JP2844356B2 - 光偏向器 - Google Patents
光偏向器Info
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- JP2844356B2 JP2844356B2 JP21146089A JP21146089A JP2844356B2 JP 2844356 B2 JP2844356 B2 JP 2844356B2 JP 21146089 A JP21146089 A JP 21146089A JP 21146089 A JP21146089 A JP 21146089A JP 2844356 B2 JP2844356 B2 JP 2844356B2
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- Japan
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- light
- grating
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- optical
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光の進行方向を変化させる光偏向器に関
し、特に本発明は、偏向角の大きい導波型光偏向器に関
する。
し、特に本発明は、偏向角の大きい導波型光偏向器に関
する。
（従来の技術及び解決しようとする課題） レーザー光を利用した光情報処理装置は、高速で大容
量情報が扱えることから、最近、多くの分野において実
用化されている。
量情報が扱えることから、最近、多くの分野において実
用化されている。
しかして、このような装置においては、光偏向器の性
能は、装置の性能を決定する重要な要素の一つである。
能は、装置の性能を決定する重要な要素の一つである。
従来より光偏向器としては、振動ガルバノメーター、
ポリゴンミラー、ホログラムディスク等の機械式光偏向
器と、音響光学素子や電気光学素子などの非機械式光偏
向器とに大別されている。前者は、偏向角が大きく実用
的ではあるが走査速度が遅く、高速化には限界があり、
しかも、機械式可動部分を有するために装置自体が大型
とならざるを得なかった。又、後者は、機械式可動部分
がなく、光学的もしくは電気信号によって制御できるた
め、小型化及び高速化が可能であるが、その反面、偏向
角度が極めて小さいために大きな領域を対象とした走査
ができず、余り実用的であるとは伝い難い。
ポリゴンミラー、ホログラムディスク等の機械式光偏向
器と、音響光学素子や電気光学素子などの非機械式光偏
向器とに大別されている。前者は、偏向角が大きく実用
的ではあるが走査速度が遅く、高速化には限界があり、
しかも、機械式可動部分を有するために装置自体が大型
とならざるを得なかった。又、後者は、機械式可動部分
がなく、光学的もしくは電気信号によって制御できるた
め、小型化及び高速化が可能であるが、その反面、偏向
角度が極めて小さいために大きな領域を対象とした走査
ができず、余り実用的であるとは伝い難い。
本発明者等は、先に、光導波路に、実効屈折率を制御
するための外部信号を与える手段と、導波光を導波光の
実効屈折率に応じた角度で取り出すグレーティングを組
み合わせた非機械式光偏向器を提案した（特願平１−13
2744号参照）。
するための外部信号を与える手段と、導波光を導波光の
実効屈折率に応じた角度で取り出すグレーティングを組
み合わせた非機械式光偏向器を提案した（特願平１−13
2744号参照）。
しかし、この装置において偏向角を10゜〜30゜と大き
くするには、実効屈折率の変化を極めて大きくしなけれ
ばならず、そのため実効屈折率の変化を大きくできる電
気光学効果等の極めて大きい特殊な薄膜材料を用いる必
要があった。
くするには、実効屈折率の変化を極めて大きくしなけれ
ばならず、そのため実効屈折率の変化を大きくできる電
気光学効果等の極めて大きい特殊な薄膜材料を用いる必
要があった。
しかしながら、音響光学効果や電気光学効果などを用
いた導波路面内で光偏向を起させるための手段と周期を
扇状に連続的に変化させたグレーティングによりなる出
力部を組合わせることによって、導波光を取り出す出力
部における偏向角を大きくすることができることを見出
し、本願発明を完成するに至ったもので、本発明の目的
は電気光学効果等の大きい特殊な材料を必要とせず、従
来の偏向部を構成できる材料を使用して大きな偏向角が
得られる導波型光偏向器を提供するにある。
いた導波路面内で光偏向を起させるための手段と周期を
扇状に連続的に変化させたグレーティングによりなる出
力部を組合わせることによって、導波光を取り出す出力
部における偏向角を大きくすることができることを見出
し、本願発明を完成するに至ったもので、本発明の目的
は電気光学効果等の大きい特殊な材料を必要とせず、従
来の偏向部を構成できる材料を使用して大きな偏向角が
得られる導波型光偏向器を提供するにある。
