JP3086907B2 - 光偏向器 - Google Patents
光偏向器Info
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- JP3086907B2 JP3086907B2 JP01132743A JP13274389A JP3086907B2 JP 3086907 B2 JP3086907 B2 JP 3086907B2 JP 01132743 A JP01132743 A JP 01132743A JP 13274389 A JP13274389 A JP 13274389A JP 3086907 B2 JP3086907 B2 JP 3086907B2
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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。
［従来の技術およ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。
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。また、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、小型化および高速化が可能であるが、その反面、偏
向角度が、約４゜以下と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いい
難い。
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。また、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、小型化および高速化が可能であるが、その反面、偏
向角度が、約４゜以下と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いい
難い。
本発明者等は、従来の非機械式光偏向器に比して偏向
角をはるかに大きくできる非機械式光偏向器について種
々検計した結果、光導波路に、実効屈析率を制御するた
めの外部信号を与える手段と、導波光を導波路の実効屈
析率に応じた角度で取り出すプリズム結合器を組み合わ
せることにより、偏向角をはるかに大きくできる非機械
式光偏向器を完成するに到ったもので、本発明の目的
は、従来の非機械式光偏向器に比して偏向角を極めて大
きくしかも高速に制御できる小型の光偏向器を提供する
にある。
角をはるかに大きくできる非機械式光偏向器について種
々検計した結果、光導波路に、実効屈析率を制御するた
めの外部信号を与える手段と、導波光を導波路の実効屈
析率に応じた角度で取り出すプリズム結合器を組み合わ
せることにより、偏向角をはるかに大きくできる非機械
式光偏向器を完成するに到ったもので、本発明の目的
は、従来の非機械式光偏向器に比して偏向角を極めて大
きくしかも高速に制御できる小型の光偏向器を提供する
にある。
［問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明は、一方が導波路内を伝送する光の
入力部であり、他方に出力部を有してなる光導波路と、
該光導波路の実効屈析率を制御するための外部信号を与
える手段と、導波光を導波路の実効屈析率に応じた角度
で取り出すプリズム結合器からなる出力部とからなるこ
とを特徴とする光偏向器である。
入力部であり、他方に出力部を有してなる光導波路と、
該光導波路の実効屈析率を制御するための外部信号を与
える手段と、導波光を導波路の実効屈析率に応じた角度
で取り出すプリズム結合器からなる出力部とからなるこ
とを特徴とする光偏向器である。
［作用］ 本発明の光偏向器は、LiNbO3、SBN、KTNなどの光導波
路に、実効屈析率を制御するための外部信号を与える電
極と、導波光を導波路の実効屈析率に応じた角度で取り
出すプリズム結合器が組み合わせられてなるものであ
る。
路に、実効屈析率を制御するための外部信号を与える電
極と、導波光を導波路の実効屈析率に応じた角度で取り
出すプリズム結合器が組み合わせられてなるものであ
る。
光導波路に、実効屈析率を制御するための外部信号を
与える電極と、導波光を導波路の実効屈析率に応じた角
度で取り出すプリズム結合器を組み合わせる理由は、導
波路内の導波光は、該導波光の電磁界、空気間隙を通し
てプリズムと相互作用してプリズムへの光の電磁界の浸
み出しが生じるが、この時、励振される光ビームの出射
角θは、導波路の実効屈析率をＮ、プリズムの屈析率を
npとすると、 θ＝Sin-1［ｎ×Sin｛Sin−１（N/np）−π/4｝〕 という関係で表される。
与える電極と、導波光を導波路の実効屈析率に応じた角
度で取り出すプリズム結合器を組み合わせる理由は、導
波路内の導波光は、該導波光の電磁界、空気間隙を通し
てプリズムと相互作用してプリズムへの光の電磁界の浸
み出しが生じるが、この時、励振される光ビームの出射
角θは、導波路の実効屈析率をＮ、プリズムの屈析率を
