JP2010256411A - 光デバイスおよびマルチビームスキャナ - Google Patents

Abstract

【課題】カップリング損失および伝達損失が、従来の光デバイスと比較して低い光デバイスの提供。
【解決手段】残余の部分よりも高い屈折率ｎ２を有する光回路が形成されたパッシブコア層と、光回路の少なくとも一部を覆うと共に、電気光学的効果を示し、且つ、光回路の屈折率ｎ２よりも高い屈折率ｎ１を有するアクティブコア層と、パッシブコア層がその上に形成されているとともに、光回路の屈折率ｎ２よりも低い屈折率ｎ３を有する下部クラッド層と、アクティブコア層およびパッシブコア層を覆うとともに、アクティブコア層の屈折率ｎ１よりも低い屈折率ｎ５を有する上部クラッド層と、下部クラッド層の下に形成された下部電極と、上部クラッド層の上に形成された上部電極と、を備え、アクティブコア層の入口部と出口部とは夫々テーパ状とされている光デバイス。
【選択図】図１

Description

本発明は、光デバイスおよびマルチビームスキャナに関する。

光デバイスは、変調、スイッチング、および信号減衰のような有用な機能を提供する。

従来の光デバイスは、コア層を上部クラッド層と下部クラッド層とで挟み、横方向の信号経路を決めるためにリブ状の構造を用いることによって形成される。コアは、電気光学的特性を有する材料によって作製されるが、このような材料は、典型的にはクラッドを形成する材料よりも高い屈折率を有する（特許文献１）。
特開平７−１８１５３２号公報

本発明は、コアと前記コアに光信号を導入する入口側光導波路との間、および前記コアと前記コアを伝達された光信号を導出する出口側光導波路との間のカップリング損失および伝達損失が、従来の光デバイスと比較して低い光デバイスを提供すること、を目的とする。

請求項１は、それ以外の部分の屈折率よりも高い屈折率ｎ２を有する光回路が形成されたパッシブコア層と、光回路の少なくとも一部を覆うと共に、電気光学的効果を示し、且つ光回路の屈折率ｎ２よりも高い屈折率ｎ１を有するアクティブコア層と、パッシブコア層がその上に形成されているとともに、前記光回路の屈折率ｎ２よりも低い屈折率ｎ３を有する下部クラッド層と、パッシブコア層およびアクティブコア層を覆うと共に、アクティブコア層の屈折率ｎ１よりも低い屈折率ｎ５を有する上側コア層と、下側コア層の下に形成された下部電極と、上部クラッド層の上に形成された上部電極と、を備え、アクティブコア層の入口部と出口部とは夫々テーパ状とされている光デバイスに関する。

請求項２は、それ以外の部分よりも高い屈折率ｎ２を有する光回路が形成されたパッシブコア層と、光回路の少なくとも一部を覆うと共に、電気光学的効果を示し、且つ光回路の屈折率ｎ２よりも大きな屈折率ｎ１を有するアクティブコア層と、その上にパッシブコア層が形成されるとともに、光回路の屈折率ｎ２よりも小さな屈折率ｎ３を有する下部クラッド層と、パッシブコア層を覆うと共にアクティブコア層の屈折率ｎ１よりも低い屈折率ｎ５を有する上部クラッド層と、アクティブコア層を覆うと共に、上部クラッド層の屈折率ｎ５と等しいかそれよりも低い屈折率ｎ４を有する上部バッファ層と、下部クラッド層の下に形成された下部電極と、上部バッファ層の上に形成された上部電極と、を有し、アクティブコア層の入口部と出口部とはテーパ状とされ、上部クラッド層にテーパ醸造が形成され、アクティブコア層はテーパ構造の底部に形成され、上部バッファ層はテーパ構造の残余の部分を埋めるように形成されている光デバイスに関する。

請求項３は、それ以外の部分よりも高い屈折率ｎ２を有する光回路が形成されたパッシブコア層と、光回路の少なくとも一部を覆うと共に、電気光学的効果を示し、且つ光回路の屈折率ｎ２よりも大きな屈折率ｎ１を有するアクティブコア層と、その上にパッシブコア層が形成されるとともに、光回路の屈折率ｎ２よりも小さな屈折率ｎ３を有する下部クラッド層と、パッシブコア層およびアクティブコア層を覆うと共に、アクティブコア層の屈折率ｎ１よりも低い屈折率ｎ５を有する上側コア層と、下側コア層の下に形成された下部電極と、上部クラッド層の上に形成された上部電極と、を備え、光回路におけるアクティブコア層の入口部と出口部とに隣接する部分がテーパ状とされている光デバイスに関する。

