JP2016014793A

JP2016014793A - 光偏向器

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Publication number: JP2016014793A
Application number: JP2014137192A
Authority: JP
Inventors: 豊田　誠治; Seiji Toyoda; 誠治豊田; 上野　雅浩; Masahiro Ueno; 雅浩上野; 雄三佐々木; Yuzo Sasaki; 小林　潤也; Junya Kobayashi; 潤也小林
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2016-01-28
Anticipated expiration: 2034-07-02
Also published as: JP6276657B2

Abstract

【課題】偏向角の時間的安定性に優れた電気光学結晶を用いた光偏向器を提供する。
【解決手段】電気光学結晶と、光軸に対して垂直方向に電界を印加するために、前記電気光学結晶の対向する面に形成された第１および第２の電極対と、前記第１および第２の電極対を介して前記電気光学結晶内に電界を形成するための電圧を出力する制御電圧源とを含む光偏向器において、前記制御電圧源は、前記光軸に沿って入射される入射光を偏向させる偏向電圧として、正極性または負極性の直流バイアス電圧が重畳された交流電圧からなる偏向電圧を出力し、前記第１の電極対の直流バイアス電圧と前記第２の電極対の直流バイアス電圧とは、逆符合であり、前記第１の電極対の交流電圧と前記第２の電極対の交流電圧とは、同一周波数、同一位相である。
【選択図】図８

Description

本発明は、電気光学結晶からなる光偏向器に関する。

光の進行方向を変える光偏向器のうち、電気光学効果を有するＫＴＮ（ＫＴａ_1-xＮｂ_xＯ₃）結晶またはＫＬＴＮ結晶（Ｋ_1-yＬｉ_yＴａ_1-xＮｂ_xＯ₃）（以下、ＫＴＮ結晶という）を用いた光偏向器は、ガルバノミラー、ポリゴンミラー、ＭＥＭＳミラー等と異なり、可動部を持たない固体素子である（例えば、特許文献１参照）。ＫＴＮ結晶は、低い電圧で屈折率が大きく変わる電気光学効果が大きい物質として知られている。さらに、電極としてＴｉ、Ｃｒ材料を用いると、結晶内に電荷を注入することができ、注入された電荷によって生じる内部電界を利用して、高速・広角な光偏向器を実現することができる。従って、レンズ、プリズム、ミラーといった一般的な光学部品を、高速で動く必要がある用途に用いる場合に、これら光学部品に代えて、ＫＴＮ結晶を用いることができる（例えば、特許文献２参照）。

その応用範囲は、レーザ加工、顕微鏡、プリンタ、ディスプレイ、光通信、センシング、医療計測などと幅広い分野に及ぶと期待されている。特に医療計測への応用として、ＫＴＮ光偏向器を用いたコヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）が近年注目されている。ＯＣＴとは、赤外・近赤外光を用いて、生体内部をin situで観察することができる可視化技術である。ＯＣＴは、Ｘ線ＣＴ、ＭＲＩ、超音波断層と比較して、非侵襲・非接触・高分解能・高速に、生体情報を取得できるので、その適用領域が急速に広がっている。

ＯＣＴの基本原理によれば、光源からの出射光を２経路に分け、一方の光を画像を取得したい対象に反射させ、他方の光を参照用のミラーで反射させ、これら２つの反射光の干渉信号により、対象物の情報を得ることができる。光源として広帯域な高速波長掃引光源を用いたＳＳ−ＯＣＴ方式は、現在、最も高速・高精細なＯＣＴ画像を得ることができる。ＫＴＮ光偏向器を用いてリットマン型共振器を構成し、世界最速となる周波数２００ｋＨｚにおいて、ＯＣＴシステムの要求条件を満たす波長掃引幅１００ｎｍ、コヒーレンス長７ｍｍ（波長１．３μｍ）の波長掃引光源が実現されている。ＯＣＴシステムの一例として、人間の爪の断層写真を、３次元ＯＣＴ像として明瞭に取得できることが報告されている（例えば、非特許文献１参照）。このようにＫＴＮ光偏向器のフィージビリティが確認され、その実用化が着実に進んでいる。