npとすると、 θ＝Sin-1［ｎ×Sin｛Sin−１（N/np）−π/4｝〕 という関係で表される。
従って、この励振される光ビームの出射角θは、導波
路の実効屈析率Ｎを変化させてN1（＝Ｎ＋△Ｎ）とすれ
ば、その出射角は上式に従って変化するが、この角度変
化は極めて大きく光偏向器として極めて優れたものとな
るからである。
路の実効屈析率Ｎを変化させてN1（＝Ｎ＋△Ｎ）とすれ
ば、その出射角は上式に従って変化するが、この角度変
化は極めて大きく光偏向器として極めて優れたものとな
るからである。
［構成］ 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）、Sm3Ga
5O12（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（KT
N）薄膜を形成したもの、PLZTセラミックス基板上にPLZ
T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、実効
屈析率を制御する効果すなわち、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）、Sm3Ga
5O12（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（KT
N）薄膜を形成したもの、PLZTセラミックス基板上にPLZ
T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、実効
屈析率を制御する効果すなわち、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る。
本発明の光偏向器の導波路の実効屈析率を制御するた
めの外部信号を与えるための手段としては、導波層の屈
析率を変化させる手段あるいは導波層の厚さを変化させ
る手段などがある。前者の導波層の屈析率を変化させる
手段によれば、nfをnf′に変化させると、導波路の膜厚
は同じであっても実効屈析率は、第１図およに第２図に
示すようにN1からN1′へと変化する。また導波層の厚さ
を変化させる手段によれば、導波路の膜厚をd1からd2に
変化させると、nfは同じであっても実効屈析率は、第１
図に示すようにN1からN2へと変化する。
めの外部信号を与えるための手段としては、導波層の屈
析率を変化させる手段あるいは導波層の厚さを変化させ
る手段などがある。前者の導波層の屈析率を変化させる
手段によれば、nfをnf′に変化させると、導波路の膜厚
は同じであっても実効屈析率は、第１図およに第２図に
示すようにN1からN1′へと変化する。また導波層の厚さ
を変化させる手段によれば、導波路の膜厚をd1からd2に
変化させると、nfは同じであっても実効屈析率は、第１
図に示すようにN1からN2へと変化する。
前記導波層の屈析率を変化させる具体的手段として
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、電気光学効
果を利用する手段として、導波路の一部、両側に一対の
電極を対向して設けて電圧を印加する方法がある。
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、電気光学効
果を利用する手段として、導波路の一部、両側に一対の
電極を対向して設けて電圧を印加する方法がある。
本発明の光偏向器の出力部であるプリズム結合器は、
入力部と反対側の導波路上に設けられる。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。
入力部と反対側の導波路上に設けられる。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。
さらに、この導波路は、この光偏向器によって制御さ
れる導波光の割合を高め、制御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。
れる導波光の割合を高め、制御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態様について説明す
る。
る。
本発明に係る光偏向器は基板上に一方の端面を入力部
とする導波路が形成される。
とする導波路が形成される。
導波路の一部、両側に導波層の屈析率を変化させる手
段として、一対の電極が対向して設けられ、この電極に
より電圧が加えられる。
段として、一対の電極が対向して設けられ、この電極に
より電圧が加えられる。
この導波層の屈析率を変化させる手段が設けられた部
分に出力部であるプリズムが設けられる。
分に出力部であるプリズムが設けられる。
このように構成されている光偏向器において、レーザ
ー光は、集光レンズによって収束され、入力部より入射
する。導波路中に伝送された導波光は、電極部分におい
て制御され出力部のプリズムを通して偏向された出射光
として取り出される。
ー光は、集光レンズによって収束され、入力部より入射
する。導波路中に伝送された導波光は、電極部分におい
て制御され出力部のプリズムを通して偏向された出射光
として取り出される。
