JP5249009B2 - Light modulator - Google Patents
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Description
本発明は、入射する光を変調する光変調器に関する。 The present invention relates to an optical modulator that modulates incident light.
従来より、リチウムナイオベート(LiNbO3)等の電界により屈折率が変化する材料を用いて光変調を行う手法が知られている。例えば、特許文献1では、板状の電気光学基板の一方の主面に複数の電極要素が一の方向に配列形成された光変調器が開示されており、この光変調器では、互いに隣接する電極要素間に電圧を印加して基板の内部に電界を生じさせることにより、電気光学基板の内部を進行する光を回折させることが可能とされる。
Conventionally, a method of performing light modulation using a material whose refractive index changes by an electric field such as lithium niobate (LiNbO 3 ) is known. For example,
実際には、電気光学基板の内部において、屈折率が変化する範囲(厚さ方向の範囲)は電極要素間に印加される電圧に依存する。そこで、特許文献1の光変調器では、電極要素を光の進行方向に長くするとともに、電気光学基板の一方の端面から入射して内部を進行する光が、電極要素が形成される主面に対して小さい角度にて(大きな入射角にて)入射して当該主面にて全反射するようにされ、光を回折させるのに必要な位相差を生じさせることが実現されている。このとき、電極要素間には、60V〜100Vという比較的大きな電圧を印加することが必要とされている。
Actually, the range in which the refractive index changes (range in the thickness direction) inside the electro-optic substrate depends on the voltage applied between the electrode elements. Therefore, in the optical modulator of
非特許文献1では、偏光器において、周期分極反転構造が形成されたリチウムナイオベートの基板の上面および下面にそれぞれ一の電極を設け、上面の電極と下面の電極との間に印加する電圧を変化させることにより、基板に入射した光を0次回折光として出射したり、ブラッグ回折による(±1)次回折光として出射する技術が開示されている。
In
一方、特許文献2では、基板上に固定リボンと可撓リボンとを交互に形成し、可撓リボンを固定リボンに対して撓ませることにより回折格子の深さを変更することができる回折格子型の光変調素子が開示されている。特許文献2の光変調素子では、隣接する1つの固定リボンと1つの可撓リボンとを1つの格子要素とし、各格子要素を反射状態と回折状態との間で独立して遷移可能とすることにより、感光材料への描画におけるアドレス分解能を、感光材料上における照射領域の1つの格子要素の幅に対応する大きさとする技術が開示されている。
ところで、光変調器では、板状の電気光学基板が比較的薄いため、光変調器の強度が不足して光変調器の駆動が不安定になるおそれがある。特に、非特許文献1のように基板の両主面に設けられた電極間に電圧を印加する構造の場合、基板をより薄くする必要があり、光変調器の駆動の安定性がさらに低下する可能性がある。
By the way, in the optical modulator, since the plate-like electro-optic substrate is relatively thin, the intensity of the optical modulator may be insufficient, and driving of the optical modulator may become unstable. In particular, in the case of a structure in which a voltage is applied between the electrodes provided on both main surfaces of the substrate as in
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、光変調器の強度を向上することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to improve the strength of an optical modulator.
請求項1に記載の発明は、光変調器であって、電界により屈折率が変化する材料にて形成される板状の部材であり、電界が付与された際に発生する分極の向きが反対である第1分極部と第2分極部とが所定の分極部配列方向に交互に配列された周期分極反転構造を有し、一の端面から内部に入射する前記分極部配列方向に伸びる線状光を前記分極部配列方向に垂直な方向である、または、前記分極部配列方向に垂直な前記方向に対して所定角度にて傾斜する方向である進行方向に沿って導き、前記周期分極反転構造を通過させて前記一の端面とは反対側の他の端面へと導くベース部と、前記周期分極反転構造を挟んで前記ベース部の一方の主面および他方の主面にそれぞれ設けられる第1電極部および第2電極部を有し、前記第1電極部と前記第2電極部との間に電圧を印加することにより、前記周期分極反転構造において前記分極部配列方向における周期的な屈折率の変化を生じさせて前記ベース部内に入射する光を回折させる変調部と、前記第1電極部の前記ベース部とは反対側、または、前記第2電極部の前記ベース部とは反対側に設けられて前記第1電極部、ベース部および前記第2電極部を支持する支持部材とを備え、前記支持部材における結晶軸の向きが、前記ベース部の一部分における結晶軸の向きと同様であり、前記第1電極部が、前記分極部配列方向に平行な方向である、または、前記進行方向に垂直な方向である電極配列方向に配列される複数の第1電極を備え、前記複数の第1電極の各第1電極が、前記分極部配列方向にて隣接する前記第1分極部および前記第2分極部を一の分極対として、前記分極部配列方向にて連続する3以上の所定数の分極対である分極対群上に配置され、前記ベース部内に入射する光から前記各第1電極に対応する前記分極対群により回折光を得る際に前記各第1電極に付与される電位が等しくされ、前記ベース部および前記支持部材がリチウムナイオベートにより形成され、前記支持部材の厚さは前記ベース部の厚さよりも大きく、前記支持部材の厚さが、0.5mm以上5mm以下であり、前記ベース部の厚さが、20μm以上30μm以下である。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光変調器であって、前記ベース部の前記一部分が、前記ベース部の前記周期分極反転構造の周囲の部位、および、前記周期分極反転構造の前記第2分極部である。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の光変調器であって、 前記支持部材が、前記第2電極部の前記ベース部とは反対側に設けられ、前記第2電極部が、前記ベース部の前記他方の主面に設けられた金層と前記支持部材の主面に設けられたもう1つの金層とを圧着することにより形成される。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の光変調器であって、前記金層が、前記ベース部の前記他方の主面に設けられた下地層上に金を蒸着することにより形成され、前記もう1つの金層が、前記支持部材の前記主面に設けられた下地層上に金を蒸着することにより形成される。
The invention described in
The invention according to
The invention described in 請 Motomeko 3 is an optical modulator according to claim 1 or 2, wherein the support member, and the base portion of the second electrode portion provided on the opposite side, the second The electrode portion is formed by pressure bonding a gold layer provided on the other main surface of the base portion and another gold layer provided on the main surface of the support member.
