JP2009020442A - 光偏向器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電界を印加することにより、電界の方向に沿って屈折率分布を線形に変化させることができる電気光学物質12の領域を備え、この領域の光Lの入射境界面及び領域からの光の出射境界面の双方又はいずれか一方における、電界の方向に直交する面内での光の屈折と、屈折率分布に従った光の屈折とによって、光を偏向させる。
【選択図】図1
Description
以下、この発明の基本的な実施形態について説明する。
以下、図1を参照して、この実施の形態の光偏向器の基本的な構造の一例とその動作について説明する。図1(A)は、最少の構成要素、つまり1個の作用領域を備えた光偏向器(以下、「光偏向器モデル」と称する。)の斜視図である。図1(B)は、光の偏向の説明に供する図1(A)の平面図である。図1(C)は、光の偏向の説明に供する図1(A)の側面図である。
以下、図2〜図6を参照して、実施の形態1の光偏向器について説明する。
図2は、光偏向器の概略構成を示す斜視図である。なお、図2において、図面が煩雑となるのを防ぐために、電極は、厚みを無視して平面として描いている。
次に、図3〜図6を参照して、光偏向器10の動作について説明する。
このように、この実施の形態の光偏向器10は、電気光学物質12の第1及び第2主面12c及び12dに電極を設けるという簡単な構成で、光Lを3次元方向(水平方向と深さ方向の双方)に偏向することができる。
なお、第1主面12cに存在する第1〜第3表面電極22a,24a及び26aが、互いに近接して存在していると、印加する電界同士が干渉してしまうおそれがある。これは、第2主面12dに存在する第1〜第3裏面電極22b,24b及び26bでも同様である。
次に、図7を参照して、光偏向器10の応用例である光偏向器アレイについて説明する。
図8〜10を参照して、実施の形態2の光偏向器について説明する。
図8は、光偏向器の概略構成を示す斜視図である。なお、図8において、図面が煩雑となるのを防ぐために、電極は、厚みを無視して平面として描いている。
次に、図9を参照して、光偏向器32の動作について説明する。
このように構成されている光偏向器32は、実施の形態1の光偏向器10と同様の効果を奏する。
以下、図12〜図16を参照して、実施の形態3の光偏向器について説明する。
(1)電気光学物質54として、予め電気光学係数が深さ方向に線形に分布しているものを用いている。
(2)裏面電極66が各表面電極62a及び64aに対して共通に1個のみ設けられている。
(3)光偏向器10で設けられていた第3領域20が存在しない。
(4)各表面電極62a及び64aと裏面電極66はオーミック電極でない。あるいは、キャリア注入に対して逆バイアスとする。
以下、図13〜図16を参照して、光偏向器52の動作について説明する。
この実施の形態の光偏向器52は、実施の形態1の光偏向器10と同様の効果を奏する。
以下、図17〜図21を参照して、実施の形態4の光偏向器について説明する。
以下、図18〜図21を参照して、光偏向器70の動作について説明する。
この実施の形態の光偏向器70は、実施の形態1の光偏向器10と同様の効果を奏する。
以下、図22〜図24を参照して、実施の形態5の光偏向器について説明する。
図22は、この実施の形態の光偏向器の概略構成を示す斜視図である。なお、図22において、図面が煩雑となるのを防ぐために、電極は、厚みを無視して平面として描いている。
次に、図23及び図24を参照して、光偏向器80の動作について説明する。
このように、この実施の形態の光偏向器80においては、電気光学物質12の第1及び第2主面12c及び12dと、左及び右側面12e及び12fに電極を設けるという簡単な構成で、光Lを3次元方向に偏向することができる。
11 光偏向器モデル
12,13,54 電気光学物質
12a,54a 一方の端面
12b,54b 他方の端面
12c,54c 第1主面
12d,54d 第2主面
12e 右側面
12f 左側面
14,34,56,82 作用領域
15 非作用領域
16,36,58,72,84 第1領域
