JP2004118049A

JP2004118049A - 光路変換デバイス

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Publication number: JP2004118049A
Application number: JP2002283704A
Authority: JP
Inventors: Koji Minami; 南　功治
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Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-04-15
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Abstract

【課題】この発明は、光路変換デバイスに関し、結晶材料部の歪み防止、デバイスの製造の容易化、効率化を図ることを課題とする。
【解決手段】電気光学効果により光の進行方向に垂直な方向に一様に光の屈折率を制御可能な複数の屈折領域が形成され、かつ光の進行方向に沿って厚さが変化する光透過部と、光透過部を挟みこむように、かつ少なくとも屈折領域の部分を覆うように形成された第１電極層及び第２電極層と、第１電極層の光透過部と接触しない側に第１接着層を介して密接配置される第１支持部と、第２電極層の光透過部と接触しない側に第２接着層を介して密接配置される第２支持部とを備えたことを特徴とする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光路変換素子に関し、バルク型の電気光学結晶を用い、電気的にレンズ効果を実現する電界変調型の光路変換素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気光学効果により屈折率変調させ、光路を変換する技術がある。図１４および図１５に、後述する特許文献１で開示されたデバイスで、電気光学効果によりレンズ効果を得るデバイスについて説明する。
図１４のデバイスは電気光学媒体（結晶材料部）３０１が電極３０２に挟まれ、電圧電源３０３の印加電圧を変えることで屈折率変化を起こさせる構成となっている。ここで、レンズ効果は、図１４に示すように電極３０２の形状をレンズ効果が得られるような形状にすることで得られる。集光性能としては一方向の集光性があり、言わば焦点可変のシリンドリカルレンズとして機能している。
【０００３】
また、図１５では、２分の１波長板３１５を介して、上記デバイス３１４と３１６とを連結している。ここで、２分の１波長板は偏向方向を９０度回転させるためのもので、デバイス３１４とデバイス３１６とで電気光学効果による同じ屈折率変調効果を得るためのものである。
この連結したデバイスでは、上記の理由で図１５のｘとｚの２方向への光の集束効果を得ることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１−２３００１７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１の電気光学効果を有するデバイスでは、電極３０２の形状を光路変更したい方向に応じた曲面を有する形状にして、レンズ効果を得ようとしている。
該構成において、電気光学効果による屈折率変化を効果的に得るために、結晶材料部３０１が薄いほど屈折率変化が大きいという性質を利用して、光路変換デバイスで光の通過する結晶材料部３０１の厚さを全体的に薄くする方法がある。
【０００６】
しかし、全体に薄くするだけでは、駆動電圧を効果的に下げられない場合がある。例えば、その結晶材料部３０１が図１４に示されたデバイスのように光束進行方向に対して一様な厚さである場合で、かつ発散光が入射したときには、デバイスの出射端で光束径が最大になるので、それより光源側では、デバイス内を通過する光が必要以上に厚い結晶材料部３０１を通る割合が多くなり、同じ電圧に対しても相対的に電界強度が落ち、デバイス内を通過する光にとって適切な電気光学効果を得ることができない。
【０００７】
また、レンズ状の屈折領域を光束進行方向に対して多数連続に並べれば、デバイス全体としてのレンズ効果は大きくなるが、このときも並べるレンズ状屈折領域が多いほど、デバイス長が長くなり大型化する欠点もある。
これらのことを合わせて考えると、同じ面積の屈折領域で同じ屈折効果を得るための駆動電圧が最小に近づくように、単純に結晶材料部３０１単独で、可能な限り発散光の光束変化に合うようにその厚さが変化するような光路変換デバイスを構成することが考えられるが、これを単純に実行すると以下のような問題が発生する。
【０００８】
まず、結晶材料部３０１に非常に薄い部分を作ることにもなるので光路変換デバイス自体をアセンブリする際の位置決め基準の形成が困難になる。また、その光路に対して平行でない面に位置決め基準を形成することは、位置決め基準を不明確にしやすい。さらに、この結晶材料部の厚さが極端に薄くなる部分もあり得るので、デバイス製造時に結晶材料部が歪む、あるいは線膨張係数の異なるところに貼り付けた後などに温度変化等で結晶材料部が歪むといったような、光路変換デバイスで重要なところの結晶材料部の電気光学効果にも大きな悪影響を与える。
【０００９】
さらに上記の厚さ変化を、厚さの異なる結晶材料部（３１４〜３１６）を図１５に示されたような連結によって与えようとすると、結晶材料部を薄くするほど光路を合わせる調整工程にも高い精度が必要になり、かつ不連続構造で生じる反射の問題を解消するため、連結する前に連結面それぞれを入出射面として研磨する必要も発生するなど製造工程自体も煩雑になる。
なお、この他に結晶材料部３０１の厚さを光束に合わせて薄くした場合で、出射端で開口制限する場合では、結晶材料部３０１を完全に通過し切れなかった光が、その結晶材料部３０１の上下の界面で強く反射する確率が高くなる。この反射は、光路変換デバイスの出射光に混入することで、このデバイスを用いる光学系内での迷光となるので、この低減に対する配慮も必要である。
【００１０】
本発明では、発散光に対して光路変換デバイス中の同じ面積の屈折領域において、ある大きさの屈折効果を得るための駆動電圧が最小に近づくように、光の入射端から出射端まで結晶材料部に厚さ変化を与える場合に、結晶材料部の不連続がないようにその厚さを変化させ、かつ結晶材料部の歪み防止やデバイス製造上の基準形成、デバイスアセンブリ時の位置基準形成も容易にできる光路変換デバイスを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電気光学効果により光の進行方向に垂直な方向に一様に光の屈折率を制御可能な複数の屈折領域が形成され、かつ光の進行方向に沿って厚さが変化する光透過部と、光透過部を挟みこむように、かつ少なくとも屈折領域の部分を覆うように形成された第１電極層及び第２電極層と、第１電極層の光透過部と接触しない側に第１接着層を介して密接配置される第１支持部と、第２電極層の光透過部と接触しない側に第２接着層を介して密接配置される第２支持部とを備えたことを特徴とする光路変換デバイスを提供するものである。
