JP3106187B2 - Optical actuator element - Google Patents
Optical actuator elementInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光センサ、光アク
チュエ−タ、光コントローラ、光発電器、光エネルギ変
換素子等の光機能素子及びその集積化システムにおいて
用いるのに適した光アクチュエ−タ素子に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical function element such as an optical sensor, an optical actuator, an optical controller, an optical power generator, an optical energy conversion element, and an optical actuator suitable for use in an integrated system thereof. It relates to an element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光アクチュエ−タ素子としては、従来、
セラミックス材料のチタン酸ジルコン酸ランタン鉛（以
下、ＰＬＺＴと略す。）のうちＰｂ０．９７Ｌａ
０．０３（Ｚｒ０．５２Ｔｉ０．４８）
１−０．０３／４Ｏ３ の成分のものが用いられてきた
が、この光アクチュエ−タ素子には、次のような問題点
があることが知られている。その問題点には、まず、素
子中の結晶軸の方向が不統一であること、微結晶中に分
域が存在すること、ヒステリシス・クリ−プが存在する
こと、キュ−リ−温度が低いこと、などの多結晶材料に
特有のものがある。これらは、光アクチュエータの性能
の向上に不適切なものである。また、上記ＰＬＺＴで
は、光源にレーザを用いることができないため、実用上
において不都合がある。2. Description of the Related Art Conventionally, as an optical actuator element,
Pb 0.97 La among lead lanthanum zirconate titanate (hereinafter abbreviated as PLZT) of the ceramic material
0.03 (Zr 0.52 Ti 0.48 )
Although a component of 1-0.03 / 4 O 3 has been used, it is known that this optical actuator element has the following problems. The problems are as follows: first, the direction of the crystal axis in the device is not uniform, the presence of domains in microcrystals, the presence of hysteresis creep, and the low Curie temperature. There are things specific to polycrystalline materials such as These are unsuitable for improving the performance of the optical actuator. Further, in the PLZT, since a laser cannot be used as a light source, there is a problem in practical use.
【０００３】さらに、上記ＰＬＺＴは、素子の応答性が
遅い（秒単位）という問題があり、この応答速度の向上
については、これまでに熱処理雰囲気を窒素にすること
（特開平９−８７０１８号公報参照）や、表面に凹凸を
付ける手法（特開平８−４６２５９号公報参照）が試み
られ、その改善がみられているが、上記多結晶材料に特
有の問題は避けることができないものである。なお、分
極反転層を用いたアクチュエータとしては、圧電性のも
のが提唱されているが（Ｋ．Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｈ．Ａ
ｎｄｏ ａｎｄ Ｈ．Ｓｈｉｍｉｚｕ，Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．Ｌｅｔｔ．２６−２（１９８７）１９８参照）、
光アクチュエータとしては検討されていない。Further, the PLZT has a problem that the response of the element is slow (in units of seconds). To improve the response speed, nitrogen atmosphere has been used for the heat treatment atmosphere (Japanese Patent Laid-Open No. 9-87018). (See Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-46259) and attempts have been made to improve the surface roughness, but the problems specific to the polycrystalline material cannot be avoided. As an actuator using the domain-inverted layer, a piezoelectric actuator has been proposed (K. Nakamura, HA).
ndo and H .; Shimizu, Appl. Ph
ys. Lett. 26-2 (1987) 198),
It is not considered as an optical actuator.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点が解消された光アクチュエ−タ素子を提供しよう
とするものであり、その技術的課題は、多結晶材料に特
有の問題を解消すると共に応答性を高め、さらに光源と
してレーザをも使用できるようにした光アクチュエ−タ
素子を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention aims to provide an optical actuator device in which such problems have been solved, and the technical problem is to solve the problems specific to polycrystalline materials. It is an object of the present invention to provide an optical actuator element which solves the problem, improves responsiveness, and can use a laser as a light source.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の光アクチュエ−タ素子は、基本的には、上記
従来のセラミックス材料に代えて単結晶素子を用いるこ
とにより特性の向上を図ったものであり、さらに具体的
には、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸タンタル、及びチタ
ン酸バリウム、並びにそれらに鉄または銅を添加した単
結晶のいずれかによって構成したことを特徴とするもの
である。上記光アクチュエ−タ素子は、熱処理によって
単結晶モノモルフ板とし、あるいは、バイモルフ形にす
ることができる。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the optical actuator device of the present invention basically has improved characteristics by using a single crystal device instead of the above-mentioned conventional ceramic material. More specifically, lithium niobate, tantalum niobate, and barium titanate, and a single crystal obtained by adding iron or copper to them, is characterized by the following. . The photoactuator element can be made into a single crystal monomorph plate or a bimorph type by heat treatment.