（課題を解決するための手段） 即ち、本発明の要旨は、一方が導波路内を伝搬する光
の入力部で、他方にグレーティングよりなる出力部を有
する光導波路からなる光偏向器において、前記光導波路
には、伝搬する光の進行方向を導波路面内で１〜４゜の
偏向を起こさせるための手段を有するものであり、且つ
前記グレーティングは、その周期が扇状に連続的に変化
してなるものであることを特徴とする光偏向器である。
の入力部で、他方にグレーティングよりなる出力部を有
する光導波路からなる光偏向器において、前記光導波路
には、伝搬する光の進行方向を導波路面内で１〜４゜の
偏向を起こさせるための手段を有するものであり、且つ
前記グレーティングは、その周期が扇状に連続的に変化
してなるものであることを特徴とする光偏向器である。
本発明について、更に詳細に述べる。
本発明の光偏向器の導波路としては、例えば、LiTaO3
単結晶基板上にLiNbO3薄膜を形成したもの、LiNbO3単結
晶基板上にSrXBa1-XNb2O6（SBN）薄膜を形成したもの、
表層にSiO2薄膜を形成したSi基板上にSBN薄膜を形成し
たものGd3Ga5O12（GGG）、Nd3Ga5O12（NdGG）、Sm3Ga5O
12（SmGG）等のガーネット単結晶基板上にSBN薄膜を形
成したもの、PbTiO3単結晶基板上にBaTiO3薄膜を形成し
たもの、KNbO3単結晶基板上にＫ（NbyTa1-y）O3（KTN）
薄膜を形成したもの、PLZTセラミックス基板上にPLAT薄
膜を形成したものなどを使用することができる。
単結晶基板上にLiNbO3薄膜を形成したもの、LiNbO3単結
晶基板上にSrXBa1-XNb2O6（SBN）薄膜を形成したもの、
表層にSiO2薄膜を形成したSi基板上にSBN薄膜を形成し
たものGd3Ga5O12（GGG）、Nd3Ga5O12（NdGG）、Sm3Ga5O
12（SmGG）等のガーネット単結晶基板上にSBN薄膜を形
成したもの、PbTiO3単結晶基板上にBaTiO3薄膜を形成し
たもの、KNbO3単結晶基板上にＫ（NbyTa1-y）O3（KTN）
薄膜を形成したもの、PLZTセラミックス基板上にPLAT薄
膜を形成したものなどを使用することができる。
なお、導波路の導波層を形成する薄膜材料としては、
従来の導波路面内における偏向部分を構成できる材料、
即ち電気光学効果、磁気光学効果、音響光学効果、非線
形光学効果、圧電効果等の係数が大きい材料が好適であ
り、前述の如き薄膜材料の他に、LiTaO3、PbTa2O6、SbS
I等を適用することもできる。
従来の導波路面内における偏向部分を構成できる材料、
即ち電気光学効果、磁気光学効果、音響光学効果、非線
形光学効果、圧電効果等の係数が大きい材料が好適であ
り、前述の如き薄膜材料の他に、LiTaO3、PbTa2O6、SbS
I等を適用することもできる。
前記導波路面内での光偏向を起こさせる具体的な手段
としては、電気光学効果、磁気光学効果、音響光学効
果、非線形光学効果などによる方法があり、例えば、音
響光学効果を利用する手段として、導波路の一部、両側
に一対のSAW（表面弾性波）発振用の交差指（くし形）
電極を対向して設けて電圧を印加する方法がある。
としては、電気光学効果、磁気光学効果、音響光学効
果、非線形光学効果などによる方法があり、例えば、音
響光学効果を利用する手段として、導波路の一部、両側
に一対のSAW（表面弾性波）発振用の交差指（くし形）
電極を対向して設けて電圧を印加する方法がある。
更に、本発明は、光偏向器の出力部であるグレーティ
ングは、その周期が扇状に連続的に変化してなるもので
あって、具体的には、例えば、第１図に示すように形成
される。
ングは、その周期が扇状に連続的に変化してなるもので
あって、具体的には、例えば、第１図に示すように形成
される。
この導波路内への光の入射は、端面入射方式が好まし
い。その理由は、導波路端面を研磨することにより、簡
単に作成できるからである。
い。その理由は、導波路端面を研磨することにより、簡
単に作成できるからである。
更に、この導波路は、この光偏向器によって変化され
る導波光の割合を高め、偏向の効率を高める上で単一モ
ード導波路とすることが好ましい。
る導波光の割合を高め、偏向の効率を高める上で単一モ
ード導波路とすることが好ましい。
次に、本発明に係る光偏向器の一実施例を示す第１図
について説明する。
について説明する。
第１図に示すように、本発明に係る光偏向器は基板１
上に厚さｄの薄膜導波路２を設け、その一方の端面３を
入力部とし、入力部より所定の距離Ｌの点に扇状に連続
的に周期を変化させたグレーティングによる出力部４を
設ける。入力部と出力部との間に表面弾性波発生用電極
５を設けて導波路面内で光偏向を行い、導波路中の光の
進行方向を変化させる。
上に厚さｄの薄膜導波路２を設け、その一方の端面３を
入力部とし、入力部より所定の距離Ｌの点に扇状に連続
的に周期を変化させたグレーティングによる出力部４を
設ける。入力部と出力部との間に表面弾性波発生用電極
５を設けて導波路面内で光偏向を行い、導波路中の光の