請求項４は、請求項1〜３の何れか１項の光デバイスにおいて、光回路がマッハ−ツェンダ型光回路であるものに関する。

請求項５は、請求項1〜３の何れか１項の光デバイスにおいて、光回路が多モード導波路と、多モード導波路の入口部に接続された入射単一モード導波路と、多モード導波路の出口部に接続された出射単一モード導波路と、を有するものに関する。

画像形成装置の感光性ドラムを走査するためのマルチビームスキャナであって、光を出射する光源と、光源から出射された光を複数の光束に分岐させる光出力スプリッタ（optical power splitter）と、光出力スプリッタで分岐された夫々の光束を変調するための請求項1〜５の何れか１項に記載の光デバイスと、を備えるマルチビームスキャナに関する。

請求項１〜３の発明によれば、従来の光デバイスと比較してコアと入射及び出射導波路との間のカップリング損失および伝達損失の低い光デバイスが提供される。

請求項４の発明によれば、従来のマッハ−ツェンダ型光回路を有する光デバイスと比較してコアと入射及び出射導波路との間のカップリング損失および伝達損失の低い光デバイスが提供される。

請求項５の発明によれば、マッハ−ツェンダ型導波路を有する光デバイスと比較してより単純であり、且つ丈夫な（robust）光回路を有する光デバイスが提供される。

請求項６の発明によれば、軸線の回りに回転するポリゴンミラーを有する従来のマルチビームスキャナと比較して感光性ドラムをより高速で走査できるマルチビームスキャナが提供される。

図１は、実施形態１の光デバイスの平面図およびＡ−Ａ’方向に切断した断面図である。 図２は、実施形態１の光デバイスを図１におけるＢ−Ｂ’方向に切断した断面図である。 図３は、実施形態１の光デバイスの作用を示す概略図である。 図４は、実施形態２の光デバイスの平面図およびＡ−Ａ’方向に切断した断面図である。 図５は、実施形態２の光デバイスを図４におけるＢ−Ｂ’方向に切断した断面図である。 図６は、実施形態２の光デバイスの作用を示す概略図である。 図７は、実施形態３の光デバイスの平面図およびＡ−Ａ’方向に切断した断面図である。 図８は、実施形態３の光デバイスを図７におけるＢ−Ｂ’方向に切断した断面図である。 図９は、実施形態３の光デバイスの作用を示す概略図である。 図１０は、実施形態４の光デバイスの平面図およびＡ−Ａ’方向に切断した断面図である。 図１１は、実施形態４の光デバイスを図１０におけるＢ−Ｂ’方向に切断した断面図である。 図１２は、実施形態４の光デバイスの作用を示す概略図である。 図１３は、実施形態５の光デバイスの平面図およびＡ−Ａ’方向に切断した断面図である。 図１４は、実施形態６のマルチビームスキャナの構成を示す概略図である。 図１５は、実施形態６のマルチビームスキャナにおける電気光学的走査ユニットの構成の一例を示す概略図である。 図１６は、実施形態６のマルチビームスキャナにおける電気光学的走査ユニットの構成の他の例を示す概略図である。 図１７は、実施形態１の光デバイスを製造するためのプロセスの最初の部分を示すプロセス図である。 図１８は、実施形態１の光デバイスを製造するためのプロセスの中間の部分を示すプロセス図である。 図１９は、実施形態１の光デバイスを製造するためのプロセスの終わりの部分を示すプロセス図である。 図２０は、実施形態２の光デバイスを製造するためのプロセスの最初の部分を示すプロセス図である。 図２１は、実施形態２の光デバイスを製造するためのプロセスの中間の部分を示すプロセス図である。 図２２は、実施形態２の光デバイスを製造するためのプロセスの最後の部分を示すプロセス図である。 図２３は、実施形態３の光デバイスを製造するためのプロセスの最初の部分を示すプロセス図である。 図２４は、実施形態３の光デバイスを製造するためのプロセスの中間の部分を示すプロセス図である。 図２５は、実施形態３の光デバイスを製造するためのプロセスの最後の部分を示すプロセス図である。

１．実施形態１
本発明の第１の実施形態である光デバイスについて以下に説明する。

図１において、（Ａ）は、実施形態１の光デバイス１００の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ’の方向に沿って切断した断面図である。

図１及び図２に示すように、光デバイス１００は、パッシブコア層２と、パッシブコア層２の上に形成されたアクティブコア層１と、を含んで構成されている。

マッハ−ツェンダ型光回路のような光回路２Ａがパッシブコア層２に形成されている。光回路２Ａは、パッシブコア層２の残余の部分の屈折率よりも高い屈折率ｎ２を有している。