上述の如く、本発明の光偏向器の構成は、極めて簡単
なものである。
なものである。
以下、本発明を実施例により、さらに具体的に説明す
る。
る。
実施例１ RFスパッタ法により、LiNbO3単結晶基板上に厚さ0.4
μｍのSBN75（Sr0.75Ba0.25Nb2O6）単結晶薄膜を成長さ
せた。次いで、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後、フォトリソグラィー、イオンビ
ームエッチングにより、SBN75単結晶薄膜を厚さ0.4μ
ｍ、幅10μｍのチャンネル型導波路とした。なお、この
導波路は、単一モード導波路である。前記チャンネル型
導波路の両側に、真空蒸着法およびフォトリソグラィー
により、幅50μｍ、長さ3mmのアルミニウム電極を一対
形成し、前記研磨した端面と反対側の導波路上に導波路
面に平行で、光伝播方向に垂直な方向にＣ軸（光学軸）
をもつルチル（TiO2）プリズム（５×５×4mm、頂角45
゜）を出力器として装着した。前記導波路に波長0.633
μｍのHe−Neレーザーを入射して、前記電極に100vの電
圧を印加したところ、SBN薄膜の屈析率は、n1＝2.299か
らn2＝2.380へと変化し、TE0基本モードに対するSBN薄
膜導波路の実効屈析率は、N1＝2.231からN2＝2.308へと
変化して、プリズムからの出射光の出射角θは、θ１＝
17.4゜からθ２＝25.1゜と7.7度変化した。
μｍのSBN75（Sr0.75Ba0.25Nb2O6）単結晶薄膜を成長さ
せた。次いで、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後、フォトリソグラィー、イオンビ
ームエッチングにより、SBN75単結晶薄膜を厚さ0.4μ
ｍ、幅10μｍのチャンネル型導波路とした。なお、この
導波路は、単一モード導波路である。前記チャンネル型
導波路の両側に、真空蒸着法およびフォトリソグラィー
により、幅50μｍ、長さ3mmのアルミニウム電極を一対
形成し、前記研磨した端面と反対側の導波路上に導波路
面に平行で、光伝播方向に垂直な方向にＣ軸（光学軸）
をもつルチル（TiO2）プリズム（５×５×4mm、頂角45
゜）を出力器として装着した。前記導波路に波長0.633
μｍのHe−Neレーザーを入射して、前記電極に100vの電
圧を印加したところ、SBN薄膜の屈析率は、n1＝2.299か
らn2＝2.380へと変化し、TE0基本モードに対するSBN薄
膜導波路の実効屈析率は、N1＝2.231からN2＝2.308へと
変化して、プリズムからの出射光の出射角θは、θ１＝
17.4゜からθ２＝25.1゜と7.7度変化した。
実施例２ 実施例１と同様であるが、導波路面および光伝播方向
に垂直な方向にＣ軸（光学軸）をもつルチル（TiO2）プ
リズム（５×５×4mm、頂角45゜）を出力器として装着
したところ、プリズムからの出射光の出射角θは、θ１
＝41.0゜からθ２＝54.1゜と13.1度変化した。
に垂直な方向にＣ軸（光学軸）をもつルチル（TiO2）プ
リズム（５×５×4mm、頂角45゜）を出力器として装着
したところ、プリズムからの出射光の出射角θは、θ１
＝41.0゜からθ２＝54.1゜と13.1度変化した。
実施例３ RFスパッタ法により、KNbO3単結晶基板上に厚さ0.4μ
ｍのＫ（Nb0.38Ta0.62）O3単結晶薄膜を成長させた後、
実施例１と周様にチャンネル型導波路を形成し、アルミ
ニウム電極を一対形成した。次いで導波路上に導波路面
および光伝播方向に垂直な方間にＣ軸をもつルチル（Ti
O2）プリズム（５×５×4mm、頂角45゜）を出力器とし
て装着した。前記導波路に波長0.633μｍのHe−Neレー
ザーを入射して、前記電極に100vの電圧を印加したとこ
ろ、Ｋ（Nb0.38Ta0.62）O3薄膜の屈析率は、n1＝2.285
からn2＝2.37へと変化し、TE0基本モードに対する導波
路の実効屈析率は、N1＝2.227からN2＝2.303へと変化し
て、プリズムからの出射光の出射角θは、θ１＝40.4゜
からθ２＝53.1゜と12.7度変化した。
ｍのＫ（Nb0.38Ta0.62）O3単結晶薄膜を成長させた後、
実施例１と周様にチャンネル型導波路を形成し、アルミ
ニウム電極を一対形成した。次いで導波路上に導波路面
および光伝播方向に垂直な方間にＣ軸をもつルチル（Ti
O2）プリズム（５×５×4mm、頂角45゜）を出力器とし
て装着した。前記導波路に波長0.633μｍのHe−Neレー
ザーを入射して、前記電極に100vの電圧を印加したとこ
ろ、Ｋ（Nb0.38Ta0.62）O3薄膜の屈析率は、n1＝2.285
からn2＝2.37へと変化し、TE0基本モードに対する導波
路の実効屈析率は、N1＝2.227からN2＝2.303へと変化し
て、プリズムからの出射光の出射角θは、θ１＝40.4゜
からθ２＝53.1゜と12.7度変化した。
上述の如く、本発明の光偏向器は、極めて大きな偏向
角度を有していた。
角度を有していた。
（効果） 以上述べたように、本発明は、出力部を導波路上に装
着するという簡単な構成で従来の非機械式光偏向器の偏
