JP2013195915A - Shielding mechanism of ktn optical scanner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光偏向器に関する。より詳細には、KTNを使用した光偏向器の光遮蔽機構に関する。 The present invention relates to an optical deflector. More specifically, the present invention relates to a light shielding mechanism of an optical deflector using KTN.
現在、プロジェクタをはじめとする映像機器、レーザプリンタ、高分解能な共焦点顕微鏡、バーコードリーダ等において、レーザ光を偏向するための光制御素子に対する要求が高まっている。従来、ポリゴンミラーを回転させる技術、ガルバノミラーにより光の偏向方向を制御する技術、音響光学効果を利用した光回折技術、MEMSと呼ばれるマイクロマシーン技術が提案されている。 Currently, there is an increasing demand for light control elements for deflecting laser light in projectors and other video equipment, laser printers, high-resolution confocal microscopes, barcode readers, and the like. Conventionally, a technique for rotating a polygon mirror, a technique for controlling the deflection direction of light by a galvanometer mirror, an optical diffraction technique using an acoustooptic effect, and a micromachine technique called MEMS have been proposed.
さらに近年では、電気光学結晶への電荷注入により空間電荷制御状態を実現して電界の傾斜を発生させ、電気光学効果により屈折率の傾斜を生じさせた結果、光偏向させる光偏向器が提案されている(特許文献1)。この電気光学結晶を用いた光偏向器は、ガルバノミラーやポリゴンミラー、MEMSミラー等と異なり可動部を持たないため、高速の光偏向が可能となる。上述の電気光学結晶としては、タンタル酸ニオブ酸リチウム(KTa1-xNbxO3(0<x<1):以下KTN)結晶、またはKTNと同様な効果を持つ材料として、他にさらにリチウムを添加したK1-yLiyTa1-xNbxO3(0<x<1、0<y<1)などが知られている。以下では、上述のような電気光学結晶として、KTNを用いた光偏向器を例に説明する。 In recent years, an optical deflector that deflects light as a result of realizing a space charge control state by injecting charges into an electro-optic crystal to generate an electric field gradient and an electro-optic effect to cause a refractive index gradient has been proposed. (Patent Document 1). Unlike a galvano mirror, a polygon mirror, a MEMS mirror, or the like, this optical deflector using an electro-optic crystal does not have a movable part, so that high-speed light deflection is possible. Examples of the electro-optic crystal include lithium tantalate niobate (KTa 1-x Nb x O 3 (0 <x <1): hereinafter referred to as KTN) crystal, or a material having the same effect as KTN. K 1-y Li y Ta 1-x Nb x O 3 (0 <x <1, 0 <y <1) and the like are known. Hereinafter, an optical deflector using KTN will be described as an example of the electro-optic crystal as described above.
図6は、KTNを用いた光偏向器の構成を示す図である。KTN結晶101の上下面には、電極102、103が形成されている。2つの電極間には、制御電圧源104から制御電圧が印加される。入射光105は、KTN結晶101の図面左側端面からz方向に進み、KTN結晶101内において偏向を受けて、x軸方向に進行方向を変えた出射光106が得られる。制御電圧源104からの印加電圧の大きさに応じて、対応する偏向角θが得られる。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an optical deflector using KTN.
KTNの電気光学効果の詳細については、KTNの結晶構造および屈折率の変化について、温度との関係が解析されている(非特許文献1)。さらに、KTNにおいて特有の空間電荷制御電気光学効果に基づいて、光偏向器としての動作も定量的に解析されている。KTNは、既存の材料と比べて、より小さい駆動電圧およびより小さな結晶で駆動できるという特徴を持っている。さらに、KTNは、光の方向を変えるという基本的なデバイスであるため、光通信に限らず、光を扱う様々な分野への応用が考えられている。分光器や医療機器への実用化は既に始まっており、さらに加工機や顕微鏡の分野にも応用が検討されている(非特許文献1)。 Regarding the details of the electro-optic effect of KTN, the relationship between the crystal structure and the refractive index of KTN and the temperature has been analyzed (Non-Patent Document 1). Furthermore, the operation as an optical deflector is also quantitatively analyzed based on the space charge control electro-optic effect peculiar to KTN. KTN has a feature that it can be driven with a smaller driving voltage and a smaller crystal than existing materials. Furthermore, since KTN is a basic device that changes the direction of light, it is considered to be applied not only to optical communication but also to various fields that handle light. Practical application to spectroscopes and medical devices has already begun, and application to the field of processing machines and microscopes is also being studied (Non-Patent Document 1).