アクティブコア層１は、パッシブコア層２の一部を覆うように光デバイス１００の全幅に亘って形成されている。アクティブコア層１は、光回路２Ａの屈折率ｎ２よりも高い屈折率ｎ１を有し、電気光学的特性、即ち光デバイス１００に印加される電界の強度に応じて屈折率ｎ１が変化する特性を有している。

パッシブコア層２は、屈折率ｎ２よりも低い屈折率ｎ３を有する下部クラッド層３の上に形成されている。

アクティブコア層１の屈折率ｎ１よりも低い屈折率ｎ４を有する上部バッファ層４によってアクティブコア層１は覆われている。

パッシブコア層２におけるその上にアクティブコア層１が形成された部分以外の部分は、屈折率ｎ１よりは低いが屈折率ｎ４と等しいかそれよりも大きな屈折率ｎ５を有する上部クラッド層５によって覆われている。

上部バッファ層４の上には、光回路２Ａにおける一および他の分岐部の上に位置するように上部電極６が１対形成されている。

下部クラッド層３は、Ｓｉからなる基板８の上に形成されている。下部クラッド層３と基板８との間には、下部バッファ層９が位置している。下部クラッド層３と下部バッファ層９との間に下部電極７が配設されている。

図１の（Ｂ）に示すように、上部クラッド層５にテーパ構造５Ａが形成され、テーパ構造５Ａの底部にアクティブコア層１が形成されている。したがって、アクティブコア層１の縁部、言い換えれば入口部１Ａと出口部１Ｂとは夫々テーパ状とされている。

テーパ構造５Ａは、アクティブコア層１の上において上部バッファ層４で充填されている。

図１の（Ｂ）に示すように、アクティブコア層１の両方の楔状部の楔角θは、０．１〜１度の範囲が好ましく、特に０．１〜０．２度の範囲が好ましい。アクティブコア層１の楔角θを上記の範囲に設定することにより、パッシブコア層２における光回路２Ａを伝搬された光信号がスムースにアクティブコア層１に導入され、アクティブコア層１を伝搬されたあと、スムースに光回路２Ａに戻る。したがって、光回路２Ａとアクティブコア層１との間のカップリング損失および伝達損失を従来の光デバイスと比較して大幅に低減することができる。

アクティブコア層１の厚さは典型的には０．１〜１μｍであり、好ましくは０．３〜０．８μｍであり、更に好ましくは０．５〜０．７μｍである。
パッシブコア層２の厚さは典型的には２〜１０μｍであり、好ましくは２〜７μｍであり、更に好ましくは３〜４μｍである。

下部クラッド層３および上部クラッド層５の厚さは、典型的には１〜２０μであり、好ましくは５〜１５μｍであり、より好ましくは３〜１０μｍである。
上部バッファ層４の厚さは、典型的には１〜２０μｍであり、好ましくは５〜１５μｍであり、特に好ましくは３〜１０μｍである。上部バッファ層４の厚さは上部クラッド層５の厚さ以下とすることができる。

アクティブコア層１は、電気光学的効果を有する低分子化合物が分散された結合ポリマ（binding polymer）、および電気光学的効果を有するポリマで形成することができる。

結合ポリマの例としては以下のポリマが挙げられる：
ポリ（メタ）アクリレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリウレタン樹脂、およびポリアミド樹脂。

これらのポリマのうち、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、およびポリスルホン樹脂が、特定の溶媒にはよく溶解するものの、通常の溶媒への抵抗性に優れている故に好ましい。

結合ポリマに配合し得る低分子化合物には、Disperse Red 1 (DR1)、２−メチル−６−（４−Ｎ，Ｎ’−ジメチルアミノベンジリデン）−４Ｈ−ピラン−４−イリデンプロパニル、および４−｛［４−（ジメチルアミノ）フェニル］イミノ｝−２，５−シクロヘキサジエン−１−オンのようなアゾ色素が包含される。

電気光学的効果を有するポリマには、ポリ［（メチルメタクリレート）−Ｃｏ−（ＤＲ１アクリレート）］（アルドリッチ社製）が包含される。

アクティブコア層１は、上記の群から選択された材料の溶液をパッシブコア層２に所定の厚さに塗布し、溶液を硬化させるかまたは乾燥させるかすることにより形成することができる。溶液の塗布には、スピンコーティング法、ディップコーティング法、スプレーコーティング法、印刷コーティング法のような方法を用いることができる。必要であれば、溶液を塗布するのに先立ってパッシブコア層２に保護コーティングを形成することができる。