16a,36a,58a,72a,84a 第1領域の一方の端面
16b,36b,58b,72b,84b 第1領域の他方の端面
16c,36c,58c,72c 第1面
16d,36d,58d,72d 第2面
16e,36e,58e,72e 側面
17a,17b 電極
18,38,60,74,86 第2領域
18a,38a,60a,74a,86a 第2領域の一方の端面
18b,38b,60b,74b,86b 第2領域の他方の端面
18c,38c,60c,74c 第3面
18d,38d,60d,74d 第4面
18e,38e,60e,74e,74f 側面
19a 入射境界面
19b 出射境界面
20,40 第3領域
20a 第3領域の一方の端面
20b 第3領域の他方の端面
20c 第5面
20d 第6面
20e 側面
20f 側面
22,44 第1電極対
22a,44a,62a,76a 第1表面電極
22b,44b 第1裏面電極
24,46 第2電極対
24a,46a,64a,78a 第2表面電極
24b,46b 第2裏面電極
26 第3電極対
26a 第3表面電極
26b 第3裏面電極
28 光偏向器アレイ
42 第1サブ領域
42a 第1サブ領域の一方の端面
42b 第1サブ領域の他方の端面
42c 第1サブ面
42d 第2サブ面
43 第2サブ領域
43a 第2サブ領域の一方の端面
43b 第2サブ領域の他方の端面
43c 第3サブ面
43d 第4サブ面
48 第1サブ電極対
48a 第1サブ表面電極
48b 第1サブ裏面電極
50 第2サブ電極対
50a 第2サブ表面電極
50b 第2サブ裏面電極
66 裏面電極
88 側面電極対
88a 左側面電極
88b 右側面電極
90 主面電極対
90a 表面電極
90b 裏面電極
Claims (16)
- 電界が印加されることにより、該電界の方向に沿って屈折率分布が線形に変化する、電気光学物質の作用領域を備え、
該作用領域の光の入射境界面及び該作用領域からの光の出射境界面の双方又はいずれか一方における、前記電界の方向に直交する面内での前記光の屈折と、前記屈折率分布に従った前記光の屈折とによって、前記光を偏向させることを特徴とする光偏向器。 - 前記電気光学物質は、カー効果により前記屈折率が変化する材料とし、
前記作用領域は、前記光の伝播方向に直列に、少なくとも第1領域、第2領域及び第3領域として設けられており、
前記第1領域は、前記光の入射境界面に対応する第1面、及び前記光の出射境界面に対応しかつ該第1面に非平行な第2面を備えており、
前記第2領域は、前記光の入射境界面に対応する第3面、及び前記光の出射境界面に対応しかつ該第3面に非平行な第4面を備えており、
前記第3領域は、前記光の入射境界面に対応する第5面、及び前記光の出射境界面に対応する第6面を備えており、
前記第1面と前記第4面とが互いに平行であり、かつ、前記第2面と前記第3面とが互いに平行に対向しており、かつ、前記第5面と前記第6面とが平行であることを特徴とする請求項1に記載の光偏向器。 - 前記第1領域は、前記第1及び第2面に直交しかつ互いに平行に離間して設けられていて、平面形状が互いに合同な三角形状の第1及び第2端面を有しており、
前記第2領域は、前記第3及び第4面に直交しかつ互いに平行に離間して設けられていて、平面形状が互いに合同な三角形の第3及び第4端面を有しており、
前記第1及び第2領域は、前記第2面と前記第3面とが、平行に対向配置されて、両領域により相俟って底面が平行四辺形の直方体を形成していることを特徴とする請求項2に記載の光偏向器。 - 前記第3領域は、前記第5及び第6面に直交しかつ互いに平行に離間して設けられている第5及び第6端面を有していて、底面が平行四辺形の直方体であることを特徴とする請求項2又は3に記載の光偏向器。
- 前記第3領域は、前記第1及び第2領域と形状が同一の2個の第1及び第2副領域を備えていることを特徴とする請求項2又は3に記載の光偏向器。
- 前記第1領域の第1端面及び第2端面に第1表面電極及び第1裏面電極がそれぞれ設けられており、
前記第2領域の第3端面及び第4端面に、第2表面電極及び第2裏面電極がそれぞれ設けられており、