図１に、従来のＫＴＮ結晶を用いた光偏向器を示す。ＫＴＮ結晶１の対向する２つ面のそれぞれに、電極２，３が形成されている。２つの電極２，３の間には、制御電圧源４から電圧が印加される。入射光５は、ＫＴＮ結晶１の電極２，３が形成された面と直行する面（ｘｙ平面）に入射され、ＫＴＮ結晶１内をｚ軸方向に伝搬する。ＫＴＮ結晶１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６が得られる。詳細は後述するが、制御電圧源４からの印加電圧に応じた偏向角が得られる。制御電圧源４からは、光偏向器の用途に応じた電圧が与えられる。例えば、印加電圧の波形は、正弦波、鋸波などであり、光偏向器の用途に応じて印加される。適切な最大偏向角を得るために、ＫＴＮ結晶１へは、概ね数百Ｖ程度の電圧を印加する。

しかしながら、偏向を生じさせるための印加電圧のみで光偏向器を制御すると、駆動速度の高速化に伴って以下の問題が生じてきた。高速化によって印加電圧によって電極から注入された電子の移動距離が電極間の距離より短くなるため、理想的な空間電荷制御状態が実現されず、偏向角が減少する。この問題点に対しては、偏向を生じさせるための印加電圧を印加する前に、ＫＴＮ結晶１にバースト状の波形の電圧を印加することによって、結晶中へ電子を注入し、予めトラップ準位に電子を捕捉させる制御法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。すなわち、ＫＴＮ結晶１中のトラップに、予め電子を充填することによって、偏向を生じさせるための電圧の印加に際しては、ＫＴＮ結晶１中に電界の分布または傾斜を生じさせることが可能となり、光偏向を実現することができる。

図２に、従来の光偏向器における電圧印加方法を示す。ＫＴＮ結晶のトラップに、予め電子を充填するためのトラップ充填時間を設けた電圧印加方法である。横軸は時間を示し、縦軸は印加電圧を示している。電圧を印加する時間は、トラップを充填するための充填電圧１１を印加する時間（トラップ充填時間）と、偏向を生じさせるための偏向電圧１２を印加する時間（偏向時間）とに分けられる。ここでは、トラップ充填時間の充填電圧１１として、正負の一定のＤＣ電圧を印加する方法を示している。正または負のいずれかの一定の電圧を印加してもよい。偏向電圧１２は、正弦波信号としているが、三角波、鋸波、他の任意の電圧波形でもよい。

図２に示したように、トラップ充填時間を設けることにより、偏向電圧を印加して偏向動作をさせる際に、ＫＴＮ結晶への電子の注入が無くても、トラップ充填動作中にトラップに捕獲された電子により電界の傾斜が発生する。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、高速で広角な光偏向を実現することができる。

国際公開第２００６／１３７４０８号特開２０１０−０７４５９７号公報特開２０１１−１８６２１８号公報

岡部他: 「KTNスキャナを用いたOCT用200kHz波長掃引光源」, 信学総大D-7-17, p. 109, 2012 J. Miyazu et al.: "New beam scanning model for high-speed operation using KTa1-xNbxO3 Crystals", APEX, Vol. 4, Issue 11, pp. 115101-1-111501-3, 2011.

しかしながら、図２に示したように、トラップ充填時間と偏向時間とに分けて、電圧を印加する場合、偏向時間の長さによって、または偏向動作の繰り返し数によって、偏向角に変動が生じ、偏向角の再現性が悪いという問題があった。これは、トラップ充填時間において、トラップされた電子が熱的に励起されて束縛状態から解放され、トラップされた電子が減少するためと考えられている。従って、数時間以上という長時間で偏向動作させた場合、徐々に偏向角が減少するという問題があった。

ＫＴＮ結晶のトラップに充填された電子密度をＮｔｒａｐとすると、偏向電圧として最大振幅Ｖ_maxである正弦波電圧を印加したときの、ＫＴＮ結晶を光信号が通過するときに得られるｘ軸方向の偏向角の最大振れ幅θｐ−ｐは、次式で表される（例えば、非特許文献２参照）。