図6に示したように、KTNを偏向動作させるためにはKTN結晶101に制御電圧を加える必要がある。また、KTN結晶の温度を一定の動作温度に維持する機構も必要となる。したがって、KTN結晶を利用した光偏向器を駆動してその特性を測定したり、光偏向機能を利用した機器を動作させたりするためには、KTN結晶を所定の条件で物理的に保持するための機構または冶具が使用される。 As shown in FIG. 6, it is necessary to apply a control voltage to the KTN crystal 101 in order to deflect the KTN. A mechanism for maintaining the temperature of the KTN crystal at a constant operating temperature is also required. Therefore, in order to drive an optical deflector using a KTN crystal and measure its characteristics, or to operate a device using an optical deflection function, the KTN crystal is physically held under a predetermined condition. The mechanism or jig is used.
また、図6に示したように、KTNによって光を偏向するときは、制御電圧源104からその応用分野に適合した信号形式の駆動電圧をKTN結晶に印加する。さらに、KTN結晶において高速に偏向動作を行うためには、駆動電圧を印加する前に、バースト電圧を印加して、KTN結晶中への電子の注入、およびトラップへの電子の捕獲を行うことが好ましい。ここでバースト電圧とは、駆動電圧の周波数に対して十分に低速な周波数の電圧信号を意味する。
As shown in FIG. 6, when light is deflected by KTN, a drive voltage in a signal format suitable for the application field is applied from the
図7は、KTN結晶の駆動方法の一例を説明する図である。 図7において、バースト電圧は正の定電圧と負の定電圧を一定時間ずつ印加し、その電圧の振幅201は、正負ともに同じV’=400Vとし、正と負の電圧印加時間202の合計t’は例えば5msecとした。駆動電圧の振幅203は、V=400Vのサイン波で継続時間を30msecとした場合、バースト電圧と駆動電圧を繰り返し印加することで、十分な偏向角の振れ幅を維持できる。
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a method for driving the KTN crystal. In FIG. 7, a positive constant voltage and a negative constant voltage are applied for a certain period of time for the burst voltage, and the
図7に示したように駆動電圧の前にバースト電圧を印加することによって、バースト電圧を印加中に結晶中への電子の注入、及びトラップへの電子の捕獲が行われる。駆動電圧印加期間204中には電子の注入無しでも、トラップに捕獲された電子により電界の傾斜が発生し、その結果電気光学効果による屈折率の傾斜が生じるため、駆動電圧を高速化しても広角な光偏向を実現することが可能となる。
As shown in FIG. 7, by applying a burst voltage before the drive voltage, electrons are injected into the crystal and electrons are trapped in the trap while the burst voltage is applied. Even during the drive
しかしながら、バースト電圧を印加しても、駆動電圧を長時間連続して印加し続けると、次第に偏向角の振れ幅が減少してくる問題があった。KTN結晶に対して連続して駆動電圧を印加すると、例えば、バースト電圧を±300Vで、正負各極性に10秒ずつ印加した場合、その後、±300Vの駆動電圧(200kHz)を10分間連続して印加すると偏向角の振れ幅が、駆動開始時から20%程度減少する。さらに、30分間連続して印加すれば、偏向角の振れ幅は駆動開始時から40%を越えて減少していた。偏向角の振れ幅が減少することは、光偏向器の性能の変動につながり、KTN結晶を用いた光偏向器の利用範囲を著しく制限してしまう。 However, even if a burst voltage is applied, if the drive voltage is continuously applied for a long time, there is a problem that the deflection angle swing width gradually decreases. When a driving voltage is applied continuously to the KTN crystal, for example, when a burst voltage is applied at ± 300 V and positive and negative polarities are applied for 10 seconds each, then a driving voltage (200 kHz) of ± 300 V is continuously applied for 10 minutes. When applied, the deflection angle deflection is reduced by about 20% from the start of driving. Further, when applied continuously for 30 minutes, the deflection angle deflection decreased by more than 40% from the start of driving. Reduction of the deflection angle deflection width leads to fluctuations in the performance of the optical deflector, which significantly limits the range of use of the optical deflector using the KTN crystal.