パッシブコア層２は、光反応性、換言すれば露光によって屈折率が変化する性質を有する試剤が配合された結合樹脂で形成することができる。

パッシブコア層２を形成するのに使用される結合樹脂は、［００３１］〜［００３３］欄で述べたのと同一のポリマー群から選択できる。

試剤は、単一化合物および複数の化合物の組合せを包含する。試剤として使用される単一化合物には、ＤＮＱ（ジアゾナフトキノン）が包含される。複数の化合物の組合せには、アクリルエステルとα−ヒドロキシケトン誘導体との組合せ、およびエポキシド化合物と芳香族スルホニウム塩との組合せが包含される。

パッシブコア層２は、試剤を配合した結合樹脂の溶液、または試剤を配合した結合樹脂を溶融させたものを、アクティブコア層１を形成するのに使用されたのと同様のプロセスによって下部クラッド層３することによって形成することができる。

次いで、パッシブコア層２を、所定のパターンで露光して光回路２Ａを形成する。

下部クラッド層３、上部クラッド層５、および上部バッファ層４を形成するのに使用される材料には、ポリイミド樹脂、弗素含有ポリイミド樹脂、光硬化型ポリアクリレート樹脂、およびエポキシ樹脂が含まれる。

光デバイス１００は、図１７〜図１９に示すプロセスによって形成できる。

最初に、基板８上に下部バッファ層９を形成し（図１７の（Ａ））、下部バッファ層９の上に下部電極７を形成する（図１７の（Ｂ））。そして、下部クラッド層３によって下部バッファ層９および下部電極７を覆い（図１７の（Ｃ））、下部クラッド層３の上にパッシブコア層２を形成する（図１７の（Ｄ））。

そして、パッシブコア層２を所定のパターンで露光して光回路２Ａを形成する（図１８の（Ａ））。パッシブコア層２に光回路２Ａを形成した後、パッシブコア層２と光回路２Ａとの上に上部クラッド層５を形成する（図１８の（Ｂ））。そして、上部コア層５をエッチングしてテーパ構造５Aを形成する（図１８の（Ｃ））。

アクティブコア層１をテーパ構造５Aの底部に形成し（図１９の（Ａ））、テーパ構造５Ａの残余の部分を上部バッファ層４で埋める（図１９の（Ｂ））。上部バッファ層４の上に上部電極６を形成する（図１９の（Ｃ））。

次いで、得られた多層構造体を加熱してアクティブコア層１を溶融させるか軟化させ、上部電極６と下部電極７との間に高電圧の直流を印加する。上部電極６と下部電極７との間に高電圧の直流を印加しながら多層構造体を室温まで冷却してアクティブコア層１を分極化する。

光デバイス１００の作用について以下に説明する。

図３に示すように、光回路２Ａは、パッシブコア層２の光回路２Ａの外側の部分の屈折率、下部クラッド層３の屈折率ｎ３、および上部クラッド層５の屈折率ｎ５よりも高い屈折率ｎ２を有しているので、光回路２Ａに導入された光信号は光回路２Ａ内を伝搬される。

アクティブコア層１の屈折質ｎ１は、光回路２Ａの屈折率ｎ２よりも高いので、アクティブコア層１の入口部１Ａにおいて、光信号は、光回路２Ａと比較してアクティブコア層１内をより遅く伝搬されるため、光信号の経路は上方に屈曲され、光信号はアクティブコア層１に導入される。

更に、上部バッファ層４の屈折率ｎ４は屈折率ｎ１よりも低いので、光信号は、アクティブコア層１よりも上部バッファ層４において早く伝搬される。したがって、アクティブコア層１に向かって一度上方に屈曲した光信号経路は、下方に向かって屈曲し、光信号はアクティブコア層１に導入される。

アクティブコア層１の出口部１Ｂにおいては、光信号は、アクティブコア層１よりも光回路２Ａの中において早く伝搬されるので、光信号は再び光回路２Aに導入されて伝搬される。

アクティブコア層１は電気光学効果を有するので、上部電極６と下部電極７とに直流を印加すると、屈折率ｎ１は電圧に応じて変化する故に、アクティブコア層１を伝搬される光信号の位相もまた変化する。したがって、種々の電圧の直流を上部電極６のうちの１つに印加すると、光デバイス１００から導出される光信号の強度が入力された光信号の強度の０％〜１００％の範囲で変化する。これにより、光デバイス１００は、光スイッチまたは光変調器として使用できる。

光デバイス１００においては、光信号が伝搬される光回路２Ａは、アクティブコア層１の屈折率ｎ１よりも低い屈折率ｎ２を有している。したがって、光デバイス１００は、アクティブコア層１と光回路２Ａとの間のカップリング損失および伝達損失が従来の光デバイスよりも低い。

