next, with reference to FIG. 8, a spatial light modulator according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a sectional view showing a part of the spatial light modulator according to the present embodiment. The spatial light modulator according to the present embodiment is a transmissive spatial light modulator. In the present embodiment, the conductor layers 13 and 15 are both made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO), and the conductor layers 13 and 15 are adapted to the light modulated by the spatial light modulator. 15 is made transparent. In addition, in the present embodiment, the insulating layer 17 made of a transparent insulating material is disposed between the adjacent conductor layers 15,
The upper surface of the insulating layer 17 is flattened.
【００５０】図８に示した例では、基板１０の下面を光
Ｌの入射面２Ａとし、導体層１５および絶縁層１７の上
面を光Ｌの出射面２Ｂとしている。しかし、これらは逆
でもよい。In the example shown in FIG. 8, the lower surface of the substrate 10 serves as the incident surface 2A of the light L, and the upper surfaces of the conductor layer 15 and the insulating layer 17 serve as the outgoing surface 2B of the light L. However, these may be reversed.
【００５１】本実施の形態に係る空間光変調器では、入
射面２Ａから素子部２に入射した光Ｌは、磁性層１１の
各画素１１ａを１回だけ通過してファラデー回転が与え
られた後、出射面２Ｂから出射される。In the spatial light modulator according to the present embodiment, the light L incident on the element portion 2 from the incident surface 2A passes through each pixel 11a of the magnetic layer 11 only once and is given Faraday rotation. , Is emitted from the emission surface 2B.
【００５２】本実施の形態におけるその他の構成、作用
および効果は、第１の実施の形態と同様である。Other configurations, operations, and effects in this embodiment are the same as those in the first embodiment.
【００５３】［第３の実施の形態］次に、図９を参照し
て、本発明の第３の実施の形態に係る空間光変調器につ
いて説明する。図９は本実施の形態に係る空間光変調器
の一部を示す断面図である。本実施の形態に係る空間光
変調器は、第２の実施の形態と同様に透過型の空間光変
調器である。[Third Embodiment] Next, a spatial light modulator according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a sectional view showing a part of the spatial light modulator according to the present embodiment. The spatial light modulator according to the present embodiment is a transmissive spatial light modulator as in the second embodiment.
【００５４】図９に示したように、本実施の形態におけ
る素子部２は、磁性層１１、絶縁層１２、第１の導体層
１３、圧電層１４、第２の導体層１５および絶縁層１７
を備えている。これらの配置および材料は、第２の実施
の形態と同様である。As shown in FIG. 9, the element portion 2 in this embodiment has a magnetic layer 11, an insulating layer 12, a first conductor layer 13, a piezoelectric layer 14, a second conductor layer 15 and an insulating layer 17.
Is equipped with. The arrangement and materials of these are similar to those of the second embodiment.
【００５５】本実施の形態における素子部２は、基板１
０を有しておらず、代りに、磁性層１１および絶縁層１
２の下に配置された第３の導体層２３、圧電層２４、第
４の導体層２５および絶縁層２７を備えている。この第
３の導体層２３、圧電層２４、第４の導体層２５および
絶縁層２７は、磁性層１１および絶縁層１２を挟んで、
第１の導体層１３、圧電層１４、第２の導体層１５およ
び絶縁層１７と上下対称な位置に配置されている。ま
た、第３の導体層２３、圧電層２４、第４の導体層２５
および絶縁層２７の材料は、第１の導体層１３、圧電層
１４、第２の導体層１５および絶縁層１７の材料と同様
である。The element portion 2 in this embodiment is the substrate 1
0, instead of magnetic layer 11 and insulating layer 1
The third conductor layer 23, the piezoelectric layer 24, the fourth conductor layer 25, and the insulating layer 27, which are arranged below the second conductor layer 23, are provided. The third conductor layer 23, the piezoelectric layer 24, the fourth conductor layer 25 and the insulating layer 27 sandwich the magnetic layer 11 and the insulating layer 12,
The first conductor layer 13, the piezoelectric layer 14, the second conductor layer 15, and the insulating layer 17 are arranged vertically symmetrically. In addition, the third conductor layer 23, the piezoelectric layer 24, the fourth conductor layer 25
The material of the insulating layer 27 is the same as the material of the first conductor layer 13, the piezoelectric layer 14, the second conductor layer 15, and the insulating layer 17.
【００５６】第１の実施の形態と同様に、圧電層１４
は、磁性層１１の各画素１１ａに対応した各部分毎に分
割されている。この圧電層１４の各部分の間には絶縁層
１６が配置されている。この圧電層１４と同様に、圧電
層２４も、磁性層１１の各画素１１ａに対応した各部分
毎に分割されている。この圧電層２４の各部分の間には
絶縁層２６が配置されている。Similar to the first embodiment, the piezoelectric layer 14
Are divided for each part of the magnetic layer 11 corresponding to each pixel 11a. An insulating layer 16 is arranged between each part of the piezoelectric layer 14. Similarly to the piezoelectric layer 14, the piezoelectric layer 24 is also divided into each part corresponding to each pixel 11 a of the magnetic layer 11. An insulating layer 26 is arranged between each part of the piezoelectric layer 24.