【００１２】
ここで、電気光学効果とは、ある媒体に電圧を印加することにより厚さを変化させ、媒体に入射された光の進行方向を変化させる効果をいう。このような電気光学効果を持つ媒体を、一般に電気光学媒体、あるいは圧電結晶媒体という。
この発明の光透過部はＬｉＮｂＯ_３のような圧電結晶媒体、第１および第２支持部は金属粒子混入型の導電性エポキシ樹脂や酸化銀混入型の有機銀系の導電性樹脂、導電性めっきを施した鉄系材料のような導電材料媒体あるいはＰＭＭＡやポリイミドのような絶縁材料媒体、第１および第２電極層はＡｌなどのような導電材料、第１および第２接着層はエポキシ系やアクリル系などの接着材料をそれぞれ用いることができる。
【００１３】
これによれば、光透過部を挟むように第１及び第２の支持部が配設されているので、光透過部を薄層形成した場合であっても、光透過部の使用上の破損を防止することができる。たとえば、光透過部の入射面、出射面の研磨加工等においても、第１及び第２の支持部によって補強されているので、破損することなく容易に加工が可能である。
【００１４】
また、光ピックアップやスキャナーのような装置に組み込む場合にも、第１及び第２支持部の少なくとも一方を取り付け基準とすることができるので、アライメントが容易となり、製造工程における作業時間の短縮を行うことができる。
さらに、光透過部を薄層形成することができるので、光透過部中に発生する電界強度を向上させることが可能となり、その結果、屈折率変調効果を有効に利用することができる。
【００１５】
発散光に対して光路変換デバイス中の同じ面積の屈折領域において、ある大きさの屈折効果を得るための駆動電圧が最小に近づくように、光の入射端から出射端まで結晶材料部に厚さ変化を与える際に、その厚さ変化を光透過部に与えた場合に、薄いことが弊害で基準が設定しにくく、かつ変形しやすい光透過部を第１支持部、第２支持部が支えているので、光透過部の歪み防止効果を与えるだけでなく、デバイス製造上の基準形成、デバイスアセンブリ時の位置基準形成用にも両支持部を活用できる。
【００１６】
また、本発明の光路変換デバイスは、光透過部が、光の進行に対して略垂直な入射面と出射面とを有し、入射面へ略垂直に入射する光の光軸に対して光透過部の厚さが略対称に出射面に近づくにつれて階段状に増加するように変化することを特徴としている。
これによれば、光路変換デバイスに入射する光束が発散光であったとしても、光束径の広がりぐあいに応じて光透過部の厚さが増加するように変化させられるので、入射部付近においては光透過部の厚さを薄くすることができる。したがって、必要以上に結晶材料部を使用することがなく、階段状に厚さが変わり光の進行方向に並ぶ複数の領域に同一の電圧を与える場合には、印加電圧を低減することが可能となる。
また、厚さ変化する光透過部の電圧を印加する場所すべてに対して、光軸にほぼ垂直な電圧印加ができるので、電気光学効果による屈折率変化を最も効果的に得ることができる。
【００１７】
また、この発明は、光透過部が、光の進行方向に対して略垂直な入射面と出射面とを有し、入射面へ略垂直に入射する光の光軸に対して、光の進行方向に垂直な方向の厚さを構成する表面のうち一方の電極形成面が出射面に近づくにつれて段階状に厚さが増加するように変化し、他方の電極形成面が段差のない平面として形成されることを特徴とする光路変換デバイスを提供するものである。
このように、光透過部が、階段状に厚さが変化し、かつ光透過部の一方の電極形成面を段差がない構造にすることで、第１支持部、第２支持部のうちいずれか一方を位置合わせ基準に用い、他方を階段構造階段状に厚さ変化する薄い光透過部の形成基準に用いることができ、それぞれの支持部材を効率的に活用できる。
【００１８】
また、この発明は、光透過部が、光の進行方向に対して略垂直な入射面と出射面とを有し、光透過部の光の進行方向に垂直な方向の厚さが、出射面に近づくにつれてテーパ状に増加するように変化することを特徴とする光路変換デバイスを提供するものである。
このように、光透過部の厚さをテーパ状に変化させることで、電気光学効果は最高の状態で得られないものの、発散光を入射させる場合は、テーパ状の結晶材料部を通る際の広がり方に合わせたテーパ形状構造にすることができ、デバイス中の光の進行方向のそれぞれの位置で最大限の変調度を得ることができる。
【００１９】
さらに、この発明の光透過部は、電圧を印加することにより電気光学効果を有する結晶材料で形成されることを特徴とし、第１電極層及び第２電極層は、それぞれ単体あるいは、物理的に分離された部位から構成されることを特徴とする。
【００２０】
また、第１支持部及び第２支持部を導電性材料で形成することで、両支持部に直接電圧印加することができるので、別に外部電極を設けずとも光路変換デバイスの屈折領域の屈折率変調が実現できる。
【００２１】
あるいは、第１支持部および第２支持部を少なくとも一つの貫通穴を有する絶縁材料で形成する場合には、第１支持部の光透過部と接触しない表面上に第１外部電極を形成し、第２支持部の光透過部と接触しない表面上に第２外部電極を形成し、第１電極層と第１外部電極、第２電極層と第２外部電極とが、それぞれ貫通穴を通して導電接続されるように構成する。
これにより、第１および第２支持部には導電性のない材料を用いたとしても、光路変換ができ、特にデバイスの側面を金属製材料に接触させる必要がある場合に有効である。
【００２２】
また、この発明は、屈折領域を形成した光透過部を仮支持部材に貼り付ける工程と、光透過部の仮支持部材側とは反対側の表面を階段状の第１繰り返し構造に加工する工程と、第１電極層を第１繰り返し構造の上に形成する工程と、第１電極層に接触する表面を階段状の第２繰り返し構造に加工した第１支持部を第１接着層を介して第１及び第２繰り返し構造が接合するように該光透過部に貼り付ける工程と、仮支持部材を除去する工程と、光透過部の仮支持部材を除去した側の表面に階段状の第３繰り返し構造を形成する工程と、第２電極層を第３繰り返し構造上に形成する工程と、第２電極層に接触する表面を階段状の第４繰り返し構造に加工した第２支持部を、第２接着層を介して第３及び第４繰り返し構造が接合するように、光透過部に貼り付ける工程と、階段状のいずれかの繰り返し構造の端部をカッティング基準にして複数の構造体に切り分ける工程と、切り分けられた端面を研磨加工する工程とからなる光路変換デバイスの製造方法を提供するものである。