２．実施形態２
本願発明の第２の実施形態の光デバイスについて以下に記載する。

図４において、（Ａ）は、実施形態２の光デバイス１０２の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ’の方向に沿って切断した断面図である。図４〜図１３において、図１〜図３と同一の符号は夫々同一の構成要素を示す。

図４および図５に示すように、光デバイス１０２においては、アクティブコア層１は、パッシブコア層２および光回路２Ａの上に直接形成され、アクティブコア層１の全面が上部クラッド層５で覆われているが、上部バッファ層４は形成されていない。

図４の（Ｂ）に示すように、アクティブコア層１の入口部１Ａおよび出口部１Ｂは、夫々テーパ状とされている。

光デバイス１０２の要素および構成は、上の点を除いては実施形態１の光デバイス１００と同一である。

光デバイス１０２は、図２０〜図２２に示すプロセスによって製造することができる。

最初に、基板８上に下部バッファ層９を形成し（図２０の（Ａ））、下部バッファ層９の上に下部電極７を形成する（図２０の（Ｂ））。そして、下部バッファ層９および下部電極７を、下部クラッド層３によって覆い（図２０の（Ｃ））、下部クラッド層３の上にパッシブコア層２を形成する（図２０の（Ｄ））。

次いで、パッシブコア層２を、所定のパターンで露光して光回路２Ａを形成する（図２１の（Ａ））。パッシブコア層２に光回路２Ａを形成した後に、パッシブコア層２および光回路２Ａの上にアクティブコア層１を形成する（図２１の（Ｃ））。そして、アクティブコア層１の両端をテーパ状に加工して入口部１Ａと出口部１Ｂと、を形成する（図２１の（Ｃ））。

次いで、パッシブコア層２およびアクティブコア層１を覆うように上部クラッド層５を形成し（図２２の（Ａ））、上部クラッド層５の上に上部電極６を形成する（図２２の（Ｂ））。

次いで、得られた多層構造体を加熱してアクティブコア層１を溶融させるか軟化させ、上部電極６と下部電極７との間に高電圧の直流を印加する。上部電極６と下部電極７との間に高電圧の直流を印加しながら多層構造体を室温まで冷却してアクティブコア層１を分極化する。

光デバイス１０２の作用について以下に説明する。

図６に示すように、光回路２Ａは、パッシブコア層２の光回路２Ａの外側の部分の屈折率、下部クラッド層３の屈折率ｎ３、および上部クラッド層５の屈折率ｎ５よりも高い屈折率ｎ２を有しているので、光回路２Ａに導入された光信号は光回路２Ａ内を伝搬される。

アクティブコア層１の屈折質ｎ１は、光回路２Ａの屈折率ｎ２および上部クラッド層５の屈折率ｎ５よりも高いので、アクティブコア層１の入口部１Ａにおいて、光信号は、光回路２Ａおよび上部クラッド層５と比較してアクティブコア層１内をより遅く伝搬されるため、光信号の経路はアクティブコア層１に向かって屈曲され、光信号はアクティブコア層１に導入される。

アクティブコア層１の出口部１Ｂにおいては、光信号は、アクティブコア層１よりも光回路２Aの中において早く伝搬されるので、光信号の経路は光回路２Ａに向かって屈曲し、光信号は再び光回路２Ａに導入されて伝搬される。

種々の電圧の直流を上部電極６のうちの１つに印加すると、光デバイス１０２は実施形態１の光デバイス１００と同様の作用をする故に、光デバイス１０２は、光スイッチまたは光変調器として使用できる。

３．実施形態３
本願発明の第３の実施形態の光デバイスについて以下に記載する。

図７において、（Ａ）は、実施形態３の光デバイス１０４の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ’の方向に沿って切断した断面図である。

図７および図８に示すように、光デバイス１０４においては、アクティブコア層１は、パッシブコア層２と同一の層に形成され、光回路２Ａの一部を構成している。アクティブコア層１は上部クラッド層５で覆われている。

図７の（Ｂ）に示すように、パッシブコア層２におけるアクティブコア層１の入口部１Ａおよび出口部１Ｂに隣接する部分はテーパ状とされ、テーパ部２０Ａおよび２０Ｂを形成する。

光デバイス１０４の要素および構成は、上の点を除いては実施形態１の光デバイス１００と同一である。

光デバイス１０４は、図２３〜図２５に示すプロセスによって製造することができる。

最初に、基板８上に下部バッファ層９を形成し（図２３の（Ａ））、下部バッファ層９の上に下部電極７を形成する（図２３の（Ｂ））。そして、下部バッファ層９および下部電極７を、下部クラッド層３によって覆い（図２３の（Ｃ））、下部クラッド層３の上にアクティブコア層１を形成する（図２３の（Ｄ））。