上述のように、高速で駆動電圧を長時間連続して印加するようなKTNの応用の場合には、偏向角の振れ幅を維持できない問題があった。本発明は、上述の課題に鑑みて、KTN結晶を用いた光偏向器の、連続駆動時における偏向特性を維持して、長時間の連続駆動が可能なKTN結晶を動作させる機構および光偏向器を提供する。 As described above, in the case of the application of KTN in which the drive voltage is continuously applied at a high speed for a long time, there is a problem that the deflection width of the deflection angle cannot be maintained. In view of the above-described problems, the present invention provides a mechanism and an optical deflector for operating a KTN crystal capable of continuous driving for a long time while maintaining the deflection characteristics of the optical deflector using the KTN crystal during continuous driving. I will provide a.
本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、対向する面に少なくとも2つの電極を形成した電気光学結晶であって、前記電極に制御電圧を印加して、電気光学効果により内部の屈折率分布の傾斜を生成することによって、前記制御電圧により形成される電界に概ね垂直に入射する入射光を偏向させる電気光学結晶を用いた光偏向器において、前記電気光学結晶に対して、前記電気光学結晶のトラップ準位に起因する光吸収を生じさせる波長および前記光吸収を生じさせる波長より短波長側の帯域の光を遮蔽する遮蔽構造物であって、前記電気光学結晶への入射光および前記電気光学結晶からの出射光を通過させる少なくとも1つの窓を有する遮蔽構造物を備えたことを特徴とする光偏向器である。 In order to achieve the above object, the present invention is an electro-optic crystal in which at least two electrodes are formed on opposing surfaces, and a control voltage is applied to the electrodes. In the optical deflector using an electro-optic crystal that deflects incident light that is incident substantially perpendicular to the electric field formed by the control voltage by generating a gradient of the internal refractive index distribution by the electro-optic effect. A shielding structure that shields light in a wavelength shorter than a wavelength causing light absorption due to a trap level of the electro-optic crystal and a wavelength causing the light absorption with respect to the optical crystal, An optical deflector comprising a shielding structure having at least one window through which light incident on an electro-optic crystal and light emitted from the electro-optic crystal pass.
請求項2の発明は、請求項1の光偏向器であって、前記電気光学結晶は、タンタル酸ニオブ酸リチウム(KTa1-xNbxO3(0<x<1))結晶、またはリチウムを添加したK1-yLiyTa1-xNbxO3(0<x<1、0<y<1)のいずれかであることを特徴とする。
The invention according to
請求項3の発明は、請求項1の光偏向器であって、前記遮蔽構造物によって遮断される前記帯域は、750nmより短波長側の可視光を含むことを特徴とする。 A third aspect of the invention is the optical deflector of the first aspect, wherein the band blocked by the shielding structure includes visible light having a wavelength shorter than 750 nm.
請求項4の発明は、請求項1の光偏向器であって、記電気光学結晶は、入射光の入射する面に形成された無反射面と、前記電気光学結晶前記無反射面に対向する面に形成された高反射面とを有し、前記遮蔽構造物は、前記入射光および前記高反射面を反射して前記電気光学結晶から出射する出射光が通過する1つの窓を有することを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the optical deflector according to
請求項5の発明は、請求項1の光偏向器であって、前記遮蔽構造物の前記窓に、偏向をさせる対象光の波長のみを透過させるフィルタまたは前記対象光の前記波長を透過させ前記対象光の波長より短波長側の波長を除去する帯域フィルタを形成したことを特徴とする。
The invention according to
以上説明したように、本発明によれば、KTN結晶を用いた光偏向器の、連続駆動時における偏向特性を安定化し維持して、長時間の連続駆動が可能なKTN結晶を動作させる機構を提供する。 As described above, according to the present invention, there is provided a mechanism for operating a KTN crystal capable of continuous driving for a long time while stabilizing the deflection characteristics of the optical deflector using the KTN crystal during continuous driving. provide.