これによれば、両支持部と対向する表面が階段状構造の光透過部を持つ光路変換デバイスを効率よく製造することができる。
【００２３】
また、この発明は、屈折領域を形成した光透過部の平坦な表面上に第１電極層を形成する工程と、光透過部の平坦な表面を第１接着層を介して第１支持部に貼り付ける工程と、光透過部の第１支持部と接触しない表面を複数の階段状構造の繰り返し構造に加工する工程と、繰り返し構造上に第２電極層を形成する工程と、階段状の繰り返し構造の繰り返し周期と同じ周期を持つ鋸歯状の繰り返し構造が光透過部に接触しない側の表面に形成された第２支持部を、第２接着層を介して光透過部の第２電極層が形成された表面に貼り付ける工程と、第２支持部の鋸歯状の繰り返し構造の端部をカッティング基準にして、複数の構造体に切り分ける工程とを含む光路変換デバイスの製造方法を提供するものである。
これによれば、一方の表面が階段状形状で、他方の表面が平坦な構造の光透過部を持つ光路変換デバイスを効率よく製造することができる。
【００２４】
さらに、この発明は、屈折領域を形成した光透過部の平坦な表面上に第１電極層を形成する工程と、光透過部の平坦な表面を第１接着層を介して第１支持部に貼り付ける工程と、光透過部の第１支持部と接触しない表面を複数のテーパ状の繰り返し構造に加工する工程と、テーパ状の繰り返し構造の上に第２電極層を形成する工程と、該テーパ状の繰り返し周期と同じ周期を持つ鋸歯状の繰り返し構造が光透過部に接触しない側の表面に形成された第２支持部を、第２接着層を介して光透過部の第２電極層が形成された表面に貼り付ける工程と、第２支持部の鋸歯状の繰り返し構造の端部をカッティング基準にして、複数の構造体に切り分ける工程とを含む光路変換デバイスの製造方法を提供するものである。
これによれば、テーパ状構造の光透過部を持つ光路変換デバイスを効率よく製造することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳述する。なお、これによってこの発明が限定されるものではない。
また、以下の実施例では、入射された光の光路を変換する部材である光透過部を、「結晶材料部」と呼ぶ。
【００２６】
（実施例１）
＜デバイスの構成＞
まず、図１（ａ）、（ｂ）を用いて本発明の一つの実施形態について説明する。図１（ａ）は、光路変換デバイス１０１の側面図、また、図１（ｂ）は、光路変換デバイス１０１の結晶材料部１より下の部分を図示した斜視図である。
図１（ａ）において、本発明の光路変換デバイス１０１は、結晶材料部１、第１支持部材２、第２支持部材３、第１電極層４ａ，４ｂ，４ｃ、第２電極層５ａ，５ｂ，５ｃ、第１接着層６、第２接着層７の各要素から構成される。第１支持部材２と第２支持部材３が導電性材料の場合、第１支持部材２の上面、第２支持部材３の下面との間には、屈折率変調のための電圧Ｖが印加される。
【００２７】
結晶材料部１は、表面と裏面が階段状の対称的な面として形成される。第１支持部材２と第２支持部材３とは結晶材料部１の表面と裏面に対応して接合可能な表面を持ち、それぞれ第１接着層６、第２接着層７を介して結晶材料層１と結合される。
また、第１電極層４ａ〜４ｃは、結晶材料部１と第１支持部材２との間の階段状表面にそれぞれ配置され、第２電極層５ａ〜５ｃは、結晶材料部１と第２支持部材３との間の階段状表面にそれぞれ配置される。すなわち、第１および第２電極層は、それぞれ物理的に分離された複数の部位から構成される。
【００２８】
このような光路変換デバイス１０１に対して、発散光は図１（ａ）の左側の側面から入射され、図１（ａ）の右側の側面から出射される。結晶材料部１に入射された光は発散するように紙面の左から右方向に進行する。図１（ａ）の線分Ａ１とＡ２で示された範囲内が光束を示している。
【００２９】
第１電極層４ａ〜４ｃ、第２電極層５ａ〜５ｃは、階段状に厚さが変化する第１支持部材２、第２支持部材３に対して第１接着層６、第２接着層７を介して第１電極層４ａ〜４ｃ、第２電極層５ａ〜５ｃの未形成部を埋めるようにして取り付けられている。ここで、第１支持部材２は、結晶材料部１の位置の光路変換デバイス１０１自体での位置基準となる。さらに、光路変換デバイス１０１をアセンブリするときの位置基準ともなる。
【００３０】
第２支持部材３は、薄い結晶材料部１が歪むことで、結晶材料部１での電気光学効果特性が変化することを防ぐためのものである。つまり、結晶材料部１の厚さを薄くするほど、第１支持部材２単体の支持だけでは、両者の線膨張係数の違いなどにより結晶材料部１に歪みが発生しやすくなるので、第１支持部材２の対向面に第２支持部材３を形成することで、結晶材料部１の上下での歪の発生要因となる力のバランスずれを緩和し、結果として結晶材料部１での歪みの発生を防ぐことができる。
【００３１】
結晶材料部１は、電気光学効果を有する結晶材料（例えば、ＬｉＮｂＯ_３やＬｉＴａＯ_３など）で構成される。結晶材料部１には、電圧を印加することによって屈折率制御可能な屈折領域群８ａ〜８ｃ（図では一つの図形で表現しているが、それぞれの屈折領域群は複数のレンズ形の部分と複数の三角プリズム部分からなる）が図１（ｂ）に示すように複数個形成されている。各領域群のレンズ形の部分は波面変換用で、三角プリズム形の部分は角度変調用である。
屈折領域群８ａ〜８ｃが形成された各階段状表面において、たとえば図１（ａ）の紙面の左右方向の長さＬは、７００μｍ程度である。
また、屈折領域群８ａの紙面の上下方向の厚さＷ１＝７０μｍ，領域群８ｂの厚さＷ２＝１４０μｍ，領域群８ｃの厚さＷ３＝２００μｍ程度である。
【００３２】
この屈折領域群８ａ〜８ｃは、プロトン交換法でレンズ形あるいは三角プリズム型等の形状に結晶材料部１の表面にイオン拡散領域を形成した後、結晶材料部の両面に数１０ｋＶの電圧を電解液中で印加することによってドメイン反転（分極が逆転する）構造を部分的に生じさせて形成され、結晶材料部１の厚さ方向すなわち図のｙ方向に一様な構造である。
さらにこれらの屈折領域群は長さが１００μｍ未満まで小さいものが複数形成できるので、光はこの多数の屈折領域群を通過でき、光路変換デバイス１０１では、バルクデバイスでありながら大きな角度変調効果が得られる。
【００３３】
図２に、図１に示した結晶材料部１を上方から見た平面図を示す。
屈折領域群８ａ，８ｂ，８ｃのそれぞれに対して、レンズ形状のイオン拡散領域（８ａ−１，８ｂ−１，８ｃ−１）と、三角プリズム形状のイオン拡散領域（８ａ−２，８ｂ−２，８ｃ−２）が形成され、イオン拡散領域の大きさは入射側ほど小さく、出射側にいくに従って大きくする。