The invention according to
本発明では、光変調器の強度を向上することができる。 In the present invention, the strength of the optical modulator can be improved.
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る画像記録装置1の構成を示す図である。画像記録装置1は図1中のY方向(光学ヘッド2の光軸J1に平行な方向)に沿って描画用の光を出射する光学ヘッド2、画像が記録される記録材料9を外側面に保持する保持部である保持ドラム70、並びに、画像記録装置1の全体制御を担う制御部4を備える。記録材料9には光学ヘッド2からの描画用の光が走査されつつ照射されることにより、画像が記録される(すなわち、光の照射により画像が描画される)。記録材料9としては、例えば、刷版、刷版形成用のフィルム等の感光材料が用いられる。保持ドラム70として無版印刷用の感光ドラムが用いられてもよく、この場合、記録材料9は感光ドラムの表面に相当し、保持ドラム70が記録材料9を一体的に保持していると捉えることができる。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an
保持ドラム70は円筒面の中心軸を中心にモータ81により回転し、これにより、光学ヘッド2が記録材料9に対して主走査方向(すなわち、保持ドラム70の回転軸に垂直な方向)に相対的に一定の速度で移動する。また、光学ヘッド2はモータ82およびボールねじ83により保持ドラム70の回転軸に平行な副走査方向(すなわち、主走査方向に垂直な図1中のX方向)に移動可能とされ、光学ヘッド2の位置はエンコーダ84により検出される。このように、モータ81,82、ボールねじ83を含む走査機構により、光学ヘッド2からの光の記録材料9上における照射位置が、記録材料9に対して一定の速度で主走査方向に相対的に移動するとともに主走査方向に交差する副走査方向にも相対的に移動する。
The
図2および図3は光学ヘッド2の内部構成を簡略化して示す図である。図2は、図1中の光学ヘッド2の光軸J1および副走査方向に垂直な方向(図1中のX方向およびY方向に垂直なZ方向)に沿って光学ヘッド2を上方(すなわち、図1中の(+Z)側)から見た場合の光学ヘッド2の内部構成を示し、図3は副走査方向に沿って図1のモータ82とは反対側から光学ヘッド2側を見た場合(すなわち、光学ヘッド2の(−X)側から(+X)方向を向いて見た場合)の光学ヘッド2の内部構成を示している。
2 and 3 are diagrams showing the internal configuration of the
図2および図3に示す光学ヘッド2は、所定の波長(例えば、830、635、405、あるいは、355ナノメートル(nm))の光ビームを出射するレーザ(複数の半導体レーザが配列された半導体レーザアレイ、あるいは、ランプ等の他の種類の発光素子であってもよい。)を有する光源部21、および、光源部21からの光ビームが入射する光変調器3を備える。光変調器3は、電界により屈折率が変化する材料である電気光学結晶にて形成された薄板状の(スラブ状の)部材であるベース部31、ベース部31内に入射する光を回折させる変調部32を備える。
The
本実施の形態では、ベース部31はリチウムナイオベート(LiNbO3)(すなわち、ニオブ酸リチウムであり、LNと略称される。)の単結晶にて形成される。なお、ベース部31はリチウムタンタレート(LiTaO3)(すなわち、タンタル酸リチウムであり、LTと略称される。)の単結晶等、電界により結晶内に分極が発生して屈折率が変化する他の材料にて形成されてもよい。
In the present embodiment,
変調部32は、図2および図3に示すように、ベース部31の(+Z)側の主面311(以下、「上面311」という。)上に設けられる第1電極部33を備え、図3に示すように、ベース部31の(−Z)側の主面312(以下、「下面312」という。)上に設けられる第2電極部34を備える。図2に示すように、第1電極部33は、所定の電極配列方向(すなわち、図2および図3中のX方向)に配列されるとともにそれぞれが光軸J1方向(すなわち、光の進行方向)であるY方向に伸びる帯状の複数の第1電極331を備え、複数の第1電極331は制御部4の電位付与部41にそれぞれ個別に接続される。本実施の形態では、第1電極部33が5つの第1電極331を備えるものとして説明するが、実際には、より多数の第1電極331がベース部31の上面311上に設けられる。図3に示す第2電極部34は、第1電極部33の複数の第1電極331とベース部31を挟んで対向する単一の第2電極341(すなわち、共通電極)を備え、接地電位を付与する接地部5に接続される。