【００５７】本実施の形態における素子部２は、例え
ば、以下のようにして製造することができる。まず、基
板の上に磁性層１１および絶縁層１２を形成し、この磁
性層１１および絶縁層１２の上に、第１の導体層１３、
圧電層１４、第２の導体層１５および絶縁層１７を順に
形成する。次に、基板を研磨して除去し、この研磨によ
って露出した磁性層１１および絶縁層１２の面の上に、
第３の導体層２３、圧電層２４、第４の導体層２５およ
び絶縁層２７を順に形成する。The element portion 2 in this embodiment can be manufactured, for example, as follows. First, the magnetic layer 11 and the insulating layer 12 are formed on the substrate, and the first conductor layer 13 is formed on the magnetic layer 11 and the insulating layer 12.
The piezoelectric layer 14, the second conductor layer 15, and the insulating layer 17 are sequentially formed. Next, the substrate is removed by polishing, and on the surfaces of the magnetic layer 11 and the insulating layer 12 exposed by this polishing,
The third conductor layer 23, the piezoelectric layer 24, the fourth conductor layer 25, and the insulating layer 27 are sequentially formed.
【００５８】図９に示した例では、第４の導体層２５お
よび絶縁層２７の下面を光Ｌの入射面２Ａとし、第２の
導体層１５および絶縁層１７の上面を光Ｌの出射面２Ｂ
としている。しかし、これらは逆でもよい。In the example shown in FIG. 9, the lower surface of the fourth conductor layer 25 and the insulating layer 27 is the incident surface 2A of the light L, and the upper surfaces of the second conductor layer 15 and the insulating layer 17 are the exit surface of the light L. 2B
I am trying. However, these may be reversed.
【００５９】本実施の形態では、第３の導体層２３には
第１の導体層１３と同じ電圧が印加され、第４の導体層
２５には第２の導体層１５と同じ電圧が印加される。そ
のため、本実施の形態では、１つの画素１１ａに対応す
る圧電層１４および圧電層２４の各部分は、同時に、厚
み方向に圧縮または伸張する。その結果、本実施の形態
では、磁性層１１の画素１１ａには、上下から同時に、
厚み方向に伸張する方向の応力または厚み方向に圧縮す
る方向の応力が与えられる。従って、本実施の形態によ
れば、第２の実施の形態に比べて、画素１１ａにより大
きな応力を与えることが可能になり、その結果、画素１
１ａの磁化の方向の反転をより円滑に行わせることが可
能になる。In the present embodiment, the same voltage as that of the first conductor layer 13 is applied to the third conductor layer 23, and the same voltage as that of the second conductor layer 15 is applied to the fourth conductor layer 25. It Therefore, in the present embodiment, the respective portions of the piezoelectric layer 14 and the piezoelectric layer 24 corresponding to one pixel 11a are simultaneously compressed or expanded in the thickness direction. As a result, in the present embodiment, the pixels 11a of the magnetic layer 11 are simultaneously arranged from above and below in the pixel 11a.
A stress in the direction of stretching in the thickness direction or a stress in the direction of compressing in the thickness direction is applied. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to apply a larger stress to the pixel 11a as compared with the second embodiment, and as a result, the pixel 1a
It becomes possible to more smoothly perform the reversal of the magnetization direction of 1a.
【００６０】また、本実施の形態では、第１の導体層１
３、圧電層１４、第２の導体層１５、第３の導体層２
３、圧電層２４および第４の導体層２５は、いずれも誘
電体層となる。そこで、これらの誘電体層の材料や厚み
を適切に設計することにより、これらの誘電体層によっ
て、磁性層１１の画素１１ａの機能、すなわち、入射光
に対して磁化の方向に応じた偏光方向の回転を与える機
能を増強することが可能になる。この場合、具体的に
は、上記の複数の誘電体層は、磁性層１１と協働して、
複数の誘電体層および磁性層１１を通過する光に対し
て、磁性層１１のみを１回通過する光に与えられる偏光
方向の回転角度よりも大きな回転角度で、偏光方向の回
転を与える。特に、磁性層１１および上記の複数の誘電
体層は、１次元磁性フォトニック結晶を構成してもよ
い。１次元磁性フォトニック結晶は、本質的にファブリ
・ペロ共振器として動作する磁気光学体である。１次元
磁性フォトニック結晶では、それを構成する各層の材料
や厚みを変えることによって、磁気光学効果が増大する
光波長を設計することが可能である。１次元磁性フォト
ニック結晶では、理論的には、磁性ガーネット薄膜の光
吸収を無視できる波長範囲で、１００％に近い透過率
と、単層の磁性ガーネット薄膜のファラデー回転角の１
００倍程度のファラデー回転角とを得ることができる。In the present embodiment, the first conductor layer 1
3, piezoelectric layer 14, second conductor layer 15, third conductor layer 2
3, the piezoelectric layer 24 and the fourth conductor layer 25 are all dielectric layers. Therefore, by appropriately designing the material and thickness of these dielectric layers, these dielectric layers allow the function of the pixel 11a of the magnetic layer 11, that is, the polarization direction depending on the direction of magnetization with respect to incident light. It is possible to enhance the function of giving the rotation of. In this case, specifically, the above-mentioned plurality of dielectric layers cooperate with the magnetic layer 11,
The light passing through the plurality of dielectric layers and the magnetic layer 11 is rotated in the polarization direction at a rotation angle larger than the rotation angle in the polarization direction given to the light passing through only the magnetic layer 11 once. In particular, the magnetic layer 11 and the above-mentioned plurality of dielectric layers may form a one-dimensional magnetic photonic crystal. A one-dimensional magnetophotonic crystal is essentially a magneto-optical body that acts as a Fabry-Perot resonator. In the one-dimensional magnetic photonic crystal, it is possible to design the light wavelength at which the magneto-optical effect is increased by changing the material and thickness of each layer that constitutes it. In the one-dimensional magnetic photonic crystal, theoretically, in the wavelength range in which the light absorption of the magnetic garnet thin film can be ignored, the transmittance is close to 100% and the Faraday rotation angle of the single-layer magnetic garnet thin film is 1
It is possible to obtain a Faraday rotation angle of about 00 times.