本発明は、KTN結晶およびこれを動作させるために必要な冶具などを外界の光から遮蔽する光遮蔽構造を設けたことを特徴とするKTN結晶の光遮蔽機構を提供する。より具体的には、光偏向器は、KTN結晶などの電気光学結晶に対して、電気光学結晶のトラップ準位に起因する光吸収を生じさせる波長および光吸収を生じさせる波長よりも短波長側の帯域の光を遮蔽する遮蔽構造物であって、前記電気光学結晶への入射光および前記電気光学結晶からの出射光を通過させる少なくとも1つの窓を有する遮蔽構造物を備える。遮蔽構造物は、KTNおよび冶具全体を覆う光遮蔽効果を持つ箱のほか、KTN結晶上に形成する材料による構造物も含む。発明者らは、経験的に外界からKTN結晶に当たる可視光が偏向角の振れ幅に影響を与えることに注目した。 The present invention provides a light shielding mechanism for a KTN crystal, which is provided with a light shielding structure for shielding a KTN crystal and jigs necessary for operating the crystal from light from the outside. More specifically, the optical deflector has a wavelength that causes light absorption caused by the trap level of the electro-optic crystal and a wavelength shorter than the wavelength that causes light absorption for an electro-optic crystal such as a KTN crystal. And a shielding structure having at least one window that allows light incident on the electro-optic crystal and light emitted from the electro-optic crystal to pass therethrough. The shielding structure includes not only a box having a light shielding effect covering KTN and the entire jig, but also a structure made of a material formed on the KTN crystal. The inventors have empirically noted that visible light striking the KTN crystal from the outside influences the deflection width of the deflection angle.
本発明において、冶具という用語は、KTN結晶を物理的に保持する機構または構造物を意味する。さらに、冶具はKTNによって偏向動作を行うための回路・機構(駆動電圧の電気配線、温度制御回路など)を含む。したがって、冶具は、光偏向機能を利用するKTN結晶が含まれている装置内の機構の一部でもあり得る。また、KTN結晶の偏向特性などを評価する実験的な用途に使用するための機構でもあり得る。 In the present invention, the term jig means a mechanism or structure that physically holds the KTN crystal. Furthermore, the jig includes a circuit / mechanism (electrical wiring for driving voltage, temperature control circuit, etc.) for performing a deflection operation by KTN. Thus, the jig can also be part of the mechanism in the device that contains the KTN crystal that utilizes the light deflection function. It can also be a mechanism for use in experimental applications for evaluating the deflection characteristics of KTN crystals.
図1は、本発明の光遮蔽構造を持つKTN光偏向器の構成を示す概念図である。直方体で示されたKTN結晶を含む冶具1は、調整台2の上に固定されている。冶具1は、KTN結晶、および、KTN結晶を保持し動作させるためのすべて機構を含み、概念的に直方体として表したものである。調整台2は、冶具1内のKTN結晶への入射光またはKTN結晶からの出射光の垂直位置を調整するためのものであって、必須のものではない。冶具1が高さ調整可能な機構を含んでいても良い。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a KTN optical deflector having a light shielding structure of the present invention. A
本発明のKTN光偏向器は、冶具1全体を遮蔽構造物である遮蔽箱3によって覆っているところに特徴がある。遮蔽箱3は、少なくとも可視光および可視光よりも波長の短い光を遮蔽する効果があるものであれば、どのような材料で構成されていても良い。遮蔽箱3は、KTN結晶へ光を入射させる入射窓6と、偏向させた光を出射する出射窓7とを有する。さらに、KTN結晶に制御電圧を印加するための配線や、KTN結晶および冶具全体の温度制御のための配線7を入出力するための配線窓8を有する。
The KTN optical deflector of the present invention is characterized in that the
後述するが、KTN結晶における偏向のための光路の構成によっては、入射窓6と出射窓7を1つの窓で兼用することもできる。また、配線窓8は、可視光などの入射をできる限り抑えるために冶具1の直下から調整台2の内部を貫通して調整台2の下面に配置することもできる。
As will be described later, depending on the configuration of the optical path for deflection in the KTN crystal, the entrance window 6 and the exit window 7 can be used as a single window. Further, the
調整台2によって、冶具1の中に含まれるKTN結晶への入射光1の位置を入射窓6に適合させ、偏向させた出射光5a、5bの位置を出射窓6に適合させることができる。入射窓6、出射窓7の形状・大きさは、入射光4、出射光5a、5bに干渉しないものであって、できる限り小さいほうが良い。(この辺での、限定次項のアイデアが欲しいところ)
With the adjusting table 2, the position of the