上式において、ｎはＫＴＮ結晶の屈折率であり、Ｌは図１におけるｚ軸方向のＫＴＮ結晶の長さである。ｇ₁₁は電気光学定数であり、ｅは電気素量、εは誘電率である。ｄは図１におけるｘ軸方向のＫＴＮ結晶の厚さである。式（１）からわかるように、偏向角の最大振れ幅θｐ−ｐは、トラップに充填された電子密度Ｎｔｒａｐに比例する。

図３に、従来の光偏向器におけるトラップ電子密度の時間変動を示す。横軸は時間を示し、縦軸はＫＴＮ結晶内のトラップに充填された電子密度Ｎを示している。電圧印加からトラップ充填時間（Ｔ_trap）の間、トラップ電子密度Ｎ_trapは、充填電圧が印加されることによって０からＮ₁まで増加する。その後、偏向時間（Ｔ_scan）の間、例えば正弦波の制御電圧を印加して偏向すると、トラップ電子密度は次第に減少し、それに伴い偏向角も減少する。

本発明の目的は、偏向角の時間的安定性に優れた電気光学結晶を用いた光偏向器を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、第１の実施態様は、電気光学結晶と、光軸に対して垂直方向に電界を印加するために、前記電気光学結晶の対向する面に形成された２つの電極と、前記電極を介して前記電気光学結晶内に電界を形成するための電圧を出力する制御電圧源とを含む光偏向器において、前記制御電圧源は、前記光軸に沿って入射される入射光を偏向させる偏向電圧として、正極性または負極性の直流バイアス電圧が重畳された交流電圧からなる偏向電圧を出力することを特徴とする。

第２の実施態様は、電気光学結晶と、光軸に対して垂直方向に電界を印加するために、前記電気光学結晶の対向する面に形成された第１および第２の電極対と、前記第１および第２の電極対を介して前記電気光学結晶内に電界を形成するための電圧を出力する制御電圧源とを含む光偏向器において、前記制御電圧源は、前記光軸に沿って入射される入射光を偏向させる偏向電圧として、正極性または負極性の直流バイアス電圧が重畳された交流電圧からなる偏向電圧を出力し、前記第１の電極対の直流バイアス電圧と前記第２の電極対の直流バイアス電圧とは、逆符合であり、前記第１の電極対の交流電圧と前記第２の電極対の交流電圧とは、同一周波数、同一位相であることを特徴とする。

第１の実施態様によれば、交流電圧を印加中にも直流バイアス電圧を印加することによって、常に電気光学結晶に電子を供給し、トラップされた電子が熱的に励起されて束縛状態から解放され、トラップされた電子が減少することを抑制し、時間的に安定した偏向角を得ることができる。さらに、伝導帯にも電子を供給することにより、直流バイアス電圧を印加しない時よりも偏向特性を改善することができる。

第２の実施態様によれば、偏向電圧に直流バイアス電圧を印加した場合に、直流バイアス電圧に応じて偏向したオフセットを中心に、重畳した交流電圧に応じて出射光が偏向するので、電気光学結晶内を伝搬する光が、内部の電極面にぶつかってしまう。本発明は、直流バイアス電圧の極性の異なる２つの電極対を用いて、オフセットを打ち消すことにより、広角な偏向器を実現することができる。