向角度に比べて極めて大きな偏向角度を有する光偏向器
を提供でき、また従来の非機械式光偏向器に比べ、高速
化、小型化が可能であり、また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。
着するという簡単な構成で従来の非機械式光偏向器の偏
向角度に比べて極めて大きな偏向角度を有する光偏向器
を提供でき、また従来の非機械式光偏向器に比べ、高速
化、小型化が可能であり、また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図および第２図は、本発明に係る光偏向器の実効屈
析率の変化を示す説明図である。
析率の変化を示す説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榎本 亮 岐阜県大垣市河間町３丁目200番地 イ ビデン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−235904（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−158887（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/295 G02B 6/12
Claims (3)
- 【請求項１】一方が導波路内を伝送する光の入力部であ
り、 他方に出力部を有してなる光導波路と、 前記光導波路が、LiNbO3、SBN、KTNから選ばれる電気光
学効果を有する単結晶薄膜からなり、 該光導波路の実効屈析率を制御するための外部信号を与
える電極と、 導波光を導波路の実効屈析率に応じた角度で取り出すブ
リズム結合器からなる出力部とからなることを特徴とす
る光偏向器。 - 【請求項２】入力部が端面入射方式である請求項１記載
の光偏向器。 - 【請求項３】導波路が単一モード導波路である請求項１
記載の光偏向器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01132743A JP3086907B2 (ja) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | 光偏向器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01132743A JP3086907B2 (ja) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | 光偏向器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02311827A JPH02311827A (ja) | 1990-12-27 |
| JP3086907B2 true JP3086907B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=15088554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01132743A Expired - Lifetime JP3086907B2 (ja) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | 光偏向器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3086907B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016174526A (ja) * | 2010-12-22 | 2016-09-29 | フィッシャー アンド ペイケル アプライアンシーズ リミテッド | 電気器具、モータ又は固定子 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6385355B1 (en) | 1999-03-15 | 2002-05-07 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Optical deflection element |
-
1989
- 1989-05-29 JP JP01132743A patent/JP3086907B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016174526A (ja) * | 2010-12-22 | 2016-09-29 | フィッシャー アンド ペイケル アプライアンシーズ リミテッド | 電気器具、モータ又は固定子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02311827A (ja) | 1990-12-27 |
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Legal Events
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