【００６１】本実施の形態におけるその他の構成、作用
および効果は、第２の実施の形態と同様である。Other configurations, operations and effects in this embodiment are the same as those in the second embodiment.
【００６２】［第４の実施の形態］次に、図１０を参照
して、本発明の第４の実施の形態に係る空間光変調器に
ついて説明する。図１０は本実施の形態に係る空間光変
調器の一部を示す断面図である。本実施の形態に係る空
間光変調器は、反射型の空間光変調器である。[Fourth Embodiment] Next, a spatial light modulator according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a sectional view showing a part of the spatial light modulator according to the present embodiment. The spatial light modulator according to the present embodiment is a reflective spatial light modulator.
【００６３】図１０に示したように、本実施の形態にお
ける素子部２は、第３の実施の形態における第２の導体
層１５および絶縁層１７の上面に反射層２８を配置した
構成になっている。反射層２８は例えばＡｌによって形
成されている。この素子部２では、第４の導体層２５お
よび絶縁層２７の下面が光Ｌの入出射面２ａとなってい
る。As shown in FIG. 10, the element portion 2 in the present embodiment has a structure in which the reflection layer 28 is arranged on the upper surfaces of the second conductor layer 15 and the insulating layer 17 in the third embodiment. ing. The reflective layer 28 is made of, for example, Al. In the element portion 2, the lower surfaces of the fourth conductor layer 25 and the insulating layer 27 serve as the light L incident / emitted surface 2a.
【００６４】本実施の形態では、第１の実施の形態と同
様に、入出射面２ａから空間光変調器１の素子部２に入
射した光Ｌは、磁性層１１の各画素１１ａを通過した
後、反射層２８で反射されて、再度、各画素１１ａを通
過して、入出射面２ａから出射される。In this embodiment, as in the first embodiment, the light L incident on the element portion 2 of the spatial light modulator 1 from the entrance / exit surface 2a passes through each pixel 11a of the magnetic layer 11. After that, the light is reflected by the reflective layer 28, passes through each pixel 11a again, and is emitted from the incident / emission surface 2a.
【００６５】本実施の形態におけるその他の構成、作用
および効果は、第１の実施の形態または第３の実施の形
態と同様である。Other configurations, operations and effects in this embodiment are the same as those in the first embodiment or the third embodiment.
【００６６】［第５の実施の形態］次に、図１１を参照
して、本発明の第５の実施の形態に係る空間光変調器に
ついて説明する。図１１は本実施の形態に係る空間光変
調器の一部を示す断面図である。本実施の形態に係る空
間光変調器は、反射型の空間光変調器である。[Fifth Embodiment] Next, with reference to FIG. 11, a spatial light modulator according to a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a sectional view showing a part of the spatial light modulator according to the present embodiment. The spatial light modulator according to the present embodiment is a reflective spatial light modulator.
【００６７】図１１に示したように、本実施の形態にお
ける素子部２は、基板１０と、この基板１０の上に形成
された磁性層１１とを備えている。本実施の形態におけ
る磁性層１１は、平坦な下面および上面を有している。
磁性層１１は、複数の画素１１ａと、隣接する画素１１
ａの間に配置された画素間領域１１ｃとを含んでいる。
画素１１ａの平面形状は例えば矩形である。磁性層１１
の下面と上面のいずれにおいても、画素１１ａと画素間
領域１１ｃとの間で段差はない。画素１１ａは、画素間
領域１１ｃに比べて、自発磁化が小さく、磁化の方向が
容易に変化するようになっている。As shown in FIG. 11, the element portion 2 in this embodiment includes a substrate 10 and a magnetic layer 11 formed on the substrate 10. The magnetic layer 11 in the present embodiment has a flat lower surface and a flat upper surface.
The magnetic layer 11 includes a plurality of pixels 11 a and adjacent pixels 11 a.
It includes an inter-pixel region 11c arranged between a and a.
The planar shape of the pixel 11a is, for example, a rectangle. Magnetic layer 11
There is no step between the pixel 11a and the inter-pixel region 11c on both the lower surface and the upper surface. The pixel 11a has a smaller spontaneous magnetization than the inter-pixel region 11c, and the direction of magnetization is easily changed.