【０００６】このような本発明の光アクチュエータ素子
は、光源としてレーザを用いることができ、素子の板面
にそのレーザ等の光を照射すると、素子には光起電力効
果が起こり、光歪効果によって歪が誘起される。この場
合に、光アクチュエータとして単結晶素子を用いている
ため、従来の多結晶材料を用いた場合の問題が一挙に解
消できるばかりでなく、従来大きな問題であった応答速
度も一桁以上が改善される。[0006] Such an optical actuator element of the present invention can use a laser as a light source, and when the plate surface of the element is irradiated with light such as a laser, a photovoltaic effect occurs in the element, and a light distortion effect occurs. This induces strain. In this case, since the single crystal element is used as the optical actuator, not only can the problem of using a conventional polycrystalline material be solved at once, but also the response speed, which has been a major problem, has been improved by one digit or more. Is done.
【０００７】また、熱処理によって単結晶モノモルフ板
を作成することにより、従来は必要であった分極処理や
貼り合わせが不要となり、素子の作製に新しい手法を導
入することが可能となる。さらに、素子をバイモルフ形
として光の両面照射を行うことにより、光歪効果を一層
大きくすることができる。しかも、このバイモルフ素子
の作製に熱処理を用いると、素子の接着の必要もなくす
ことができる。[0007] Further, by producing a single-crystal monomorph plate by heat treatment, the polarization treatment and bonding that have been required in the past become unnecessary, and a new method can be introduced into the fabrication of the element. Further, by irradiating light on both sides with the element being a bimorph type, the optical distortion effect can be further enhanced. In addition, if heat treatment is used for producing the bimorph element, the necessity of bonding the element can be eliminated.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】図１のＡ及びＢは、本発明に係る
光アクチュエ−タ素子における光照射前及び照射後の状
態を概念的に示すものである。この光アクチュエ−タ素
子は、単結晶材料を用いることにより特性の向上を図ろ
うとするものであり、具体的には、ニオブ酸リチウム、
ニオブ酸タンタル、及びチタン酸バリウム、並びにそれ
らに鉄または銅を添加した単結晶材料のいずれかによっ
て素子１が構成される。1A and 1B conceptually show states before and after light irradiation in an optical actuator element according to the present invention. This optical actuator element is intended to improve the characteristics by using a single crystal material, and specifically, lithium niobate,
The element 1 is formed of one of tantalum niobate, barium titanate, and a single crystal material to which iron or copper is added.
【０００９】上記構成を有する光アクチュエ−タ素子１
に光を照射する光源には、一般に、３５０〜６００ｎｍ
の波長範囲の光を出すことのできるランプ、または、こ
の範囲の波長出力を持つレーザを用いることができる。
上記素子１として、例えば、鉄添加ニオブ酸リチウムの
Ｙ＋１２８（±１５）度板を用い、図１のＡに示す状態
において、板面に垂直な方向から上記レーザ等の光を照
射すると、素子１には光起電力効果が起こり、光歪効果
によって、図１のＢに示すように歪が誘起される。Optical actuator element 1 having the above configuration
The light source for irradiating light generally has a wavelength of 350 to 600 nm.
Or a laser having a wavelength output in this range can be used.
For example, when a Y + 128 (± 15) degree plate made of iron-added lithium niobate is used as the element 1 and the laser or the like is irradiated from a direction perpendicular to the plate surface in the state shown in FIG. Has a photovoltaic effect, and a distortion is induced by the optical distortion effect as shown in FIG.
【００１０】上記光アクチュエータ素子１としては、熱
処理によって分極反転層を利用した単結晶モノモルフア
クチュエータ板を作製することにより、従来のセラミッ
クスにおいて必要であった分極処理プロセスや貼り合わ
せが不要となり、素子の作製に新しい手法を導入するこ
とが可能となる。また、上記素子１をバイモルフ形とし
て光の両面照射を行うことにより、光歪効果を一層大き
くすることができる。しかも、このバイモルフ素子の作
製に熱処理を用いると、素子の接着の必要もなくすこと
ができる。上述した各熱処理には、一般的に利用されて
いる熱処理条件を適用することができる。By manufacturing a single-crystal monomorph actuator plate using a domain-inverted layer by heat treatment as the optical actuator element 1, the polarization process and bonding required for conventional ceramics become unnecessary. It is possible to introduce a new method for the production of. In addition, by irradiating the element 1 with a bimorph type light and irradiating light on both sides, the optical distortion effect can be further increased. In addition, if heat treatment is used for producing the bimorph element, the necessity of bonding the element can be eliminated. For each of the heat treatments described above, heat treatment conditions generally used can be applied.