図2は、KTN結晶の光吸収スペクトルを示す図である。横軸には波長を、縦軸には吸収係数αを示している。図2から明らかなように、KTN結晶では、バンドギャップ波長(400nm)よりも短い波長の光を遮断することは必須である。バンドギャップ波長以下の波長の光は、その光で励起される電子によって、通常の偏向動作からの状況から変化してしまうからである。バンドギャップ波長以下の光を遮光することは当然として、さらに、トラップ準位に起因すると考えられる光吸収が残っている、400〜750nmの範囲の可視光も遮光可能であれば良い。したがって、遮蔽箱3の材料としては、金属、あるいは750nm以下の波長を遮光可能な帯域フィルタが施されたガラス、プラスチック、アクリル等でも良い。
FIG. 2 is a diagram showing a light absorption spectrum of a KTN crystal. The horizontal axis indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the absorption coefficient α. As is clear from FIG. 2, it is essential to block light having a wavelength shorter than the band gap wavelength (400 nm) in the KTN crystal. This is because light having a wavelength shorter than the band gap wavelength is changed from the state of normal deflection operation by electrons excited by the light. Naturally, it is sufficient to shield light having a band gap wavelength or less, as long as visible light in the range of 400 to 750 nm in which light absorption that is considered to be caused by the trap level remains can be shielded. Therefore, the material of the
図3は、光遮蔽構造を備えたKTN光偏向器の偏向角の時間依存性を示す図である。光遮蔽構造を持たない場合と比較して示している。KTN結晶(静電容量1.71nF、比誘電率εr=15000)に対して、バースト電圧(±300V、10秒間)を印加した後で、駆動電圧として±300V、200kHzの交流電圧を連続した印加した場合の、偏向角の最大振れ幅の時間変化を示している。光遮蔽構造を持たない場合では、偏向角の振れ幅は30分で40%以上低下したのに対して、光遮蔽構造を持つ本発明のKTN光偏向器では、偏向角の振れ幅は数%の低下に抑えられている。したがって、KTN光偏向器を連続して駆動する応用にも実用的に十分に適用できる。 FIG. 3 is a diagram showing the time dependence of the deflection angle of the KTN optical deflector having the light shielding structure. It is shown in comparison with a case without a light shielding structure. A burst voltage (± 300 V, 10 seconds) is applied to a KTN crystal (capacitance 1.71 nF, relative dielectric constant εr = 15000), and then an alternating voltage of ± 300 V and 200 kHz is continuously applied as a drive voltage. In this case, the time variation of the maximum deflection width of the deflection angle is shown. In the case of not having the light shielding structure, the deflection angle deflection width decreased by 40% or more in 30 minutes, whereas in the KTN optical deflector of the present invention having the light shielding structure, the deflection angle deflection width was several percent. It is suppressed to decrease. Therefore, the present invention can be practically and sufficiently applied to applications in which the KTN optical deflector is continuously driven.
次に、光遮蔽構造を持つKTN光偏向器のより具体的な構成について説明する。 Next, a more specific configuration of the KTN optical deflector having a light shielding structure will be described.
本実施例では、光入射窓および光出射窓を1つに兼用する構成について説明する。すなわち、KTN結晶などの電気光学結晶は、入射光の入射する面に形成された無反射面と、前記電気光学結晶前記無反射面に対向する面に形成された高反射面とを有し、遮蔽構造物は、入射光および高反射面を反射して電気光学結晶から出射する出射光が通過する1つの窓を有する。最初に、本実施例で使用するこのKTN結晶の構成を説明する。 In the present embodiment, a configuration in which the light incident window and the light exit window are combined into one will be described. That is, an electro-optic crystal such as a KTN crystal has a non-reflective surface formed on a surface on which incident light is incident, and a highly reflective surface formed on a surface facing the non-reflective surface of the electro-optic crystal, The shielding structure has one window through which incident light and outgoing light reflected from the highly reflective surface and emitted from the electro-optic crystal pass. First, the configuration of this KTN crystal used in this example will be described.