従来のＫＴＮ結晶を用いた光偏向器を示す図である。従来の光偏向器における電圧印加方法を示す図である。従来の光偏向器におけるトラップ電子密度の時間変動を示す図である。本発明の第１の実施形態にかかる光偏向器を示す図である。本実施形態の光偏向器における電圧印加方法を示す図である。本実施形態の光偏向器におけるＤＣバイアス電圧印加時の電子の授受を示す図である。本実施形態の光偏向器におけるＤＣバイアス電圧印加時の偏向ビームの様子を示す図である。本発明の第２の実施形態にかかる光偏向器を示す図である。実施例３にかかる光偏向器を示す図である。実施例４にかかる光偏向器を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図４に、本発明の第１の実施形態にかかる光偏向器を示す。電気光学効果を有する結晶２１の対向する２つ面のそれぞれに、光軸に対して垂直方向に電界を印加するための電極２２，２３が形成されている。電気光学結晶２１は、電気光学効果を有するＫＴＮ（ＫＴａ_1-xＮｂ_xＯ₃）結晶またはＫＬＴＮ結晶（Ｋ_1-yＬｉ_yＴａ_1-xＮｂ_xＯ₃）（以下、ＫＴＮ結晶という）であり、ここでは、矩形状のＫＴＮ結晶チップを用いる。２つの電極２２，２３の間には、制御電圧源２４から電圧が印加される。制御電圧源２４は、電気光学結晶２１に対して実用的な偏向角を生じ得るような数百Ｖ程度の電圧を印加できる駆動能力を持つ。入射光２５は、電気光学結晶２１の電極２，３が形成された面と直行する面（ｘｙ平面）に入射され、電気光学結晶２１内をｚ軸（光軸）方向に伝搬する。電気光学結晶２１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２６が得られる。

光偏向器は、さらに、電気光学結晶２１と熱的に結合された温度調節器２７を有している。温度調節器２７は、電気光学結晶２１の温度を任意の温度に設定することができ、かつ所定の温度変化速度により電気光学結晶２１の温度を制御することができる。図４では、電気光学結晶２１を物理的に保持するものとして記載されているが、電気光学結晶２１の温度を制御できるものである限り、どのような構成であってもよい。温度調節器２７は、例えば、ペルチエ素子であり、温度を制御するための付随する制御回路なども当然に存在する。次に、本実施形態の光偏向器における電圧印加方法について詳細に説明する。

図５に、本実施形態の光偏向器における電圧印加方法を示す。横軸は時間を示し、縦軸は印加電圧を示している。最初に、電気光学結晶２１内のトラップ準位に電子を捕捉させるために、所定の時間（トラップ充填時間）、正負の一定のＤＣ電圧である充填電圧３１を印加する。その後、光軸に沿って入射される入射光を偏向させるため、ＤＣバイアス電圧を重畳したＡＣ電圧を、偏向動作の間（偏向時間）偏向電圧３２として印加する。

図６に、ＤＣバイアス電圧印加時の電子の授受を示す。トラップ充填時間において、負電極より注入された電子は、電気光学結晶のある準位のトラップサイトに捕捉される。充填電圧をｏｆｆにすると、トラップされた電子は、熱再放出によって束縛状態から解放されて、トラップ電子は消失してしまう。しかし、ＤＣバイアス電圧を印加し続けると、熱再放出される電子を補うように電子が負電極から供給されるため、長時間経過しても一定の電子が結晶内に残留することになる。従って、長時間経過しても偏向角が減少しない偏向器を実現することができる。

図７に、ＤＣバイアス電圧印加時の偏向ビームの様子を示す。偏向動作の間、ＤＣバイアス電圧を印加して偏向させると、ＤＣバイアス電圧に応じて偏向したオフセットを中心に、重畳した交流電圧に応じて出射光が偏向する。例えば、図７（ａ）に示すように、オフセット４１があるために、出射光の偏向角を最大触れ幅となるように偏向電圧を印加すると、電気光学結晶２１内を伝搬する光が、内部の電極面にぶつかってしまうという欠点があった。

（第２の実施形態）
図８に、本発明の第２の実施形態にかかる光偏向器を示す。電気光学効果を有する結晶５１の対向する２つ面のそれぞれに、光軸に対して垂直方向に電界を印加するための電極５２，５３および電極５４，５５が形成されている。図８（ａ）に示すように、光の入射側に第１の電極対（電極５２，５３）、光の出射側に第２の電極対（電極５４，５５）が形成され、図８（ｂ），（ｃ）に示すように、充填電圧と偏向電圧とが印加される。トラップ充填時間において、第１の電極対に印加されるＤＣ電圧６１と、第２の電極対に印加されるＤＣ電圧６３とは逆符号となっている。偏向時間において、第１の電極対に印加されるＤＣバイアス電圧と、第２の電極対に印加されるＤＣバイアス電圧とは逆符号であり、ＡＣ電圧６２，６４は同一周波数、同一位相である。