【００６８】素子部２は、更に、磁性層１１の上に形成
されたスペース層４０と、このスペース層４０の上に形
成された複数の画素規定層４１と、スペース層４０およ
び画素規定層４１を覆う絶縁層４２とを備えている。ス
ペース層４０は、ＳｉＯ２等の絶縁材料によって形成さ
れている。スペース層４０の厚みは、例えば１００ｎｍ
以下である。各画素規定層４１は、それぞれ、スペース
層４０を介して磁性層１１の上面に対向していると共
に、各画素１１ａに対応した位置に配置されている。ま
た、画素規定層４１の平面形状と画素１１ａの平面形状
は、ほぼ等しくなっている。画素規定層４１は、Ｐｔ、
Ｓｉ、Ａｌ等の酸化可能な金属材料によって形成されて
いる。絶縁層４２は、ＳｉＯ２等の絶縁材料によって形
成されている。また、絶縁層４２の上面は平坦になって
いる。The element portion 2 further includes a space layer 40 formed on the magnetic layer 11, a plurality of pixel defining layers 41 formed on the space layer 40, the space layer 40 and the pixel defining layer 41. And an insulating layer 42 for covering. The space layer 40 is formed of an insulating material such as SiO 2 . The space layer 40 has a thickness of 100 nm, for example.
It is the following. Each pixel defining layer 41 faces the upper surface of the magnetic layer 11 via the space layer 40, and is arranged at a position corresponding to each pixel 11a. Further, the planar shape of the pixel defining layer 41 and the planar shape of the pixel 11a are substantially the same. The pixel defining layer 41 is Pt,
It is made of an oxidizable metal material such as Si or Al. The insulating layer 42 is formed of an insulating material such as SiO 2 . The upper surface of the insulating layer 42 is flat.
【００６９】素子部２は、更に、絶縁層４２の上に形成
され、Ｘ方向に延び、一定の周期で配列された複数の第
１の導体層１３と、圧電材料よりなり、複数の導体層１
３の上に形成された圧電層１４と、この圧電層１４の上
に形成され、Ｙ方向に延び、一定の周期で配列された複
数の第２の導体層１５とを備えている。第１の導体層１
３、圧電層１４および第２の導体層１５の形状、材料お
よび機能は、第１の実施の形態と同様である。The element portion 2 is further formed on the insulating layer 42, extends in the X direction, and has a plurality of first conductor layers 13 arranged in a constant cycle, and a plurality of conductor layers made of a piezoelectric material. 1
3 and a plurality of second conductor layers 15 formed on the piezoelectric layer 14 and extending in the Y direction and arranged at a constant cycle. First conductor layer 1
3, the piezoelectric layer 14 and the second conductor layer 15 are similar in shape, material and function to those of the first embodiment.
【００７０】次に、図１２を参照して、本実施の形態に
おける素子部２の製造方法について説明する。この製造
方法では、まず、基板１０の上に、光磁気材料によっ
て、磁性層１１となる膜５１を形成する。この膜５１を
構成する光磁気材料は、例えば、希土類鉄ガーネットや
ビスマス置換希土類鉄ガーネット等の磁性ガーネットで
ある。膜５１を構成する光磁気材料の具体例としては、
（ＢｉＧｄＹ）３（ＦｅＧａ）５Ｏ１２がある。この膜
５１の形成方法としては、液相エピタキシャル成長法
（ＬＰＥ法）またはスパッタ法によって単結晶の磁性ガ
ーネット薄膜を形成する方法がある。Next, with reference to FIG. 12, a method of manufacturing the element portion 2 in the present embodiment will be described. In this manufacturing method, first, on the substrate 10, a film 51 to be the magnetic layer 11 is formed of a magneto-optical material. The magneto-optical material forming the film 51 is magnetic garnet such as rare earth iron garnet or bismuth-substituted rare earth iron garnet. Specific examples of the magneto-optical material forming the film 51 include:
There is (BiGdY) 3 (FeGa) 5 O 12 . As a method of forming the film 51, there is a method of forming a single crystal magnetic garnet thin film by a liquid phase epitaxial growth method (LPE method) or a sputtering method.
【００７１】次に、膜５１の上面に、スパッタ法等によ
ってスペース層４０を形成する。次に、スペース層４０
の上に画素規定層４１を形成する。画素規定層４１は、
スペース層４０を介して膜５１の上面に対向すると共
に、この後、膜５１中に形成される各画素１１ａに対応
した位置に配置される。Next, the space layer 40 is formed on the upper surface of the film 51 by a sputtering method or the like. Next, the space layer 40
A pixel defining layer 41 is formed on the above. The pixel defining layer 41 is
It faces the upper surface of the film 51 via the space layer 40, and is thereafter arranged at a position corresponding to each pixel 11 a formed in the film 51.
【００７２】画素規定層４１は、例えばリフトオフ法に
よって形成される。リフトオフ法を用いる場合には、ま
ず、フォトリソグラフィによって、スペース層４０の上
において、画素規定層４１を配置すべき領域以外の領域
に、パターン化されたフォトレジスト層を形成する。次
に、スペース層４０およびフォトレジスト層の上に、例
えばスパッタ法によって、画素規定層４１を構成する材
料よりなる膜を形成する。最後に、フォトレジスト層を
リフトオフする。The pixel defining layer 41 is formed by, for example, the lift-off method. When the lift-off method is used, first, a patterned photoresist layer is formed on the space layer 40 by photolithography in a region other than the region where the pixel defining layer 41 is to be arranged. Next, a film made of the material forming the pixel defining layer 41 is formed on the space layer 40 and the photoresist layer by, for example, a sputtering method. Finally, the photoresist layer is lifted off.