進行方向を変化させる。
このような装置において、端面３よりレーザー光は入
射し薄膜導波路２を伝搬する。入力部と出力部との間に
設けた表面弾性波発生用電極５に電界を印加すると、導
波光はα゜偏向される。その結果、無電界の場合にはＢ
点より垂直線に対してθで出射される出射光は、Ａ点よ
り出射されることとなる。しかして、Ａ点におけるグレ
ーティングの周期はＢ点におけるそれより小さいために
出射光は垂直線に対してθＡで出射されることとなり、
θ゜大きく偏向されたこととなる。
射し薄膜導波路２を伝搬する。入力部と出力部との間に
設けた表面弾性波発生用電極５に電界を印加すると、導
波光はα゜偏向される。その結果、無電界の場合にはＢ
点より垂直線に対してθで出射される出射光は、Ａ点よ
り出射されることとなる。しかして、Ａ点におけるグレ
ーティングの周期はＢ点におけるそれより小さいために
出射光は垂直線に対してθＡで出射されることとなり、
θ゜大きく偏向されたこととなる。
（作 用） 従来、音響光学効果、電気光学効果等により導波路面
内で光偏向を行う導波型光偏向器においては偏向角αが
小さく（α＝１゜〜４゜）実用的でなかった。一方、グ
レーティングの出射角θは次の式で表される。
内で光偏向を行う導波型光偏向器においては偏向角αが
小さく（α＝１゜〜４゜）実用的でなかった。一方、グ
レーティングの出射角θは次の式で表される。
式中、Ｎは実効屈折率、λは光の波長及びΛはグレー
ティングの周期を表す。
ティングの周期を表す。
ここでΛはグレーティングの周期であるので、導波路
面内で光偏向を行い、グレーティングの周期の異なる点
ＡおよびＢでそれぞれ出射させると、それぞれの点の出
射角θＡ出射角θＢはそれぞれ異なるので偏向角θは次
の式で表される。
面内で光偏向を行い、グレーティングの周期の異なる点
ＡおよびＢでそれぞれ出射させると、それぞれの点の出
射角θＡ出射角θＢはそれぞれ異なるので偏向角θは次
の式で表される。
θ＝θＡ−θＢ 従って、この方法によればグレーティングの周期を適
当に設計することにより、従来の導波路面内で光偏向に
より導波光の進行方向をα＝１゜〜４゜程度変化させる
ことによりθ＝10゜〜30゜の実用的な偏向角を得ること
が出来る。
当に設計することにより、従来の導波路面内で光偏向に
より導波光の進行方向をα＝１゜〜４゜程度変化させる
ことによりθ＝10゜〜30゜の実用的な偏向角を得ること
が出来る。
以下、本発明を実施例により、更に具体的に説明す
る。
る。
実施例１ RFスパッタ法により、LiNbO3基板上に、厚さ0.35μｍ
のSBN75（Sr0.75Ba0.25Nb2O6）単結晶薄膜を成長させ
た。定盤を使用したラッピングにより、薄膜表面を鏡面
研磨した。片側の端面を鏡面研磨し該端面よりの光入射
を可能とした。この厚さでは導波路は単一モード導波路
となる。フォトリソグラフィー、RFスパッタ法により導
波路上の導波経路の両側に、表面弾性波発生用のAl電極
を１対形成した。この電極に電界を印加することによ
り、表面弾性波が発生し、それによって導波光は導波路
面内でα＝４゜だけ偏向される。
のSBN75（Sr0.75Ba0.25Nb2O6）単結晶薄膜を成長させ
た。定盤を使用したラッピングにより、薄膜表面を鏡面
研磨した。片側の端面を鏡面研磨し該端面よりの光入射
を可能とした。この厚さでは導波路は単一モード導波路
となる。フォトリソグラフィー、RFスパッタ法により導
波路上の導波経路の両側に、表面弾性波発生用のAl電極
を１対形成した。この電極に電界を印加することによ
り、表面弾性波が発生し、それによって導波光は導波路
面内でα＝４゜だけ偏向される。
研磨した端面と反対側の導波路上に電子線ビームリソ
グラフィを用いてグレーティング周期が0.4μｍから0.5
μｍまで連続的に変化するグレーティングを形成した。
グラフィを用いてグレーティング周期が0.4μｍから0.5
μｍまで連続的に変化するグレーティングを形成した。
電極に50Vの電界を印加したところ、波長0.633μｍの
He−Neレーザーを光源とした時、出射光のグレーティン
グからの出射角は、θ１＝88.0゜よりθ２＝60.1゜と2
7.9度変化し、光偏向器として充分実用的な値を示し
た。
He−Neレーザーを光源とした時、出射光のグレーティン
グからの出射角は、θ１＝88.0゜よりθ２＝60.1゜と2
7.9度変化し、光偏向器として充分実用的な値を示し
た。
実施例２ RFスパッタ法により、KNbO2単結晶至上に厚さ0.4μｍ
のＫ（Nb0.38Ta0.62）O3単結晶薄膜を成長させた後、実
施例１と同様に、表面研磨、端面研磨、Al電極形成を行
なった。
のＫ（Nb0.38Ta0.62）O3単結晶薄膜を成長させた後、実
施例１と同様に、表面研磨、端面研磨、Al電極形成を行
なった。
この電極に電界を印加することにより、表面弾性波が
発生し、其によって、導波光は導波路面内でα＝１゜だ
け偏向される。研磨した端面と反対側の導波路上に、電
子線ビームリソグラフィを用いてグレーティング周期が