入射光は、第１の電極対に印加されたＤＣバイアス電圧の負電極側に偏向することになり、偏向しながら電気光学結晶内をｚ軸（光軸）方向に伝搬する。次に、第２の電極対のＤＣバイアス電圧の負電極側に偏向することになるが、第１の電極対とは逆方向のＤＣバイアス電圧が印加されているため、電気光学結晶の中心の光軸に向けて偏向することなる。第１および第２の電極対のＤＣバイアス電圧による偏向角が等しければ、オフセットを打ち消すことができ、図７（ｂ）に示すように、出射端面において、最大振れ幅の出射光を得ることができる。

以下に具体的な実施例を示すが、ＫＴＮ結晶の物理サイズ、印加電圧、入射波長、ビーム径は、ここに記載された数値に限定されたものではなく、適用先に応じて変更しても同様にその効果を奏する。また、１個のチップを用いて記載したが、本願の効果を奏するチップを基本単位として、複数のチップを用いてもよい。

図８に示した光偏向器を、ＫＴＮ結晶を用いて作製する。ＫＴＮ結晶（電気光学結晶２１）のサイズは、４．０ｘ３．２ｘ１．２ｍｍ³となるよう加工する。４ｘ３．２ｍｍ²の対向する面上に、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕを蒸着することにより、２組の電極対（電極５２，５３および電極５４，５５）を形成する。第１および第２の電極対は、それぞれ同じ面積・形状となるよう形成することが望ましい。ＫＴＮ結晶の誘電率は、立方晶の領域で１７．５００となるように温度調節する。温度調節後、ＫＴＮ結晶に制御電圧を印加する。

最初に、トラップ充填時間において、第１および第２の電極対に正負同一の３００ＶのＤＣ電圧を６０秒間交互に印加して、ＫＴＮ結晶をトラップ充填状態にした。ここで、第１および第２の電極対に印加するＤＣ電圧は逆符号である。正負交互に印加したが、正の電圧のみ、または負の電圧のみであってもよい。続いて、第１の電極対にＤＣバイアス電圧３００Ｖを重畳した２００ｋＨｚの交流電圧（振幅３００Ｖ）を印加し、第２の電極対にＤＣバイアス電圧−３００Ｖを重畳した２００ｋＨｚの交流電圧（振幅３００Ｖ）を印加する。第１および第２の電極対に印加するＡＣ電圧は、同相とする。

５時間以上にわたって偏向角を測定したところ、ほぼ一定の偏向角が得られ、偏向角の時間的変動が極めて少ないことを確認した。比較のために、同じＫＴＮ結晶チップを用いて、偏向時間にＤＣバイアス電圧を重畳しないで測定したところ、徐々に偏向角は減少した。また、偏向時間にＤＣバイアスを重畳しない場合、偏向角は波長１．３μｍにおいて１００ｍｒａｄであったが、偏向時間にＤＣバイアスを重畳すると、偏向角は１２０ｍｒａｄに増加した。また、出射ビームをＩＲカメラで測定したところ、出射端の中央部を中心として偏向することを確認した。

実施例１では、第１および第２の電極対に印加する電圧として、正負のＤＣ電圧（充填電圧）を印加した後、正または負のＤＣバイアス電圧を重畳した同相のＡＣ電圧（偏向電圧）を印加した。実施例２では、トラップ充填電圧を印加することなく、すなわちトラップ充填時間を設けずに、偏向動作を行う。

実施例１と同じく、図８に示した光偏向器を、ＫＴＮ結晶を用いて作製する。第１の電極対にＤＣバイアス電圧３００Ｖを重畳した２００ｋＨｚの交流電圧（振幅３００Ｖ）を印加し、第２の電極対にＤＣバイアス電圧−３００Ｖを重畳した２００ｋＨｚの交流電圧（振幅３００Ｖ）を印加する。第１および第２の電極対に印加するＡＣ電圧は、同相とする。