次いで、アクティブコア層１をエッチングし（図２４の（Ａ））、アクティブコア層１の上にパッシブコア層２を形成する（図２４の（Ｂ））。パッシブコア層２を、所定のパターンで露光して光回路２Ａを形成する（図２４の（Ｃ））。

そして、パッシブコア層２と光回路２Ａと、をエッチングしてアクティブコア層１を露出させる（図２５の（Ａ））。パッシブコア層２と光回路２Ａと、をエッチングした後、パッシブコア層２、光回路２Ａ、およびアクティブコア層１の上に上部クラッド層５を形成する（図２５の（Ｂ））。次いで、上部クラッド層５の上に上部電極６を形成する（図２５の（Ｃ））。

次いで、得られた多層構造体を加熱してアクティブコア層１を溶融させるか軟化させ、上部電極６と下部電極７との間に高電圧の直流を印加する。上部電極６と下部電極７との間に高電圧の直流を印加しながら多層構造体を室温まで冷却してアクティブコア層１を分極化する。

光デバイス１０４の作用について以下に説明する。

図９に示すように、光回路２Ａは、パッシブコア層２の光回路２Ａの外側の部分の屈折率、下部クラッド層３の屈折率ｎ３、および上部クラッド層５の屈折率ｎ５よりも高い屈折率ｎ２を有しているので、光回路２Ａに導入された光信号は光回路２Ａ内を伝搬される。

光回路２Ａを伝搬されてきた光信号は、入口部１Ａにおいてアクティブコア層１に導入され、アクティブコア層１内を伝搬される。

アクティブコア層１の出口部１Ｂにおいて、光信号１は光回路２Ａに導入され、光回路２Ａ内を伝搬される。

直流を上部電極６のうちの１つに印加すると、光デバイス１０４は実施形態１の光デバイス１００と同様の作用をする故に、光デバイス１０２は、光スイッチまたは光変調器として使用できる。

４．実施形態４
本願発明の第４の実施形態の光デバイスについて以下に記載する。

図１０において、（Ａ）は、実施形態４の光デバイス１０６の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ’の方向に沿って切断した断面図である。

図１０および図１１に示すように、光デバイス１０６においては、アクティブコア層１はパッシブコア層２と同一の層に形成され、光回路２Ａの一部を形成している。アクティブコア層１は、光回路２Ａによって覆われている。

光デバイス１０６の要素および構成は、上の点を除いては実施形態３の光デバイス１０４と同一である。

光デバイス１０６は、アクティブコア層１の上に光回路２Ａが残存するように光回路２Ａとパッシブコア層２と、をエッチングする以外は実施形態４のところで述べたのと同一のプロセスによって形成できる。

光デバイス１０６の作用について以下に説明する。

図１２に示すように、光回路２Ａは、パッシブコア層２の光回路２Ａの外側の部分の屈折率、下部クラッド層３の屈折率ｎ３、および上部クラッド層５の屈折率ｎ５よりも高い屈折率ｎ２を有しているので、光回路２Ａに導入された光信号は光回路２Ａ内を伝搬される。

アクティブコア層１の屈折率ｎ１は、光回路２Ａの屈折率よりも高いので、アクティブコア層１の入口部１Ａにおいては、光信号の伝搬経路はアクティブコア層１に向かって屈曲する故に、光信号はアクティブコア層１に導入され、アクティブコア層１内を伝搬される。

アクティブコア層１の出口部１Ｂにおいて、光信号は再び光回路２Ａに導入され、光回路２Ａ内を伝搬される。

直流を上部電極６と下部電極７との間に印加すると、光デバイス１０６は実施形態１の光デバイス１００と同様に作用するから、光デバイス１０６は、光スイッチまたは光変調器として使用できる。

５．実施形態５
本願発明の第５の実施形態の光デバイスについて以下に記載する。

図１３において、（Ａ）は、実施形態５の光デバイス１０８の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ’の方向に沿って切断した断面図である。

図１３に示すように、光デバイス１０８においては、光回路２Ａは、多モード導波路２４、多モード導波路２４の入口部に接続された入射側単一モード導波路２２、および多モード導波路２４の出口部に接続された出射側単一モード導波路２６から構成される。上部電極６は、多モード導波路２４の上に形成されている。多モード導波路２４の巾Ｗは、典型的には単一モード導波路２２および２６の巾ｗの５倍以上であり、好ましくは１０〜１００倍であり、更に好ましくは１０〜５０倍である。単一モード導波路２２および２６は同一の巾に形成することができる。