また、点線で示した領域は、電極層（４ａ，４ｂ，４ｃ）が存在する領域を示しており、この領域がドメイン反転領域となる。
【００３４】
本実施例１では、光路変換デバイス中を通過する発散光に対して、光路変換デバイス中の同じ面積の屈折領域で同じ屈折効果を得るための駆動電圧が最小になるように、結晶材料部の厚さ変化の手段の一つとして、図１（ａ）のように厚さが階段状に光軸対称な変化をするように作られている。この結果、結晶材料部１の厚さは光束の幅（Ａ１〜Ａ２）に応じて無駄な厚い部分が相対的に減ることになる。
【００３５】
この階段構造のメリットは、全ての電圧印加箇所で結晶材料部１に対して光軸にほぼ垂直な電圧印加ができ、電圧印加の面では最も効果的に電気光学効果による屈折率変化を得ることができることである。また、光軸に対して対称な構造は、結晶材料部１の中を損失なく光を通過させるのにも有利である。
【００３６】
図１（ｂ）に示した光の入射面９ａ、出射面９ｂは、結晶材料部１、第１支持部材２、第２支持部材３、第１電極層４ａ〜４ｃ、第２電極層５ａ〜５ｃ、第１接着層６、第２接着層７で構成される積層構造体の積層方向に略垂直な面の研磨面として形成される。なお、光路変換デバイス１０１での光の透過率を高めるために、この入射面９ａ、出射面９ｂに反射防止膜をつけてもよい。
【００３７】
＜電圧印加方法＞
次に、この光路変換デバイスへの電圧印加方法について説明する。
図１（ａ）は、第１支持部材２と第２支持部材３とが導電性材料の場合の電圧印加方法を示している。導電性材料としては、たとえば、金属粒子混入型の導電性エポキシ樹脂や酸化銀混入型の有機銀系の導電性樹脂や、導電性めっきを施した鉄系材料などを用いることができる。
第１支持部材２、第２支持部材３が導電性材料の場合は、この第１支持部材２、第２支持部材３が外部電極となり、この両支持部材に図１（ａ）のように直接電圧Ｖを印加する。結果として、別に外部電極を設けずとも光路変換デバイス１０１の屈折領域８ａ〜８ｃの屈折率変調が実現できる。
この場合には、屈折領域群８ａ〜８ｃの各電極間に印加される電圧Ｖが同じであるため、各領域群の厚さに応じて電界が変化する。たとえば、他と比べて屈折領域の厚さが薄い屈折領域群８ａの電界強度が最も高くなる。
【００３８】
次に、図３に、第１支持部材２，第２支持部材３が導電性材料でない場合の電極構成を示す。
この場合は、図３の光路変換デバイス２０１に示すように、第１支持部材２、第３支持部材３の内部に、それぞれコンタクトホール１０ａ〜１０ｃ、１０ｄ〜１０ｆを形成し、コンタクトホール１０ａ〜１０ｆ内に導電性材料（金属粒子混入型の導電性エポキシ樹脂や酸化銀混入型の有機銀系の導電性樹脂など）を充填する。
また、第１支持部材２および第２支持部材３の結晶材料部１との接触面と異なる表面上に、それぞれ外部電極１１ａ，１１ｂを設ける。外部電極１１ａ，１１ｂには、Ａｌ電極などを用いる。
コンタクトホール１０ａ，１０ｂ，１０ｃの導電性材料を介して、この外部電極１１ａと各第１電極層４ａ，４ｂ，４ｃとが電気的に接続される。
また、コンタクトホール１０ｄ，１０ｅ，１０ｆの導電性材料を介して、外部電極１１ｂと第２電極層５ａ，５ｂ，５ｃとが電気的に接続される。
外部電極１１ａと１１ｂの間に電圧Ｖを印加することにより、各屈折領域８ａ，８ｂ，８ｃにこの電圧が印加されることになり、屈折率変調をすることができる。
【００３９】
この電圧印加方法は、電圧印加による電流のリークなどを気にしなくてもよいので、光路変換デバイスの側面を金属製の部材に接触させる必要がある場合に有効である。
なお、図３では、コンタクトホール１０ａ〜１０ｆ及び１０ｄ〜１０ｆをそれぞれ単一の外部電極１１ａ及び１１ｂに集約した構成となっているが、個々に電極を引き出し、該個々の電極に対して異なる電圧を印加する構成であってもよい。これによれば、屈折領域群８ａ〜８ｃの各電極間に発生する電界を一定とすることができる。
ここで、光路変換デバイス２０１で外部電極１１ａ、１１ｂの配置場所、形成方法について大きな制約はないが、光路変換デバイス２０１のアセンブリ面側に外部電極が形成される場合、図２のようにアセンブリ面側に設けられた溝部１２に外部電極１１ｂが入り込む構造にするのが、アセンブリ面を平坦にする点や、電極部が入り込み金属面でも配置できる点などの優位性からアセンブリ時にはより好ましい構造になる。
【００４０】
図４に、実施例１における電圧印加時の光の通過経路の概略図を示す。
図４は、図１（ｂ）の構成を上方から見た図である。
電極４ａから４ｃについて、それぞれに同じ電圧Ｖをかけると、ドメイン反転を起こしたところは周囲と大きさが同じで反対の屈折率変化Δｎを示し、ｎ_ｎ（Ｖ）＝ｎ_ｅ−Δｎ、ｎ_ｒ（Ｖ）＝ｎ_ｅ＋Δｎとなる。ここで、ｎ_ｅは電圧０Ｖのときの屈折率である。また、ｎ_ｎは屈折領域外の屈折率、ｎ_ｒは屈折領域内の屈折率である。この結果、発散光は図のように屈折領域８ａ〜８ｃに対してｘｚ平面の方向ベクトル（図中矢印で記載）を持って屈折される。例えばここで、結晶材料部１が薄いほど同じ電圧Ｖに対して屈折率変化は相対的に大きいので、光偏向機能を示す三角プリズム型の屈折領域での屈折角は、図４の入射側の屈折領域からそれぞれの屈折角をφ_ａ、φ_ｂ、φ_ｃ（図示せず）とすると、φ_ａ＞φ_ｂ＞φ_ｃの関係になり、結晶材料部が薄いほど同じ印加電圧Ｖに対して相対的に大きく曲がる。すなわち、屈折領域８ａが最も大きく曲がり、領域８ｃが最も曲がり方が小さい。
【００４１】
＜製造方法＞
次に、図１に示した光路変換デバイス１０１の製造工程を説明する。
図５および図６に、この発明の実施例１の光路変換デバイスの製造工程図を示す。ただし、図５，図６では、説明を簡単化するために、第１電極層４および第２電極層５の未形成部分の第１接着層６および第２接着層７は省略している。
【００４２】
工程１：（図５（ａ））
まず、前記したような方法で屈折領域群８が形成された結晶材料部１を、強度補償用の仮支持部材５０の上に固定する。
ここでの強度補償とは、結晶材料部１を階段状に加工する際に結晶材料部１に歪みが発生しないよう保護することを意味する。仮支持部材５０の材料としては、たとえばＡｌ板のような金属板を用いることができる。
【００４３】
工程２：（図５（ｂ））