偏向電圧を印加した直後から数分程度偏向角が徐々に増加する初期変動が確認された。その後は、偏向角は一定となり、５時間以上にわたって偏向角を測定したところほぼ一定であり、偏向角の時間的変動が極めて少ないことを確認した。従って、トラップ充填電圧となる「正負のＤＣ電圧」を印加しなくとも、出射端の中央部を中心として偏向させることができる。

比較のために、同じＫＴＮ結晶チップを用いて、偏向時間にＤＣバイアス電圧を重畳しないで測定したところ、徐々に偏向角は減少した。偏向角は波長１．３μｍにおいて１２０ｍｒａｄであった。また、出射ビームをＩＲカメラで測定したところ、出射端の中央部を中心として偏向することを確認した。

図９に、実施例３にかかる光偏向器を示す。実施例１，２は、１個のＫＴＮ結晶チップ上に、極性の異なるＤＣバイアス電圧を印加するための電極を作製した。実施例３では、２個のＫＴＮ結晶チップを用いて光偏向器を作製する。ここでは、実施例１，２で用いたＫＴＮ結晶チップを第１および第２の電極対の間で切断して、２つのＫＴＮ結晶チップを作製した。

図９（ａ）に示すように、光の入射側に第１の電極対（電極６２，６３）が形成された電気光学結晶６１を配置し、光の出射側に第２の電極対（電極６５，６６）が形成された電気光学結晶６４を配置する。図９（ｂ），（ｃ）に示すように、充填電圧と偏向電圧とが印加される。トラップ充填時間において、第１の電極対に印加されるＤＣ電圧７１と、第２の電極対に印加されるＤＣ電圧７３とは逆符号となっている。偏向時間において、第１の電極対に印加されるＤＣバイアス電圧と、第２の電極対に印加されるＤＣバイアス電圧とは逆符号であり、ＡＣ電圧７２，７４は同一周波数、同一位相である。

実施例１，２と同一の電圧印加方法により、同一の効果を得ることができた。

図１０に、実施例４にかかる光偏向器を示す。実施例１，２は、１個のＫＴＮ結晶チップ上に、極性の異なるＤＣバイアス電圧を印加するための電極を２組作製した。実施例４では、ｎ組の電極対を用いる。電気光学効果を有する結晶８１の対向する２つ面のそれぞれに、電極８２−１，８３−１から電極８２−ｎ，８３−ｎまで、ｎ組の電極対が形成されている。トラップ充填時間において、光の入射側から奇数番目の電極対に印加されるＤＣ電圧と、偶数番目の電極対に印加されるＤＣ電圧とは逆符号となっている。偏向時間において、奇数番目の電極対に印加されるＤＣバイアス電圧と、偶数番目の電極対に印加されるＤＣバイアス電圧とは逆符号であり、ＡＣ電圧は同一周波数、同一位相である。実施例４においても、実施例１，２と同様の効果を奏することができる。

本発明は、レーザ加工、顕微鏡、プリンタ、ディスプレイ、光通信、センシング、医療計測のなどの光学機器に利用することができる。

１ＫＴＮ結晶
２，３，２２，２３，５２，５３，５４，５５，６２，６３，６５，６６，８２，８３電極
４，２４制御電圧源
５，２５入射光
６，２６出射光
１１，３１，６１，６３，７１，７３充填電圧
１２，３２，６２，６４，７２，７４偏向電圧
２１，５１，６１，６３，８１電気光学結晶
２７温度調節器