【００１１】上記光アクチュエ−タ素子においては、光
アクチュエータとして単結晶素子を用いているため、従
来の多結晶材料を用いた場合の問題が一挙に解消できる
ばかりでなく、素子の電気容量と電気抵抗の積を小さく
することができ、従来大きな問題であった応答速度も一
桁以上が改善される。In the above-mentioned optical actuator element, since a single crystal element is used as an optical actuator, not only the problem of using a conventional polycrystalline material can be eliminated at once, but also the electric capacity and electric power of the element. The product of the resistance can be reduced, and the response speed, which has conventionally been a major problem, can be improved by one digit or more.
【００１２】[0012]
【実施例】励起光源としてランプまたはレーザを用い、
光アクチュエータ素子として鉄添加ニオブ酸リチウム素
子を用い、光起電流と波長の関係について測定した結果
を図２に示す。この図２から、光アクチュエ−タ素子に
光を照射する光源には、３５０〜６００ｎｍの波長範囲
の光を出すことのできるランプ、または、この範囲の波
長出力を持つレーザが適していることがわかる。また、
表１に、ＰＬＺＴとニオブ酸リチウムの応答速度につい
ての計算結果を示す。この表１によれば、ニオブ酸リチ
ウムの応答速度が約１２倍以上速くなることがわかる。EXAMPLE A lamp or a laser is used as an excitation light source.
FIG. 2 shows the results of measurement of the relationship between photocurrent and wavelength using an iron-doped lithium niobate element as the optical actuator element. From FIG. 2, it can be seen that a lamp capable of emitting light in a wavelength range of 350 to 600 nm or a laser having a wavelength output in this range is suitable as a light source for irradiating light to an optical actuator element. Recognize. Also,
Table 1 shows the calculation results of the response speed of PLZT and lithium niobate. According to Table 1, it can be seen that the response speed of lithium niobate is about 12 times or more.
【００１３】[0013]
【表１】 [Table 1]
【００１４】[0014]
【発明の効果】以上に詳述した本発明の光アクチュエ−
タ素子によれば、単結晶材料を用いることによって、素
子中の結晶軸の方向が統一され、微結晶中に分域がな
く、ヒステリシス・クリ−プもないなど、従来の多結晶
材料に特有の問題を解消したアクチュエータ素子を得る
ことができる。また、応答速度も約１桁改善することが
でき、さらに、光源としてレーザをも使用できるように
した光アクチュエ−タ素子を得ることができる。The optical actuator of the present invention described in detail above.
According to the data element, by using a single crystal material, the direction of the crystal axis in the element is unified, there is no domain in the microcrystal, and there is no hysteresis creep. An actuator element that solves the above problem can be obtained. In addition, the response speed can be improved by about one digit, and an optical actuator device that can use a laser as a light source can be obtained.
【図１】Ａ及びＢは、本発明に係る光アクチュエ−タ素
子の光照射前及び照射後の状態を概念的に示す説明図で
ある。FIGS. 1A and 1B are explanatory views conceptually showing states of a photoactuator element according to the present invention before and after light irradiation.
【図２】本発明の実施例である鉄添加ニオブ酸リチウム
についての光起電流の波長依存性を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the wavelength dependence of the photovoltaic current of iron-doped lithium niobate which is an example of the present invention.
１ 光アクチュエ−タ素子 1 Optical actuator element
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−74213（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−48478（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−267741（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−71207（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 41/18 H01L 41/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-6-74213 (JP, A) JP-A-11-48478 (JP, A) JP-A-5-26741 (JP, A) JP-A 64-64 71207 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 41/18 H01L 41/08
Claims (4)
及びチタン酸バリウムのいずれかの単結晶によって素子
を構成したことを特徴とする光アクチュエータ。1. Lithium niobate, tantalum niobate,
An optical actuator characterized in that the element is formed of a single crystal of any of the foregoing and barium titanate.
た素子により構成したことを特徴とする請求項１記載の
光アクチュエータ。2. The optical actuator according to claim 1, wherein the optical actuator is constituted by an element which is made into a single-crystal monomorph plate by heat treatment.
特徴とする請求項１に記載の光アクチュエータ。3. The optical actuator according to claim 1, wherein the optical actuator is constituted by a bimorph-type element.
ル、及びチタン酸バリウムのいずれかに鉄または銅を添
加した単結晶によって素子を構成したことを特徴とする
光アクチュエータ。4. An optical actuator characterized in that an element is constituted by a single crystal in which iron or copper is added to any of lithium niobate, tantalum niobate, and barium titanate.
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| JP11075349A JP3106187B2 (en) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | Optical actuator element |
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Cited By (9)
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1999
- 1999-03-19 JP JP11075349A patent/JP3106187B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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