次に、結晶材料部１の露出した表面５１を階段状（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）に加工する。たとえば、予め、図５（ｂ）の階段状表面の形状と反対の階段状形状を持つ研磨治具を作成しておき、この治具を段差形成方向と垂直方向にスライドすることにより表面５１を研磨加工し、複数の階段状表面を同時に形成する。あるいは、高精度の送り機構を有する研磨治具を用い、研磨位置を移動させながら研磨することにより、階段状表面（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）を一段ずつ研磨してもよい。研磨の深さは研磨時間を変えることにより調整すればよい。
この工程により、図１（ｂ）に示したような屈折領域群８ａ〜８ｃが形成される。階段状表面１３ａと１３ｂの段差、および１３ｂと１３ｃの段差は３０から５０μｍ程度である。
【００４４】
なお、図５（ｂ）では、階段形状は３段（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）の繰り返しとして図示しているが、段数はこれに限るものではなく、光路変換デバイスに要求される仕様により、より多くの段数としてもよい。
【００４５】
工程３：（図６（ａ））
ここでは、まず、階段状表面（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）の上に、第１電極層４（４ａ，４ｂ，４ｃ）を形成する。この第１電極層４が形成された部分が、屈折領域群８の中のドメイン反転領域となる。
第１電極層４の材料としては、たとえばＡｌなどを用いることができる。また、第１電極層４の形成は、たとえばフォトリソグラフィーで、所望の電極形状のマスクを利用して電極形状を形成し、不要部分をリフトオフすることなどにより行えばよい。
次に、第１電極層４が形成された階段状表面の構造上に、第１接着層６としてアクリル系の接着剤を塗布し、この構造と第１支持部材２とを互いの表面が密接係合するように接着する。
なお、第１支持部材２の一方の表面は、予め階段面（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）の形状の反対の形状に研磨加工しておく。
【００４６】
工程４：（図６（ｂ））
ここでは、仮支持部材５０を除去し、工程２と同様の方法を用いて、結晶材料部１の他方の表面５２に、階段面（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）と同様の繰り返し階段面（５４ａ，５４ｂ，５４ｃ）を形成する。
このとき、階段面１３ａと５４ａ、１３ｂと５４ｂ、１３ｃと５４ｃとが垂直方向に対応するように、第１支持部材２を加工の位置基準として固定し、表面５２を研磨加工する。
【００４７】
工程５：（図６（ｃ））
ここでは、工程３で形成した第１電極層（４ａ，４ｂ，４ｃ）と垂直方向に対応する位置の階段状表面（５４ａ，５４ｂ，５４ｃ）に、工程３と同様の方法で、第２電極（５ａ，５ｂ，５ｃ）を形成する。
次に、予め階段状表面（５４ａ，５４ｂ，５４ｃ）と係合する形状に加工した表面を持つ第２支持部材３を、第２接着層７を介して、結晶材料部１に接着する。
以上の工程により、図６（ｃ）に示すような積層構造体が連続して複数個形成された光路変換デバイス１０１が形成される。
【００４８】
さらに、図１（ａ）に示すように、階段状の繰り返し構造の一単位を３段の階段形状構造とするために、繰り返し階段形状の積層構造体を、階段状の繰り返し構造の端部をカッティング基準として、カッティングする。
これにより、複数の光路変換デバイス１０１が分離される。
【００４９】
また、カッティングされた構造体の左右の端面を研磨すれば、図１（ｂ）の入射面９ａと出射面９ｂが形成される。
さらに、積層構造体の入射面および出射面に対して垂直な方向で図６（ｃ）の紙面の手前の側面と奥の側面となる幅方向を、所定の大きさにカッティングすれば、図１（ａ）に示したような光路変換デバイス１０１が完成する。
この製造手順により、光軸対称に階段状構造を持つ結晶材料部１を有する光路変換デバイス１０１が、複数個同時に、結晶材料部１自体に不連続部を形成することなく製造できる。
なお、分割した結晶材料部の連結部に反射防止機能を持たせるなど構造上の工夫が必要となり、製造工程も複雑化するが、光路変換デバイス１０１と類似の形態で結晶材料部の厚さが変わるように、結晶材料部も光の進む方向に複数に分割するような製造方法も考えられる。
【００５０】
（実施例２）
＜デバイスの構成＞
図７（ａ），（ｂ）に、本発明の実施例２の光路変換デバイスの構造図を示す。
図７（ａ）はその側方断面図であり、図７（ｂ）は上部の第１支持部材２２を除いた斜視図である。
実施例２の光路変換デバイス１０２は、結晶材料部２１，第１支持部材２２，第２支持部材２３，第１電極層２４，第２電極層２５（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ），第１接着層２６および第２接着層２７からなる。
実施例２では、結晶材料部２１の片側表面のみが階段状であり、厚さが変化する構造となっている。他方の表面は段差のない平坦面である。また、図７（ｂ）に示すように、図１（ｂ）に示したのと同様な屈折領域群２８ａ，２８ｂ，２８ｃが形成されている。
【００５１】
この結晶材料部２１には、平坦な側に単体の第１電極層２４が形成され、階段状になった側に３つの部位に分離された第２電極層２５（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）が形成されている。結晶材料部２１の第１電極層２４側には、階段形状形成時の加工基準面２９ａを持つ第１支持部材２２が第１接着層２６を介して貼り付けられる。
【００５２】
また、結晶材料部２１の第２電極層２５（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）側には、光路変換デバイス１０１と同様に、薄い結晶材料部２１に歪を発生させないのと同時に光路変換デバイス１０２のアセンブリ時の位置基準部２９ｂも形成される第２支持部材２３が、第２接着層２７を介して、結晶材料部２１に貼り付けられる。ここで、第２接着層２７は、第２電極層２５の隙間を埋めるように形成される。また、第２支持部材２３の第２電極層２５側の面が結晶材料部２１の階段構造に合わせた階段構造であって、もう一方の面２９ｂは位置基準として平坦である。
【００５３】
このような実施例２の構造の光路変換デバイスでも、実用上十分な光路変換機能を果たし、後述するように、製造工程を簡素化できる。また、実施例２の構成の他のバリエーションとして、図８に示すような光路変換デバイスが考えられる。
図８の光路変換デバイスは、図７のデバイスに対して、第１電極層２４と第１接着層２６がなく、第２電極層２５，第２接着層および第２支持部材の構造が異なる。