【００７３】次に、膜５１および画素規定層４１を熱処
理する。この熱処理は、例えば、画素規定層４１の上か
ら、画素規定層４１に向けて赤外線を照射することによ
って行われる。この熱処理により、画素規定層４１が酸
化し、それに伴い、膜５１のうち、画素規定層４１の下
に位置する領域において酸素が減少する。これにより、
この領域においてＦｅ２＋イオンが発生し、その結果、
この領域は、他の領域に比べて、自発磁化が小さくな
り、磁化の方向が容易に変化するようになる。このよう
にして、膜５１において、画素規定層４１の下に位置す
る領域は画素１１ａとなり、他の領域は画素間領域１１
ｃとなる。また、これにより、膜５１は、画素１１ａと
画素間領域１１ｃとを含む磁性層１１となる。図１２に
は、磁性層１１における水平方向の位置と自発磁化Ｍｓ
との関係を概念的に示している。Next, the film 51 and the pixel defining layer 41 are heat-treated. This heat treatment is performed, for example, by irradiating infrared rays from above the pixel defining layer 41 toward the pixel defining layer 41. By this heat treatment, the pixel defining layer 41 is oxidized, and accordingly oxygen is reduced in the region of the film 51 located below the pixel defining layer 41. This allows
Fe 2+ ions are generated in this region, and as a result,
In this region, the spontaneous magnetization becomes smaller than that in the other regions, and the direction of magnetization easily changes. In this way, in the film 51, the region located below the pixel defining layer 41 becomes the pixel 11a, and the other regions are the inter-pixel regions 11
c. Further, as a result, the film 51 becomes the magnetic layer 11 including the pixel 11a and the inter-pixel region 11c. FIG. 12 shows the horizontal position of the magnetic layer 11 and the spontaneous magnetization Ms.
The relationship with is conceptually shown.
【００７４】上述のように画素１１ａと画素間領域１１
ｃとを形成した後は、画素規定層４１を除去してもよい
が、本実施の形態では、この画素規定層４１を残してい
る。これによる効果は後で説明する。As described above, the pixel 11a and the inter-pixel region 11
Although the pixel defining layer 41 may be removed after forming c and c, in the present embodiment, the pixel defining layer 41 remains. The effect of this will be described later.
【００７５】次に、スパッタ法等により、スペース層４
０および画素規定層４１を覆うように絶縁層４２を形成
する。次に、絶縁層４２の上に、第１の導体層１３、圧
電層１４、第２の導体層１５を順に形成して、素子部２
が完成する。Next, the space layer 4 is formed by the sputtering method or the like.
An insulating layer 42 is formed so as to cover 0 and the pixel defining layer 41. Next, the first conductor layer 13, the piezoelectric layer 14, and the second conductor layer 15 are sequentially formed on the insulating layer 42 to form the element portion 2
Is completed.
【００７６】以上説明したように、本実施の形態では、
磁性層１１に溝を形成することなく画素１１ａを規定し
ている。磁性層１１における偏光方向の回転の能力を高
めるには、磁性層１１を厚くするのがよい。しかし、磁
性層１１に溝を形成して画素１１ａを規定する場合に
は、磁性層１１を厚くすると溝の形成が困難になるた
め、あまり磁性層１１を厚くすることができない。これ
に対し、本実施の形態によれば、磁性層１１に溝を形成
する必要がないため、磁性層１１を厚くして、磁性層１
１における偏光方向の回転の能力を高めることが可能に
なる。As described above, in the present embodiment,
The pixel 11a is defined without forming a groove in the magnetic layer 11. In order to enhance the ability of the magnetic layer 11 to rotate in the polarization direction, it is preferable to make the magnetic layer 11 thick. However, when a groove is formed in the magnetic layer 11 to define the pixel 11a, it is difficult to form the groove if the thickness of the magnetic layer 11 is increased. Therefore, the thickness of the magnetic layer 11 cannot be increased. On the other hand, according to the present embodiment, since it is not necessary to form a groove in the magnetic layer 11, the magnetic layer 11 is made thicker and the magnetic layer 1
It is possible to increase the ability to rotate the polarization direction at 1.
【００７７】また、本実施の形態では、画素１１ａは画
素間領域１１ｃに比べて自発磁化が小さく、磁化の方向
が容易に変化する。そのため、本実施の形態によれば、
画素１１ａにおける磁化の方向の反転を容易に行わせる
ことが可能になる。その結果、本実施の形態によれば、
導体層１３，１５に印加する電圧を小さくしたり、バイ
アス磁界を低減したり、バイアス磁界を不要にしたりす
ることが可能になる。また、これにより、空間光変調器
の動作を高速化することが可能になる。Further, in the present embodiment, the spontaneous magnetization of the pixel 11a is smaller than that of the interpixel region 11c, and the direction of magnetization easily changes. Therefore, according to the present embodiment,
It is possible to easily reverse the magnetization direction in the pixel 11a. As a result, according to the present embodiment,
It is possible to reduce the voltage applied to the conductor layers 13 and 15, reduce the bias magnetic field, and eliminate the need for the bias magnetic field. Further, this makes it possible to speed up the operation of the spatial light modulator.