光デバイス１０８の要素および構成は、上の点を除いては実施形態１の光デバイス１００と同一であり、実施形態１の光デバイス１００と同一のプロセスによって製造できる。

光デバイス１０８の作用について以下に説明する。

入射側単一モード導波路２２に導入された光信号は、単一モードで伝搬される。多モード導波路２４の入口部において、光信号は多モードに分散されて多モード導波路２４に導入される。そして、アクティブコア層１の入口部１Ａにおいて、多モードである光信号はアクティブコア層１に導入され、その中を伝搬される。アクティブコア層１の出口部１Ｂにおいて、多モードの光信号は多モード導波路２４に戻る。多モード導波路２４の出口部において、多モードの光信号は単一モードの光信号に纏められ、出射側単一モード導波路２６の内部を伝搬される。

したがって、入射側端居るモード導波路２２と多モード導波路２４との結合部、および多モード導波路２４と単一モード導波路２６との結合部において、光信号が干渉して図１３に示すように多モード導波路２４における夫々の結合部において輝点が生じる。

上部電極６に直流を印加すると、直流電圧に応じてアクティブコア層１の屈折率ｎ１が変化するから、アクティブコア層１内を伝搬される光信号の位相も変化する。したがって、多モード導波路２４の出口における輝点は別の位置に移動し、出射側単一モード導波路２６から出力される光信号の強度も変化する。これにより、実施形態５の光デバイス１０８によって光変調を行うことができる。

６．実施形態６
本願発明の第６の実施形態のマルチビームスキャナについて以下に記載する。

図１４に示すように、マルチビームスキャナ２００は、複写機やレーザプリンタのような電子光学的画像形成装置において、感光ドラム３００を走査するためのスキャナであって、複数の電子光学的シャッタユニット２１０と、をよびコンピュータ（図示せず。）によって入力された画像データに従って夫々の電子光学的シャッタユニット２１０を駆動する駆動回路２２０と、を含んで構成される。

図１５に示すように、各電子光学的シャッタユニット２１０は、本願発明の光源に対応するレーザダイオード２１２と、レーザダイオード２１２から出射された光を分割する２つの光出力スプリッタ２１４と、レーザダイオード２１２と光出力スプリッタ２１４と、を結合する光コネクタ２１６と、各光出力スプリッタ２１４に接続され、駆動回路２２０によって駆動される一群の光デバイス１０８と、光デバイス１０８から出射される光を集束させるマイクロレンズ２１８と、を備える。駆動回路２２０は、各光デバイス１０８の上部電極６に接続されている。電子光学的シャッタユニット２１０は、また、レーザダイオード２１２をモニタするための光ダイオード２１１と、フォトダイオード２１１で検出された光強度に基いてレーザダイオード２１２から出射される光の強度をフィードバック制御する出力調整回路２１３と、を含んで構成されている。

一方、図１６に示すように、電子光学的シャッタユニット２１０は、複数の光回路２Ａと、各光回路２Ａの多モード導波路２４上に配設された複数の上部電極６と、を備えた１つの光デバイス１０８のみを含んで構成されていてもよい。図１６の電子光学的シャッタユニット２１０においては、光出力スプリッタ２１４は、単一モード導波路２１５によって直接にレーザダイオード２１２に接続されている。

出力調整回路２１３は、レーザダイオード２１２に電力を供給する電力供給回路２１３Ｃと、電力供給回路２１３Ｃを制御する出力調節回路２１３Ｂと、レーザダイオード２１２から一定の出力の光が出射されるように光ダイオード２１１によって検出された光強度に基いて出力調節回路２１３Ｂのフィードバック制御を行う出力フィードバック回路２１３Ａと、を含んで構成されている。

光回路２Ａは、入射側単一モード導波路２２と、多モード導波路２４と、出射側単一モード導波路２６と、を備える。

光デバイス１０８においては、各上部電極６は駆動回路２２０に接続され、下部電極７は接地されている。

レーザダイオード２１２からの光は光出力スプリッタ２１４によって複数の光束に分けられ、各光デバイス１０８の光回路２Ａの一端に導入される。駆動乖離２２０から上部電極６に印加される電圧に従って光回路２Ａから出射される光は明滅する。光回路２Ａから出射された光はマイクロレンズ２１８によって感光ドラム３００上に集束される。これにより、マルチビームスキャナ２００は、感光ドラム３００を電子光学的に走査する電子光学的シャッタとして機能する。

レーザプリンタや複写機で使用されていた従来のラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）においては、軸線の周りに回転するポリゴンミラーがレーザビームを走査するために配設されている。したがって、レーザプリンタや複写機の解像度と画像形成速度とは、ポリゴンミラーとポリゴンミラーを回転させる回転部との機械的限界、およびポリゴンミラーを高い回転速度で回転させたときに生じる振動によって制限される。これが、通常、高速で機械的走査を行うときの画像品質故障の原因となる。