図4は、実施例1のKTN光偏向器におけるKTN結晶の構成を示す図である。KTN結晶10は、図4において図面奥から手前に(z方向)向かって入射光4が入射する。入射光4は、KTN結晶内で偏向を受けた後に、入射したのと同一の面から出射する。図4においてKTN結晶10の上下面には駆動電圧を印加するための電極11a、11bが形成されており、x軸方向に偏向を生じさせる。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a KTN crystal in the KTN optical deflector according to the first embodiment. The incident light 4 enters the
光が入射しおよび出射する奥の面は、無反射コーティングされた面12(AR面:Anti-Refection)となっている。一方で、手前の面は、高反射コーティングされた面13(HR面:High Reflection)となっている。このAR面12およびHR面13を有する構成により、AR面13に入射した入射光は、KTN結晶内で偏向を受け、HR面13において反射される。反射された光はさらにKTN結晶内で再び偏向を受けて、AR面12から出射することになる。
The back surface where light enters and exits is a non-reflective coated surface 12 (AR surface: Anti-Refection). On the other hand, the front surface is a highly reflective coated surface 13 (HR surface: High Reflection). With the configuration having the
図5は、実施例1の遮蔽構造を持つKTN光偏向器の構成を示す図である。図4に示したKTN結晶を使用している。図5の(a)は、KTN結晶の側面から偏向面を含む面を見た図である。(b)は、入射光の光源(図示せず)側からKTN結晶のAR面12を見た図である。(c)は、KTN結晶の駆動電圧の印加電極11a、11bに平行な面を見た図である。図5では、KTN結晶を詳細に描いているが、KTN結晶を含む冶具1および調整台2は、概念的に単純な直方体で描いている。冶具1および調整台2は、遮蔽構造物である光遮蔽箱3によって全体を覆われている。本実施例では、図5の(b)に明示されているように、光遮蔽箱3は、光の入射および出射を行う1つの窓20を備えている。さらに、本実施例のKTN光偏向器は、出射光5a、5bの方向を変えるミラー21を備えている。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a KTN optical deflector having the shielding structure of the first embodiment. The KTN crystal shown in FIG. 4 is used. FIG. 5A is a view of the surface including the deflection surface from the side surface of the KTN crystal. (B) is the figure which looked at the
冶具1および調整台2の全体の大きさは、概ね3mm角である。また、遮蔽箱3の大きさは概ね6mm角である。
The overall size of the
入射光4は、窓20を通過して、AR面12からKTN結晶内に入る。KTN結晶内を進む光は、電極11a、11bに印加される駆動電圧によってx軸方向に偏向を受ける。KTN結晶内で偏向を受けた光は、HR面13で反射されてz軸を逆方向に進み、再びKTN結晶内で偏向を受ける。偏向を受けた光は、その後AR面12から出射して窓20を通過して、ミラー21にてさらに進行方向の向きを変えて、出射光5a、5bとして利用される。図5の(c)から分かるように、入射光4はz軸よりわずかに傾斜して入射することによって、出射光5a、5bも傾斜してKTN結晶から出射するので、入射光4と干渉することなく簡単に出射光5a、5bを取り出すことができる。
The incident light 4 passes through the
図4に示した構成のKTN結晶を利用し、光遮蔽箱3の光入出力用の窓を1つにすることによって、光遮蔽箱3をより効果的に利用することができる。図5では、制御電圧印加や温度制御のための配線9の出し入れのための配線窓8を、光遮蔽箱3の側面に持っているが、調整台2の中を貫いて配線を行えば、配線窓8は底面に形成できる。図5に示した光偏向器の光路の構成では、全反射のミラー21を用いているが、ハーフミラーなどを使用して異なる光路を形成しても良い。この場合には、必ずしも入射光4を斜め入射させる必要はない。
By using the KTN crystal having the configuration shown in FIG. 4 and using one light input / output window of the
窓20の形状は入射光4および出射光5a、5bを干渉なく入出力させられものである限り、小さいものであれば良い。すなわち、窓20のx軸方向の長さについては、z軸上におけるKTN結晶の位置および窓20の位置と、出射光の最大偏向角との関係で決定される、最大偏向角に対応した長さとすれば良い。
The shape of the
本実施例の構成のKTN光偏向器によれば、光の入出力を行う窓を1つにして、光遮蔽箱の効果を高めることができる。 According to the KTN optical deflector having the configuration of the present embodiment, the effect of the light shielding box can be enhanced by using one window for inputting and outputting light.