第２電極層２５ｄ，２５ｅ，２５ｆは、各階段状表面の全面を覆うように形成されている。第２接着層３０は、階段状の形状を平坦にならすように第２電極層２５ｄの下方は厚く、第２電極層２５ｅの下方は薄く形成されている。
さらに、第２支持部材２０の第２接着層３０側の表面は平坦とする。このような図８の構成の光路変換デバイスでも、図７とほぼ同様の光路変換機能を実現できる。
【００５４】
この実施例２の光路変換デバイス（１０２，２０２）の中において、図７に示すように、入射光は、基準面２９ａに対して所定の角度θだけ傾いた方向に進み、電圧を印加することにより進行方向が少しずつ曲げられて、光は結晶材料部２１の階段状構造内をけられずに通過して出射面２９ｄから出ていく。
【００５５】
従って、入射面２９ｃや出射面２９ｄも、光路変換デバイス（１０２，２０２）での光の透過率を最大にするために、入射光Ｂの中心線Ｏに対して垂直な端面として形成される。この結果、第２支持部材２３の位置基準ともなる２９ｂはこの入射面２９ｃ、出射面２９ｄそれぞれと直交面となるように形成される。
【００５６】
このような形状にすることで、第２支持部材２３（あるいは２０）は、単に結晶材料部２１の歪み防止のためだけのものではなく、結晶材料部中を斜めに光が通過する状態でのデバイスのアセンブリ時の光路変換デバイスの位置基準となることができ、その位置基準は結晶材料部２１を通過する光の方向である中心線Ｏと独立して形成できる。
この構造にすれば、結晶材料部２１の中を最も良い経路で光を通すという目的の面では光路変換デバイス１０１よりわずかに不利ではあるが、一方で、第１支持部材２１、第２支持部材（２３，２０）のうちいずれか一方を位置合わせ基準に用い、他方を階段状に厚さが変化する薄い結晶材料部２１の形成基準に用いることができ、それぞれの支持部材を柔軟かつ効率的に活用できる。
【００５７】
＜製造方法＞
次に、図９に、この実施例２の光路変換デバイス２０２の製造方法を示す。この製造方法では、実施例１で用いた仮支持部材５０が不要となる。すなわち、完成したデバイスでは利用しない部材を予め作成しておく必要はなく、製造コストと労力を削減でき、この意味で効率的な製造ができる。
【００５８】
まず、図９（ａ）において、両面がフラットな第１支持部材２２と、図５（ａ）に示した結晶材料部１と同様な、屈折領域群２８が形成された結晶材料部２１とを用意する。
この結晶材料部２１の一方の表面の全体に第１電極層２４を形成する。そして、この第１電極層２４の上に第１接着層２６を形成し、第１支持部材２２の一方の平坦面と接着する。
次に、図９（ｂ）に示すように、第１電極層２４の形成されていない結晶材料部２１の表面を階段形状に研磨加工する。この研磨加工は、実施例１と同様の方法で行なえばよい。図９（ｂ）では、３段構造の繰り返し表面構成（２８ａ，２８ｂ，２８ｃ）としているが、この段数に限るものではない。
【００５９】
次に、図９（ｂ）で形成された段階構造（２８ａ，２８ｂ，２８ｃ）の上に、第２電極層２５ｄ，２５ｅ，２５ｆを、実施例１と同様の方法で形成する。
第２支持部材２０は、後述するカッティングの基準となる鋸歯状の面と、平坦な面を有するものとして予め形成しておく。そして第２接着層３０を介して図９（ｃ）のように、階段状面２８ａの端部と鋸歯状面の端部とが一致するように、光路変換デバイスのサイズに繰り返し周期を合わした鋸歯状の面を有する第２支持部材２０を取り付ける。
【００６０】
次に、鋸歯の繰り返し部分を基準に、図の破線方向にバー状にカッティングし、バー状のままカッティング面を入射面２９ｃ、及び出射面２９ｄとして研磨する。最後に、このバーを研磨面に垂直な方向にもカッティングして光路変換デバイス２０２が製造できる。
この製造手順で作成することで、実施例１に比べて、光路変換デバイスを効率良く作製できる。
【００６１】
（実施例３）
ここでは、結晶材料部の厚さが、入射側から出射側にかけて、いわゆるテーパ状に変化する光路変換デバイスについて説明する。
図１０（ａ），（ｂ）に、実施例３の光路変換デバイスの断面図および第１支持部材３２を除いた部分の斜視図を示す。
図１０（ａ）において、結晶材料部３１の入射面３９ｃ側の紙面の上下方向の長さは７０μｍ，出射面側３９ｄの紙面の上下方向の長さは２００μｍとし、結晶材料部３１の第１支持部材３２および第２支持部材３３と対向する面は、いずれも平坦な面として形成される。
また、結晶材料部３１の内部には、前実施例と同様な屈折領域群３８が形成される。
【００６２】
また、結晶材料部３１の屈折領域群３８を覆うように一方の面には第１電極層３４、それと反対の面側に第２電極層３５が形成される。第１支持部材３２はこの電極層３４側に第１接着層３６を介して接着され、第２支持部材３３は第２電極層３５側に第２接着層３７を介して接着される。
ここで光路変換デバイス１０３へ入射させる光Ｃは、デバイス中の結晶材料部３１を最もロスなく通過させるために、発散光Ｃの光軸がテーパ形状の中心線Ｍに一致するように入射させる。従って、デバイスの入射面３９ｃ、出射面３９ｄもこの中心線Ｍに略垂直になるように形成することが好ましい。
【００６３】
また、実施例１と同じように、第２支持部材３３は位置基準形成にも利用できる。ここで第２支持部材３３の第２電極層３７に接しない側の面３９ｂは中心線Ｍに平行に形成する。この面３９ｂは、実施例３の光路変換デバイス１０３をアセンブリする際の位置基準となる。
結晶材料部３１はテーパ状であるので、第１電極層３４と第２電極層３５とは平行面とはなっていない。しかし、この結晶材料部３１の中の発散光Ｃの進行方向のそれぞれの位置で最大限の変調度を得るようにするために、結晶材料部３１のテーパ形状を、発散光Ｃの広がり方に対応させるように設計することが可能となる。
【００６４】
図１１に、この実施例３の光路変換デバイスの製造方法について説明する。
まず、上面および下面が平坦である第１支持部材３２と、屈折領域群３８が形成されかつ平行な上面および下面を持つ結晶材料部３１とを用意する。
図１１（ａ）において、３つの屈折領域群３８が形成された領域を１つの光路変換デバイスの単位とすると、図１１（ａ）のデバイスの１単位ごとに、結晶材料部３１の一方の表面に、第１電極層３４を形成する。すなわち、デバイスの１単位の境界部分には、第１接着層３６を形成するための隙間領域ができるように、第１電極層３４を形成する。
そして、図１１（ａ）に示すように、第１電極層３４を形成した結晶材料部３１と、第１支持部材３２とを、第１接着層３６を介して接着する。
【００６５】