他方、実施形態６のマルチビームスキャナ２００においては、複数の光デバイス１０８を交互に明滅させて感光ドラム３００を走査している。したがって、マルチビームスキャナ２００を有するレーザプリンタや複写機においては、解像度や画像形成速度には、機械的制限や振動による制限はない。

１ アクティブコア層
２ パッシブコア層
２Ａ 光回路
３ 下部クラッド層
４ 上部バッファ層
５ 上部クラッド層
６ 上部電極
７ 下部電極
８ 基板
９ 下部バッファ層
１００ 光デバイス
１０２ 光デバイス
１０４ 光デバイス
１０６ 光デバイス
１０８ 光デバイス
２００ マルチビームスキャナ
２１０ 電子光学的シャッタユニット
２２０ 駆動回路

Claims (6)

1. 残余の部分よりも高い屈折率ｎ２を有する光回路が形成されたパッシブコア層と、
   光回路の少なくとも一部を覆うと共に、電気光学的効果を示し、且つ、光回路の屈折率ｎ２よりも高い屈折率ｎ１を有するアクティブコア層と、
   パッシブコア層がその上に形成されているとともに、光回路の屈折率ｎ２よりも低い屈折率ｎ３を有する下部クラッド層と、
   アクティブコア層およびパッシブコア層を覆うとともに、アクティブコア層の屈折率ｎ１よりも低い屈折率ｎ５を有する上部クラッド層と、
   下部クラッド層の下に形成された下部電極と、
   上部クラッド層の上に形成された上部電極と、
   を備え、アクティブコア層の入口部と出口部とは夫々テーパ状とされている光デバイス。
2. 残余の部分よりも高い屈折率ｎ２を有する光回路が形成されたパッシブコア層と、
   光回路の少なくとも一部を覆うと共に、電気光学的効果を示し、且つ、光回路の屈折率ｎ２よりも高い屈折率ｎ１を有するアクティブコア層と、
   パッシブコア層がその上に形成されているとともに、光回路の屈折率ｎ２よりも低い屈折率ｎ３を有する下部クラッド層と、
   パッシブコア層を覆うとともに、アクティブコア層の屈折率ｎ１よりも低い屈折率ｎ５を有する上部クラッド層と、
   アクティブコア層を覆うとともに、アクティブコア層１の屈折率ｎ１よりも低いが上部クラッド層の屈折率ｎ５を同一がそれよりも低い屈折率ｎ４を有する上部バッファ層と、
   下部クラッド層の下に形成された下部電極と、
   上部バッファ層の上に形成された上部電極と、
   を備え、アクティブコア層の入口部と出口部とは夫々テーパ状とされ、上部クラッド層にテーパ構造が形成され、アクティブコア層はテーパ構造の底部に形成され、上部バッファ層はテーパ構造の残余の部分を埋めるように配設されている光デバイス。
3. 残余の部分よりも高い屈折率ｎ２を有する光回路が形成されたパッシブコア層と、
   光回路の少なくとも一部を覆うと共に、電気光学的効果を示し、且つ、光回路の屈折率ｎ２よりも高い屈折率ｎ１を有するアクティブコア層と、
   パッシブコア層がその上に形成されているとともに、光回路の屈折率ｎ２よりも低い屈折率ｎ３を有する下部クラッド層と、
   アクティブコア層およびパッシブコア層を覆うとともに、アクティブコア層の屈折率ｎ１よりも低い屈折率ｎ５を有する上部クラッド層と、
   下部クラッド層の下に形成された下部電極と、
   上部クラッド層の上に形成された上部電極と、
   を備え、光回路におけるアクティブコア層の入口部と出口部とに隣接する部分は夫々テーパ状とされている光デバイス。
4. 光回路はマッハ−ツェンダー型光変調回路である請求項１〜３の何れか１項に記載の光デバイス。
5. 光回路が、多モード導波路と、多モード導波路の入口部に接続されている入射側単一モード導波路と、多モード導波路の出口部に接続されている出射側単一モード導波路と、を備える請求項１〜３の何れか１項に記載の光デバイス。
6. 画像形成装置の感光ドラムを走査するためのマルチビームスキャナであって、
   光を出射する光源と、
   光源から出射された光を複数の光束に分離する光出力スプリッタと、
   光出力スプリッタで分離された夫々の光束を変調するための請求項１〜５の何れか１項に記載の光デバイスと、
   を備えるマルチビームスキャナ。

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