前記第3領域の第5端面及び第6端面に、第3表面電極及び第3裏面電極がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項2〜5のいずれか一項に記載の光偏向器。 - 前記電気光学物質は、前記電界の方向に沿って、電気光学係数の分布が線形となるように予め形成されていて、前記電界が印加された場合に、ポッケルス効果により屈折率が、前記電界の方向に沿って線形に変化する材料からなり、
前記作用領域は、前記光の伝播方向に、直列に第1領域及び第2領域として設けられており、
前記第1領域は、前記光の入射境界面に対応する第1面、及び前記光の出射境界面に対応しかつ該第1面に非平行な第2面を備えており、
前記第2領域は、前記光の入射境界面に対応する第3面、及び前記光の出射境界面に対応する第4面を備えており、
前記第1〜第4面の間に下記のいずれかの条件が成り立つことを特徴とする請求項1に記載の光偏向器。
条件1:前記第1面と前記第4面とが平行に対向し、かつ、前記第2面と前記第3面とが互いに平行に対向している。
条件2:前記第3面と前記第4面とが平行である。 - 前記第1領域は、前記第1及び第2面に直交しかつ互いに平行に離間して設けられた第1及び第2端面を有しており、前記第2領域は、前記第3及び第4面に直交しかつ互いに平行に離間して設けられた第3及び第4端面を有しており、
前記条件1が成り立つ場合、前記第1及び第2領域は、端面の平面形状が互いに合同な三角形であり、
前記第1及び第2領域は、前記第2面と前記第3面とが、対向配置されて、両領域により相俟って端面の平面形状が平行四辺形の直方体を形成していることを特徴とする請求項7に記載の光偏向器。 - 前記作用領域は、前記第1及び第2領域の形状及び配置とそれぞれ同一の形状及び配置を有する第3及び第4領域を更に備え、及び
該第3及び第4領域は、前記第1及び第2領域の直列配置に対して、前記光の伝播方向に、直列に、配置されていることを特徴とする請求項8に記載の光偏向器。 - 前記条件2が成り立つ場合、前記第1領域の第1及び第2端面の平面形状は、三角形であり、及び前記第2領域の第3及び第4端面の平面形状は、平行四辺形であることを特徴とする請求項7に記載の光偏向器。
- 前記第1領域の第1端面及び第2端面に、第1表面電極及び第1裏面電極がそれぞれ設けられており、
前記第2領域の第3端面及び第4端面に、第2表面電極及び第2裏面電極がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項7〜10のいずれか一項に記載の光偏向器。 - 前記第1領域の第1端面に第1表面電極が設けられており、前記第2領域の第3端面に第2表面電極が設けられており、
前記第1領域の第2端面及び前記第2領域の第4端面は、前記電気光学物質の面内にあり、
該電気光学物質の面上に前記第1及び第2領域に共通する共通裏面電極が設けられていることを特徴とする請求項7〜10のいずれか一項に記載の光偏向器。 - 前記電気光学物質は、前記電界の方向に沿った屈折率の変化が線形となるように、組成が変化していることを特徴とする請求項7〜12のいずれか一項に記載の光偏向器。
- 前記電気光学物質は、前記電界の方向に沿った屈折率の変化が線形となるように分極又は結晶格子反転領域の占める比率が変化していることを特徴とする請求項7〜12のいずれか一項に記載の光偏向器。
- 請求項1〜14のいずれか一項に記載の光偏向器を複数個、基板上に並列してなる光偏向器アレイ。
- 電界を印加することにより、カー効果によって該電界の方向に沿って屈折率分布を線形に変化させることができる電気光学物質の作用領域であって、それぞれの前記電界の方向が直交している第1領域及び第2領域を備え、
前記第1領域の光の入射境界面及び出射境界面の間における前記屈折率分布に従った前記光の屈折と、前記第2領域の光の入射境界面及び出射境界面の間における前記屈折率分布に従った前記光の屈折とにより、前記光を3次元的に偏向させることを特徴とする光偏向器。
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