次に、図１１（ｂ）に示すように、第１電極層３４の形成されていない方の結晶材料部３１の面を、第１支持部材３２の面３９ａを加工基準として、テーパ状に加工する。ここで、結晶材料部３１のテーパ状表面形状は、図１１（ｂ）のように光路変換デバイス一つごとに、テーパ部が繰り返されるような構造となるように加工される。テーパ状の加工は、例えばテーパ状の研磨用のバイトなどを用いてテーパ形成方向と垂直にスライドすることにより行なえばよい。
【００６６】
次に、図１１（ｃ）に示すように、結晶材料部３１の繰り返しテーパ構造を形成した面側に第２電極層３５を形成した後、第２接着層３７を介して第２支持部材を取り付ける。
ここで、第２支持部材３３には、予め結晶材料部３１のテーパ部の斜度とほぼ同じ斜度を持つテーパ部の繰り返し構造を第２電極層３５と接する側の表面に形成し、かつその半分程度の斜度を持つテーパ部の繰り返し構造を第２電極層３５と接しない側の表面に形成しておく。第２支持部材３３のテーパ部の斜度を結晶材料部の半分にしているのは、第２支持部材の表面の斜度に垂直な面でカッティングすることで、テーパ部に最も理想的な角度で光を入射させることができるようにするためである。
この場合には、図１１（ｃ）に示すように、第２支持部材３３は、第２接着層３７が第２電極層３５の隙間を埋めるような形態で結晶材料部３１に貼り付けられることになる。
【００６７】
次に、第２支持部材３３の表面のテーパ構造繰り返し部分をカッティング基準にして、図１１（ｃ）の破線に沿って、バー状にカッティングする。
この後、このカッティング面を光路変換デバイスの入射面３９ｃ、出射面３９ｄとするために、バー状のまま研磨し、最後に、このバーを研磨面に垂直な方向にもカッティングすると、光路変換デバイス１０３が完成する。
【００６８】
この実施例３では、結晶材料部３１をテーパ状表面を持つように形成しているので、光の進行方向の各位置において最大限の変調度を得ることができ、多数の光路変換デバイスを同時に比較的容易な方法で効率よく製造することができる。
【００６９】
次に、以上の３つの実施例の光路変換デバイスに共通な機能について説明する。
（Ａ）開口制限機能
開口制限機能とは、結晶材料部から出る出射光の出射領域を制限する機能をいう。
図１２に、図１に示した光路変換デバイスの出射光の出射部分を拡大した図を示す。ここで、符号７１が結晶材料部１，符号７２が第１支持部材２，符号７３が第２支持部材３，符号７４が第１電極層４ｃ，符号７５が第２電極層５ｃ，符号７６が第１接着層６，符号７７が第２接着層７に相当する。
【００７０】
図１２では、第１接着層７６と第２接着層７７が、結晶材料部７１を進行してきた発散光の広がりを抑制する開口制限部の役割を果たす。
このために出射光は、第１接着層７６と第２接着層７７よりも上方向および下方向には広がって出射されない。
このとき、開口制限されるべき不要光が、出射面に到達するまでに、結晶材料部７１と第１接着層７６との界面、結晶材料部７１と第１電極層７４との界面、あるいは結晶材料部７１と第２接着層７７との界面、結晶材料部７１と第２電極層７５との界面に当たる。ここで、前記の界面が単なる鏡面であれば、光は結晶材料部７１の中で再反射されて、光の出射端に到達してしまうことになり、これが迷光となる。
すなわち、開口制限機能を有することは、迷光の発生の可能性が高くなり、開口制限機能を付加する場合には、単に出射面を遮光するだけでは迷光の発生は抑えられない。
【００７１】
そこで、第１電極層７４、第２電極層７５、第１接着層７６、第２接着層７７にそれぞれ、光吸収性を持たせる。これにより、図１２に矢印で示したような前記界面での反射を、結晶材料部との界面において低減することができ、結果として出射光に混入する迷光を低減することができる。これらの各層に光吸収性を持たせるためには、たとえば光の当たる面を黒体化すればよい。
【００７２】
（Ｂ）波面変換機能
波面変換機能とは、入射する発散光の広がりを抑制する機能をいう。
実施例１の図１などに示したデバイスでは、光の入射面９ａは平坦面となるように加工していたが、光路変換の角度変調の自由度を大きくするためには必ずしも平坦に加工する必要はない。
一般に、光路変換デバイスの中を透過する距離が長いほど、角度変調度は大きくなる。
そこで、角度変調度を大きくするように、光路変換デバイスが波面変換機能を持つように入射面９ａを加工する。たとえば、図１３に示すように、入射面９ａを、曲面形状（８０）に加工すれば、デバイス内での光の伝播距離を長くすることができる。
【００７３】
図１３は、実施例２の図７に示した光路変換デバイス１０２の入射面２９ｃを曲面形状（８０）に加工したものを示している。
図１３に示すように、光路がデバイス入射面で変えられることになるので、入射面に曲面形状８０を設けることにより、光路変換デバイスの入射光の発散の度合い（発散角）を小さくすることができることがわかる。
このように発散角を小さくすれば、結晶材料部８１において同じ厚さの３段の階段構造でも、その平坦部分の長さが長くなるので、光路変換デバイス内での光の伝搬距離を、入射面が単なる平面の場合よりも長くすることができる。つまり、光路変換デバイスを透過する間の角度変調度等を大きくすることができる。
【００７４】
【発明の効果】
この発明によれば、光の進行方向に対して厚さが異なり、かつ屈折領域を有する結晶材料部を備え、この結晶材料部を両側から挟みこむように２つの支持部材を接着させているので、結晶材料部の歪み防止と、デバイス製造のための位置基準を明確に形成でき、デバイスの複数個同時作成を容易かつ効率的に行なうことができる。
【００７５】
また、この発明によれば、結晶材料部の一方の表面を階段状に変化するように形成しているので、第１支持部材または第２支持部材をこのデバイス製造時の位置基準として用いることができ、光路変換デバイス製造時において、仮支持部材を使用することなく容易に製造することができる。
また、この発明によれば、結晶材料部をテーパ形状としているので、より適切な入射光の屈折率変化を得ることができる。
【００７６】
さらに、結晶材料部に階段状形状やテーパ形状の繰り返し構造を形成し、第２支持部材に鋸歯状の繰り返し構造を形成することにより、複数個の光路変換デバイスを同時に効率よく製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１の光路変換デバイスの構造図である。
【図２】この発明の実施例１の光路変換デバイスの平面図である。
【図３】この発明の実施例１の光路変換デバイスの断面図である。
【図４】この発明の実施例１の光路変換デバイスにおいて、電圧印加時の光の進路の説明図である。
【図５】この発明の実施例１の光路変換デバイスの製造方法の説明図である。
【図６】この発明の実施例１の光路変換デバイスの製造方法の説明図である。