【００７８】次に、図１３を参照して、素子部２内に画
素規定層４１を残すことによる効果について説明する。
図１３に示したように、スペース層４０を介して磁性層
１１に画素規定層４１が隣接していると、画素規定層４
１に起因して、磁性層１１内において圧縮応力と引っ張
り応力とが発生する。図１３には、磁性層１１内におけ
る主要な応力の方向を示している。図１３において、内
側に向いた２つの矢印は圧縮応力を表わし、外側に向い
た２つの矢印は引っ張り応力を表わしている。また、図
１３には、磁性層１１における水平方向の位置と応力の
大きさｋとの関係を示している。図１３において、符号
５２で示した実線は圧縮応力の大きさを表わし、符号５
３で示した破線は引っ張り応力の大きさを表わしてい
る。Next, the effect of leaving the pixel defining layer 41 in the element portion 2 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 13, when the pixel defining layer 41 is adjacent to the magnetic layer 11 with the space layer 40 interposed therebetween, the pixel defining layer 4 is formed.
1 causes compressive stress and tensile stress in the magnetic layer 11. FIG. 13 shows main stress directions in the magnetic layer 11. In FIG. 13, two inward arrows indicate compressive stress, and two outward arrows indicate tensile stress. Further, FIG. 13 shows the relationship between the horizontal position in the magnetic layer 11 and the magnitude k of stress. In FIG. 13, the solid line indicated by reference numeral 52 represents the magnitude of the compressive stress, and the reference numeral 5
The broken line indicated by 3 represents the magnitude of tensile stress.
【００７９】図１３から分かるように、磁性層１１内に
おいて、画素規定層４１のエッジの近傍の領域では、応
力が大きく変化する。その結果、この領域では、磁壁エ
ネルギも大きく変化する。そのため、この領域では、磁
壁の移動が抑止される。従って、画素規定層４１を残し
ておくことで、磁性層１１内において、画素１１ａとな
る領域を明確に規定することが可能になる。As can be seen from FIG. 13, in the magnetic layer 11, the stress largely changes in the region near the edge of the pixel defining layer 41. As a result, the domain wall energy also changes significantly in this region. Therefore, the movement of the domain wall is suppressed in this region. Therefore, by leaving the pixel defining layer 41, it is possible to clearly define the region to be the pixel 11a in the magnetic layer 11.
【００８０】図１１に示したように、本実施の形態で
は、素子部２において、基板１０の下面が光Ｌの入出射
面２ａになっている。この入出射面２ａから素子部２に
入射した光Ｌは、基板１０、磁性層１１の各画素１１
ａ、スペース層４０を順に通過した後、画素規定層４１
で反射されて、再度、スペース層４０、画素１１ａ、基
板１０を順に通過して、入出射面２ａから出射される。As shown in FIG. 11, in the present embodiment, the lower surface of the substrate 10 in the element portion 2 serves as the light incident / emission surface 2a. The light L that has entered the element portion 2 from the incident / emission surface 2 a is applied to each pixel 11 of the substrate 10 and the magnetic layer 11.
a and the space layer 40, and then the pixel defining layer 41
The light is reflected by, and again passes through the space layer 40, the pixel 11a, and the substrate 10 in that order, and is emitted from the incident / emission surface 2a.
【００８１】本実施の形態におけるその他の構成、作用
および効果は、第１の実施の形態と同様である。Other configurations, operations, and effects in this embodiment are the same as those in the first embodiment.
【００８２】なお、本発明は、上記各実施の形態に限定
されず、種々の変更が可能である。例えば、第１の実施
の形態における変形例は、第２ないし第４の実施の形態
にも適用することができる。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be made. For example, the modified example of the first embodiment can be applied to the second to fourth embodiments.
【００８３】[0083]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし５
のいずれかに記載の空間光変調器では、電流ではなく電
圧によって、磁性層の画素における磁化の方向を反転さ
せる。従って、本発明によれば、磁気光学効果を利用し
て入射光を空間的に変調する空間光変調器の消費電力お
よび発熱を低減することができるという効果を奏する。
また、本発明では、圧電層は各画素に対応した各部分毎
に分割されている。従って、本発明によれば、圧電層を
各部分毎に分割しない場合に比べて、空間光変調器の動
作に必要な電圧を小さくすることが可能になるという効
果を奏する。As described above, according to the first to fifth aspects of the invention.
In the spatial light modulator described in any one of 1 to 3, the direction of the magnetization in the pixel of the magnetic layer is reversed by the voltage instead of the current. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce power consumption and heat generation of the spatial light modulator that spatially modulates incident light by utilizing the magneto-optical effect.
Further, in the present invention, the piezoelectric layer is divided into each part corresponding to each pixel. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the voltage required for the operation of the spatial light modulator as compared with the case where the piezoelectric layer is not divided into each part.
【００８４】また、請求項２記載の空間光変調器では、
磁性層は、一方の面と、他方の面と、一方の面から、一
方の面と他方の面との間の所定の位置まで形成され、各
画素の領域を規定する溝とを有する。本発明によれば、
磁性層を画素毎に完全に分割した場合に比べて、画素に
おける磁化の方向の反転を容易に行わせることが可能に
なるという効果を奏する。Further, in the spatial light modulator according to claim 2,
The magnetic layer has one surface, the other surface, and a groove formed from one surface to a predetermined position between the one surface and the other surface and defining a region of each pixel. According to the invention,
As compared with the case where the magnetic layer is completely divided for each pixel, it is possible to easily reverse the magnetization direction in the pixel.