Claims

電気光学結晶と、光軸に対して垂直方向に電界を印加するために、前記電気光学結晶の対向する面に形成された第１および第２の電極対と、前記第１および第２の電極対を介して前記電気光学結晶内に電界を形成するための電圧を出力する制御電圧源とを含む光偏向器において、
前記制御電圧源は、前記光軸に沿って入射される入射光を偏向させる偏向電圧として、正極性または負極性の直流バイアス電圧が重畳された交流電圧からなる偏向電圧を出力し、前記第１の電極対の直流バイアス電圧と前記第２の電極対の直流バイアス電圧とは、逆符合であり、前記第１の電極対の交流電圧と前記第２の電極対の交流電圧とは、同一周波数、同一位相であることを特徴とする光偏向器。
前記制御電圧源は、前記電気光学結晶のトラップ準位に電子を捕捉させるためのトラップ充填電圧として、正極性または負極性の直流電圧を出力した後、前記偏向電圧を出力し、前記第１の電極対の直流電圧と前記第２の電極対の直流電圧とは、逆符合であることを特徴とする請求項１に記載の光偏向器。
電気光学結晶と、光軸に対して垂直方向に電界を印加するために、前記電気光学結晶の対向する面に形成された複数の電極対と、前記複数の電極対を介して前記電気光学結晶内に電界を形成するための電圧を出力する制御電圧源とを含む光偏向器において、
前記制御電圧源は、前記光軸に沿って入射される入射光を偏向させる偏向電圧として、正極性または負極性の直流バイアス電圧が重畳された交流電圧からなる偏向電圧を出力し、光の入射側から奇数番目の電極対の直流バイアス電圧と偶数番目の電極対の直流バイアス電圧とは、逆符合であり、前記奇数番目の電極対の交流電圧と前記偶数番目の電極対の交流電圧とは、同一周波数、同一位相であることを特徴とする光偏向器。
前記制御電圧源は、前記電気光学結晶のトラップ準位に電子を捕捉させるためのトラップ充填電圧として、正極性または負極性の直流電圧を出力した後、前記偏向電圧を出力し、前記奇数番目の電極対の直流電圧と前記偶数番目の電極対の直流電圧とは、逆符合であることを特徴とする請求項３に記載の光偏向器。
前記電気光学結晶は、電気光学効果を有するＫＴＮ（ＫＴａ_1-xＮｂ_xＯ₃）結晶またはＫＬＴＮ結晶（Ｋ_1-yＬｉ_yＴａ_1-xＮｂ_xＯ₃）（以下、ＫＴＮ結晶という）のいずれかである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光偏向器。
第１の電気光学結晶からなり、光軸に対して垂直方向に電界を印加するために、前記第１の電気光学結晶の対向する面に形成された第１の電極対を有する第１の偏向器と、
第２の電気光学結晶からなり、前記光軸に対して垂直方向に電界を印加するために、前記第２の電気光学結晶の対向する面に形成された第２の電極対を有する第２の偏向器と、
前記第１および第２の電極対を介して前記第１および第２の電気光学結晶内に電界を形成するための電圧を出力する制御電圧源とを含む光偏向器において、
前記制御電圧源は、前記光軸に沿って入射される入射光を偏向させる偏向電圧として、正極性または負極性の直流バイアス電圧が重畳された交流電圧からなる偏向電圧を出力し、前記第１の電極対の直流バイアス電圧と前記第２の電極対の直流バイアス電圧とは、逆符合であり、前記第１の電極対の交流電圧と前記第２の電極対の交流電圧とは、同一周波数、同一位相であることを特徴とする光偏向器。
前記制御電圧源は、前記電気光学結晶のトラップ準位に電子を捕捉させるためのトラップ充填電圧として、正極性または負極性の直流電圧を出力した後、前記偏向電圧を出力し、前記第１の電極対の直流電圧と前記第２の電極対の直流電圧とは、逆符合であることを特徴とする請求項６に記載の光偏向器。
前記第１および第２の電気光学結晶は、電気光学効果を有するＫＴＮ（ＫＴａ_1-xＮｂ_xＯ₃）結晶またはＫＬＴＮ結晶（Ｋ_1-yＬｉ_yＴａ_1-xＮｂ_xＯ₃）（以下、ＫＴＮ結晶という）のいずれかであることを特徴とする請求項６または７に記載の光偏向器。