0.4μｍから0.5μｍまで連続的に変化するグレーティン
グを形成した。電極に50V電界を印加したところ、波長
0.633μｍのHe−Neレーザーを光源としたとき出射光の
グレーティングからの出射角は、θ１＝85.9゜よりθ２
＝63.2゜と22.7度変化し、光偏向器として充分実用的な
値を示した。
発生し、其によって、導波光は導波路面内でα＝１゜だ
け偏向される。研磨した端面と反対側の導波路上に、電
子線ビームリソグラフィを用いてグレーティング周期が
0.4μｍから0.5μｍまで連続的に変化するグレーティン
グを形成した。電極に50V電界を印加したところ、波長
0.633μｍのHe−Neレーザーを光源としたとき出射光の
グレーティングからの出射角は、θ１＝85.9゜よりθ２
＝63.2゜と22.7度変化し、光偏向器として充分実用的な
値を示した。
（効 果） 以上述べたように、本発明は、導波路内を伝搬する光
を導波路面内で光偏向を起こさせることにより、異なっ
た周期のグレーティングよりなる出力部から出射させる
ことができ、従来の非機械式光偏向器の偏向角度に比べ
大きな偏向角を得ることができる。また、先に提案した
特願平１−132744号のように作成しにくい特殊な薄膜材
料を使用する必要も無く、高速化、小型化が可能であ
り、又電気的な制御手段を適用できる等の特性を有する
ものであって、産業上寄与する効果は、極めて大きい。
を導波路面内で光偏向を起こさせることにより、異なっ
た周期のグレーティングよりなる出力部から出射させる
ことができ、従来の非機械式光偏向器の偏向角度に比べ
大きな偏向角を得ることができる。また、先に提案した
特願平１−132744号のように作成しにくい特殊な薄膜材
料を使用する必要も無く、高速化、小型化が可能であ
り、又電気的な制御手段を適用できる等の特性を有する
ものであって、産業上寄与する効果は、極めて大きい。
第１図は本発明に係る光偏向器の一例の側面模式図であ
る。 １……基板、２……導波路、３……入力部 ４……グレーティング（出力部）、５……電極
る。 １……基板、２……導波路、３……入力部 ４……グレーティング（出力部）、５……電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/29 G02F 1/295 G02F 1/31 G02F 1/33
Claims (1)
- 【請求項１】一方が導波路内を伝搬する光の入力部で、
他方にグレーティングよりなる出力部を有する光導波路
からなる光偏向器において、前記光導波路には、伝搬す
る光の進行方向を導波路面内で１〜４゜の偏向を起こさ
せるための手段を有するものであり、且つ前記グレーテ
ィングは、その周期が扇状に連続的に変化してなるもの
であることを特徴とする光偏向器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21146089A JP2844356B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 光偏向器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21146089A JP2844356B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 光偏向器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0375730A JPH0375730A (ja) | 1991-03-29 |
| JP2844356B2 true JP2844356B2 (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=16606309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21146089A Expired - Lifetime JP2844356B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 光偏向器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2844356B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08260923A (ja) * | 1995-03-27 | 1996-10-08 | Unisia Jecs Corp | 内燃機関の可変動弁装置のバルブリフト特性検出装置 |
-
1989
- 1989-08-18 JP JP21146089A patent/JP2844356B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0375730A (ja) | 1991-03-29 |
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