実施例1では、遮蔽箱に形成する窓を1つにした構成であって、窓20は物理的に遮蔽箱3の一部を除去して形成された隙間を利用していた。しかしながら、所定の波長帯域の光に対して遮蔽効果を持つ窓であれば良い。したがって、図5に示した光偏向器における窓20に、偏向を行う対象となる光のみを選択的に透過させる帯域通過フィルタを配置すれば、さらに可視光等による偏向角の振れ幅低下を抑えることができる。すなわち、遮蔽構造物の窓に、偏向をさせる対象光の波長のみを透過させるフィルタまたは対象光の波長を透過させ対象光の波長より短波長側の波長を除去する帯域フィルタを形成することで実現できる。
In the first embodiment, a single window is formed in the shielding box, and the
また、KTN結晶自体に対して、偏向の対象となる光の波長のみを選択的に透過させるようなフィルタ機能を持つ材料を、KTN結晶の各面上に形成することによっても同等の効果が得られる。KTN結晶で制御電圧を印加する面(図3のy−z面に対応)は、電極が形成されるため不要であるが、光を入射または出射する対向する2つの面(図3のx−y面に対応)に対しては、光の入出力に必要な部分を除いて、部分的にフィルタ機能を持つ材料を形成できる。さらに、偏向面に平行な対向する2つの面(図3のx−z面に対応)に対しては、全面的にフィルタ機能を持つ材料を形成することができる。したがって、実施例1における遮蔽箱3は、KTN結晶を含む冶具全体に対するものであったが、KTN結晶上に直接形成したまたはKTN結晶に接して配置されたフィルタ作用を持つ材料で形成される構造物(膜、層を含む)に拡張することができることに留意されたい。
An equivalent effect can also be obtained by forming on each surface of the KTN crystal a material having a filter function that selectively transmits only the wavelength of light to be deflected with respect to the KTN crystal itself. It is done. A surface to which a control voltage is applied in the KTN crystal (corresponding to the yz plane in FIG. 3) is not necessary because an electrode is formed, but two opposing planes (x- For the y-plane), a material partially having a filter function can be formed except for a portion necessary for light input / output. Furthermore, a material having a filter function can be formed over the entire two opposing surfaces parallel to the deflection surface (corresponding to the xz plane in FIG. 3). Therefore, the
以上、詳細に説明してきたように、本本発明によれば、KTN結晶を用いた光偏向器の、連続駆動時における偏向特性を安定化し維持して、長時間の連続駆動が可能なKTN結晶を動作させる機構を提供することができる。 As described above in detail, according to the present invention, an optical deflector using a KTN crystal stabilizes and maintains the deflection characteristics during continuous driving, and a KTN crystal capable of continuous driving for a long time is obtained. A mechanism to operate can be provided.
本発明は、光学機器に利用することができる。特にKTN結晶を用いた光学機器に利用できる。 The present invention can be used for optical instruments. In particular, it can be used for an optical instrument using a KTN crystal.
1 KTN結晶および冶具
2 調整台
3 光遮蔽箱
6、7、8、20 窓
9 配線
10、101 KTN結晶
11a、11b、102、103 電極
12 AR面
13 HR面
21 ミラー
104 制御電圧源
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記電気光学結晶に対して、前記電気光学結晶のトラップ準位に起因する光吸収を生じさせる波長および前記光吸収を生じさせる波長より短波長側の帯域の光を遮蔽する遮蔽構造物であって、前記電気光学結晶への入射光および前記電気光学結晶からの出射光を通過させる少なくとも1つの窓を有する遮蔽構造物
を備えたことを特徴とする光偏向器。 An electro-optic crystal in which at least two electrodes are formed on opposite surfaces, and formed by the control voltage by applying a control voltage to the electrodes and generating a gradient of the internal refractive index distribution by the electro-optic effect. In an optical deflector using an electro-optic crystal that deflects incident light that is incident substantially perpendicular to the electric field generated,
A shielding structure that shields light of a wavelength that causes light absorption due to a trap level of the electro-optic crystal and light in a shorter wavelength side than the wavelength that causes light absorption with respect to the electro-optic crystal. An optical deflector comprising: a shielding structure having at least one window through which incident light to the electro-optic crystal and outgoing light from the electro-optic crystal pass.
前記遮蔽構造物は、前記入射光および前記高反射面を反射して前記電気光学結晶から出射する出射光が通過する1つの窓を有すること
を特徴とする請求項1に記載の光偏向器。 The electro-optic crystal has a non-reflective surface formed on a surface on which incident light is incident, and a highly reflective surface formed on a surface facing the non-reflective surface of the electro-optic crystal,
2. The optical deflector according to claim 1, wherein the shielding structure has one window through which the incident light and the outgoing light reflected from the highly reflective surface and emitted from the electro-optic crystal pass.
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