【００８５】また、請求項３または４記載の空間光変調
器では、磁性層は平坦な２つの面を有している。従っ
て、本発明によれば、磁性層を厚くして、磁性層におけ
る偏光方向の回転の能力を高めることが可能になるとい
う効果を奏する。In the spatial light modulator according to the third or fourth aspect, the magnetic layer has two flat surfaces. Therefore, according to the present invention, it is possible to increase the thickness of the magnetic layer and increase the ability of the magnetic layer to rotate in the polarization direction.
【００８６】また、請求項４記載の空間光変調器は、そ
れぞれ磁性層の一方の面に対向すると共に各画素に対応
した位置に配置された複数の画素規定層を備えている。
従って、本発明によれば、磁性層内において画素となる
領域を明確に規定することが可能になるという効果を奏
する。The spatial light modulator according to a fourth aspect of the present invention includes a plurality of pixel defining layers which are arranged at positions corresponding to the respective pixels while facing one surface of the magnetic layer.
Therefore, according to the present invention, there is an effect that it is possible to clearly define a region serving as a pixel in the magnetic layer.
【００８７】請求項６または７記載の空間光変調器の製
造方法によれば、磁気光学効果を利用して入射光を空間
的に変調する空間光変調器であって、消費電力および発
熱を低減できると共に、動作に必要な電圧を小さくする
ことができる空間光変調器を実現することができるとい
う効果を奏する。また、本発明によれば、平坦な２つの
面を有する磁性層を形成することができる。従って、本
発明によれば、磁性層を厚くして、磁性層における偏光
方向の回転の能力を高めることが可能になるという効果
を奏する。According to the method of manufacturing a spatial light modulator of the sixth or seventh aspect, the spatial light modulator spatially modulates incident light by utilizing a magneto-optical effect, and reduces power consumption and heat generation. In addition to the above, it is possible to realize a spatial light modulator that can reduce the voltage required for operation. Further, according to the present invention, a magnetic layer having two flat surfaces can be formed. Therefore, according to the present invention, it is possible to increase the thickness of the magnetic layer and increase the ability of the magnetic layer to rotate in the polarization direction.
【００８８】また、請求項７記載の空間光変調器の製造
方法では、画素規定層を残して空間光変調器を製造す
る。従って、本発明によれば、磁性層内において画素と
なる領域を明確に規定することが可能になるという効果
を奏する。In the method of manufacturing the spatial light modulator according to the seventh aspect, the spatial light modulator is manufactured while leaving the pixel defining layer. Therefore, according to the present invention, there is an effect that it is possible to clearly define a region serving as a pixel in the magnetic layer.
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る空間光変調器
の一部を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a part of a spatial light modulator according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG.
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る空間光変調器
の使用方法を概念的に示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view conceptually showing how to use the spatial light modulator according to the first embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る空間光変調器
とその周辺回路を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the spatial light modulator and its peripheral circuit according to the first embodiment of the invention.
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る空間光変調器
の作用を説明するための断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the operation of the spatial light modulator according to the first embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る空間光変調器
の作用を説明するための断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the operation of the spatial light modulator according to the first embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第１の実施の形態における変形例の空
間光変調器の一部を示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing a part of a spatial light modulator of a modification example of the first embodiment of the invention.
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る空間光変調器
の一部を示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing a part of the spatial light modulator according to the second embodiment of the present invention.
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る空間光変調器
の一部を示す断面図である。FIG. 9 is a sectional view showing a part of a spatial light modulator according to a third embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る空間光変調
器の一部を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing a part of a spatial light modulator according to a fourth embodiment of the present invention.
【図１１】本発明の第５の実施の形態に係る空間光変調
器の一部を示す断面図である。FIG. 11 is a sectional view showing a part of a spatial light modulator according to a fifth embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の第５の実施の形態における素子部の
製造方法を説明するための説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the manufacturing method for the element unit according to the fifth embodiment of the present invention.
【図１３】本発明の第５の実施の形態において素子部内
に画素規定層を残すことによる効果について説明するた
めの説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining an effect of leaving a pixel defining layer in an element section in the fifth embodiment of the present invention.
１…空間光変調器、２…素子部、３…バイアス磁界印加
用コイル、１０…基板、１１…磁性層、１１ａ…画素、
１１ｂ…溝、１２…絶縁層、１３…第１の導体層、１４
…圧電層、１５…第２の導体層、１６…絶縁層。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spatial light modulator, 2 ... Element part, 3 ... Bias magnetic field application coil, 10 ... Substrate, 11 ... Magnetic layer, 11a ... Pixel,
11b ... Groove, 12 ... Insulating layer, 13 ... First conductor layer, 14
... piezoelectric layer, 15 ... second conductor layer, 16 ... insulating layer.