【図７】この発明の実施例２の光路変換デバイスの構造図である。
【図８】この発明の実施例２の光路変換デバイスの構造図である。
【図９】この発明の実施例２の光路変換デバイスの製造方法の説明図である。
【図１０】この発明の実施例３の光路変換デバイスの構造図である。
【図１１】この発明の実施例３の光路変換デバイスの製造方法の説明図である。
【図１２】この発明の光路変換デバイスの出射光の進路の説明図である。
【図１３】この発明の光路変換デバイスの入射面を曲面とした場合の説明図である。
【図１４】従来の光路変換デバイスの斜視図である。
【図１５】従来の光路変換デバイスの斜視図である。
【符号の説明】
１、２１、３１、７１、８１　結晶材料部
２、２２、３２、７２、８２　第１支持部材
３、２３、３３、７３、８３　第２支持部材
４、２４、３４、７４、８４　第１電極層
５、２５、３５、７５、８５　第２電極層
６、２６、３６、７６、８６　第１接着層
７、２７、３７、７７、８７　第２接着層
８、２８、３８　屈折領域
９ａ　入射面
９ｂ　出射面
１０　コンタクトホール群
１１ａ　外部電極
１１ｂ　外部電極
１２　溝部
１３　階段構造部
２９ａ　基準面
２９ｂ　基準面
２９ｃ　入射面
２９ｄ　出射面
３０　第２接着層
３９ａ　基準面
３９ｂ　基準面
３９ｃ　入射面
３９ｄ　出射面
５０　仮支持部材
５１　階段形成面
５２　平坦面
５４　階段構造部
８０　曲面
１０１　実施例１の光路変換デバイス
２０１　実施例１の光路変換デバイス
１０２　実施例２の光路変換デバイス
２０２　実施例２の光路変換デバイス
１０３　実施例３の光路変換デバイス

Claims

電気光学効果により光の進行方向に垂直な方向に一様に光の屈折率を制御可能な複数の屈折領域が形成され、かつ光の進行方向に沿って厚さが変化する光透過部と、光透過部を挟みこむように、かつ少なくとも屈折領域の部分を覆うように形成された第１電極層及び第２電極層と、第１電極層の光透過部と接触しない側に第１接着層を介して密接配置される第１支持部と、第２電極層の光透過部と接触しない側に第２接着層を介して密接配置される第２支持部とを備えたことを特徴とする光路変換デバイス。
前記光透過部が、光の進行に対して略垂直な入射面と出射面とを有し、入射面へ略垂直に入射する光の光軸に対して光透過部の厚さが略対称に出射面に近づくにつれて階段状に増加するように変化することを特徴とする請求項１記載の光路変換デバイス。
前記光透過部が、光の進行方向に対して略垂直な入射面と出射面とを有し、入射面へ略垂直に入射する光の光軸に対して、光の進行方向に垂直な方向の厚さを構成する表面のうち一方の電極形成面が出射面に近づくにつれて階段状に厚さが増加するように変化し、他方の電極形成面が段差のない平面として形成されることを特徴とする請求項１記載の光路変換デバイス。
前記光透過部が、光の進行方向に対して略垂直な入射面と出射面とを有し、光透過部の光の進行方向に垂直な方向の厚さが、出射面に近づくにつれてテーパ状に増加するように変化することを特徴とする請求項１記載の光路変換デバイス。
前記光透過部は、電圧を印加することにより電気光学効果を有する結晶材料で形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光路変換デバイス。
前記第１電極層及び第２電極層が、それぞれ単体あるいは、物理的に分離された部位から構成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光路変換デバイス。
前記第１支持部及び前記第２支持部が導電性材料で形成されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光路変換デバイス。
前記第１支持部および前記第２支持部が少なくとも一つの貫通穴を有する絶縁材料で形成され、かつ第１支持部の光透過部と接触しない表面上に第１外部電極が形成され、第２支持部の光透過部と接触しない表面上に第２外部電極が形成され、第１電極層と第１外部電極、第２電極層と第２外部電極とが、それぞれ貫通穴を通して導電接続されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光路変換デバイス。
屈折領域を形成した光透過部を仮支持部材に貼り付ける工程と、光透過部の仮支持部材側とは反対側の表面を階段状の第１繰り返し構造に加工する工程と、第１電極層を第１繰り返し構造の上に形成する工程と、第１電極層に接触する表面を階段状の第２繰り返し構造に加工した第１支持部を第１接着層を介して第１及び第２繰り返し構造が接合するように該光透過部に貼り付ける工程と、仮支持部材を除去する工程と、光透過部の仮支持部材を除去した側の表面に階段状の第３繰り返し構造を形成する工程と、第２電極層を第３繰り返し構造上に形成する工程と、第２電極層に接触する表面を階段状の第４繰り返し構造に加工した第２支持部を、第２接着層を介して第３及び第４繰り返し構造が接合するように、光透過部に貼り付ける工程と、階段状のいずれかの繰り返し構造の端部をカッティング基準にして複数の構造体に切り分ける工程と、切り分けられた端面を研磨加工する工程とからなることを特徴とする、請求項２記載の光路変換デバイスの製造方法。
屈折領域を形成した光透過部の平坦な表面上に第１電極層を形成する工程と、光透過部の平坦な表面を第１接着層を介して第１支持部に貼り付ける工程と、光透過部の第１支持部と接触しない表面を複数の階段状構造の繰り返し構造に加工する工程と、繰り返し構造上に第２電極層を形成する工程と、階段状の繰り返し構造の繰り返し周期と同じ周期を持つ鋸歯状の繰り返し構造が光透過部に接触しない側の表面に形成された第２支持部を、第２接着層を介して光透過部の第２電極層が形成された表面に貼り付ける工程と、第２支持部の鋸歯状の繰り返し構造の端部をカッティング基準にして、複数の構造体に切り分ける工程とを含むことを特徴とする、請求項３の光路変換デバイスの製造方法。
屈折領域を形成した光透過部の平坦な表面上に第１電極層を形成する工程と、光透過部の平坦な表面を第１接着層を介して第１支持部に貼り付ける工程と、光透過部の第１支持部と接触しない表面を複数のテーパ状の繰り返し構造に加工する工程と、テーパ状の繰り返し構造の上に第２電極層を形成する工程と、該テーパ状の繰り返し周期と同じ周期を持つ鋸歯状の繰り返し構造が光透過部に接触しない側の表面に形成された第２支持部を、第２接着層を介して光透過部の第２電極層が形成された表面に貼り付ける工程と、第２支持部の鋸歯状の繰り返し構造の端部をカッティング基準にして、複数の構造体に切り分ける工程とを含むことを特徴とする、請求項４記載の光路変換デバイスの製造方法。