Claims (7)
化の方向が設定され、磁気光学効果により、入射する光
に対して磁化の方向に応じた偏光方向の回転を与える複
数の画素を含む磁性層と、 圧電材料よりなり、自らがひずむことによって前記磁性
層の各画素に応力を与えるための圧電層と、 前記圧電層を挟み且つ前記各画素に対応した位置で交差
するように配置され、所定の電圧が印加されることによ
って、前記圧電層における前記各画素に対応した部分に
対して、電気ひずみ効果によるひずみを発生させるため
の電界を与える複数の第１の導体層および複数の第２の
導体層とを備え、 前記圧電層は、前記各画素に対応した各部分毎に分割さ
れ、前記磁性層の各画素は、前記圧電層の各部分によっ
て与えられた応力の方向に応じて磁化の方向が設定され
ることを特徴とする空間光変調器。1. A magnetism comprising a plurality of pixels made of a magneto-optical material, in which the directions of magnetization are independently set, and by the magneto-optical effect, rotation of a polarization direction according to the direction of magnetization is applied to incident light. A layer, a piezoelectric material, which is made of a piezoelectric material and is applied to apply stress to each pixel of the magnetic layer by being distorted by itself, and is arranged so as to sandwich the piezoelectric layer and intersect at a position corresponding to each pixel, When a predetermined voltage is applied, a plurality of first conductor layers and a plurality of second conductor layers that give an electric field for generating a strain due to an electrostrictive effect to a portion of the piezoelectric layer corresponding to each pixel. And a piezoelectric layer, the piezoelectric layer is divided into portions corresponding to the pixels, and the pixels of the magnetic layer are magnetized in accordance with the direction of stress applied by the portions of the piezoelectric layer. of A spatial light modulator characterized in that a direction is set.
と、一方の面から、一方の面と他方の面との間の所定の
位置まで形成され、各画素の領域を規定する溝とを有す
ることを特徴とする請求項１記載の空間光変調器。2. The magnetic layer is formed from one surface, the other surface, and from one surface to a predetermined position between the one surface and the other surface, and defines a region of each pixel. The spatial light modulator according to claim 1, further comprising a groove.
ことを特徴とする請求項１記載の空間光変調器。3. The spatial light modulator according to claim 1, wherein the magnetic layer has two flat surfaces.
対向すると共に前記各画素に対応した位置に配置され、
前記磁性層内に応力を発生させることによって各画素の
領域を規定する複数の画素規定層を備えたことを特徴と
する請求項３記載の空間光変調器。4. Further, the magnetic layers are arranged so as to face one surface of the magnetic layer and correspond to the pixels, respectively.
The spatial light modulator according to claim 3, further comprising a plurality of pixel defining layers that define a region of each pixel by generating stress in the magnetic layer.
変化させるために用いられるバイアス磁界を前記磁性層
に印加するバイアス磁界印加手段を備えたことを特徴と
する請求項１ないし４のいずれかに記載の空間光変調
器。5. A bias magnetic field applying means for applying to the magnetic layer a bias magnetic field used to change the direction of magnetization in each of the pixels, further comprising: The spatial light modulator according to.
化の方向が設定され、磁気光学効果により、入射する光
に対して磁化の方向に応じた偏光方向の回転を与える複
数の画素を含む磁性層と、圧電材料よりなり、自らがひ
ずむことによって前記磁性層の各画素に応力を与えるた
めの圧電層と、前記圧電層を挟み且つ前記各画素に対応
した位置で交差するように配置され、所定の電圧が印加
されることによって、前記圧電層における前記各画素に
対応した部分に対して、電気ひずみ効果によるひずみを
発生させるための電界を与える複数の第１の導体層およ
び複数の第２の導体層とを備え、前記圧電層は、前記各
画素に対応した各部分毎に分割され、前記磁性層の各画
素は、前記圧電層の各部分によって与えられた応力の方
向に応じて磁化の方向が設定される空間光変調器を製造
する方法であって、 前記磁性層、圧電層、第１の導体層および第２の導体層
を形成する各工程を備え、 前記磁性層を形成する工程は、 平坦な２つの面を有し、前記磁性層となる膜を形成する
工程と、 金属材料によって、前記膜の一方の面に対向すると共に
各画素に対応した位置に配置されるように、複数の画素
規定層を形成する工程と、 前記膜および画素規定層を熱処理することによって、前
記膜中に前記画素を形成する工程とを含むことを特徴と
する空間光変調器の製造方法。6. A magnetism which is made of a magneto-optical material, in which magnetization directions are independently set, and which includes a plurality of pixels for imparting rotation of a polarization direction to incident light according to a magnetization direction by a magneto-optical effect. A layer, made of a piezoelectric material, and arranged to intersect at a position corresponding to each pixel, sandwiching the piezoelectric layer, and a piezoelectric layer for applying stress to each pixel of the magnetic layer by itself being distorted, When a predetermined voltage is applied, a plurality of first conductor layers and a plurality of second conductor layers that give an electric field for generating a strain due to an electrostrictive effect to a portion of the piezoelectric layer corresponding to each pixel. Of the magnetic layer, the piezoelectric layer is divided into parts corresponding to the pixels, and the pixels of the magnetic layer are magnetized in accordance with the direction of stress applied by the parts of the piezoelectric layer. Who A method of manufacturing a spatial light modulator in which the orientation is set, comprising the steps of forming the magnetic layer, the piezoelectric layer, the first conductor layer and the second conductor layer, and forming the magnetic layer. Includes a step of forming a film to be the magnetic layer having two flat surfaces, and a metal material so as to face one surface of the film and to be arranged at a position corresponding to each pixel, A method of manufacturing a spatial light modulator, comprising: forming a plurality of pixel defining layers; and heat treating the film and the pixel defining layer to form the pixels in the film.
製造することを特徴とする請求項６記載の空間光変調器
の製造方法。7. The method of manufacturing a spatial light modulator according to claim 6, wherein the spatial light modulator is manufactured while leaving the pixel defining layer.
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