2 and 3, the
光変調器3は、また、図3に示すように、第2電極部34の下側(すなわち、第2電極部34のベース部31とは反対側)に設けられて第2電極341に当接する支持部材36を備え、支持部材36は、平面視において第1電極部33、ベース部31および第2電極部34の全体と重なって第1電極部33、ベース部31および第2電極部34を下側から支持する。支持部材36のZ方向の厚さは、ベース部31の厚さよりも大きくされ、本実施の形態では、支持部材36の厚さは0.5mm〜5mmとされ、ベース部31の厚さは20μm〜30μmとされる。
As shown in FIG. 3, the
支持部材36は、ベース部31と同様の材料により形成されており、本実施の形態では、リチウムナイオベートにより形成される。ただし、ベース部31は、通過する光のエネルギー損傷を低減するために、酸化マグネシウム(MgO)がドープされたリチウムナイオベートやストイキオメトリ(化学量論的組成)を有するリチウムナイオベートにより形成されることが好ましいが、支持部材36は、光変調器3の製造コストを低減するために、酸化マグネシウムが添加されていない通常のリチウムナイオベートやSAWグレードのリチウムナイオベートにより形成されることが好ましい。
The
図4は、図2中のA−Aの位置における光変調器3の断面図であり、図4では、ベース部31の断面の平行斜線の図示を省略している(図12および図13においても同様)。図4に示すように、ベース部31は、複数の第1分極部3111と複数の第2分極部3112とが所定の分極部配列方向(すなわち、図4中のX方向であり、上述の電極配列方向に平行な方向)に交互に配列された周期分極反転構造310を有する。複数の第1分極部3111および複数の第2分極部3112は、分極部配列方向に垂直なY方向に伸びる帯状の部位であり、第1分極部3111と第2分極部3112とでは、結晶軸の向きが反対であるため、周期分極反転構造310にZ方向の電界が付与された際に発生する分極の向きが反対となる。なお、ベース部31の周期分極反転構造310の周囲の部位における結晶軸の向きは第2分極部3112と同様である。ベース部31の周期分極反転構造310は、周期分極反転構造310が形成される前のベース部31の第1分極部3111となる予定の部位に、非常に高いZ方向の電圧を印加して第1分極部3111となる予定の部位の分極の向きを反転させることにより形成される。また、支持部材36における結晶軸の向きも、ベース部31の周期分極反転構造310の周囲の部位、および、周期分極反転構造310の第2分極部3112と同様である。
4 is a cross-sectional view of the
本実施の形態では、周期分極反転構造310における各第1分極部3111および各第2分極部3112の分極部配列方向(X方向)の幅がそれぞれ1.25μm〜5μm(本実施の形態では、第1分極部3111および第2分極部3112共に5μmとされる。)とされ、複数の第1分極部3111の分極部配列方向におけるピッチ、および、複数の第2分極部3112の分極部配列方向におけるピッチがそれぞれ2.5μm〜10μmとされる。以下の説明では、分極部配列方向にて隣接する一の第1分極部3111および一の第2分極部3112をまとめて一の分極対3110と呼び、複数の分極対3110の分極部配列方向におけるピッチ(本実施の形態では、10μmとされる。)を分極対ピッチという。
In the present embodiment, the widths in the polarization portion arrangement direction (X direction) of each
第1電極部33および第2電極部34は、ベース部31の周期分極反転構造310を挟んで配置され、第1電極部33の各第1電極331は、分極部配列方向にて連続する3つの分極対3110である分極対群上に配置される。
The
光変調器3では、電位付与部41から第1電極部33の第1電極331にプラス(+)の電位(例えば、2V〜25V)が付与される(すなわち、第1電極部33と第2電極部34との間にZ方向の電圧が印加される)ことにより、第1電極331に対応する分極対群において3つの第1分極部3111の分極の向きが(−Z)方向となり、3つの第2分極部3112の分極の向きが(+Z)方向となる。図4では、各分極部の分極の向きを矢印にて示す。
In the
内部に電界が生じていない状態におけるベース部31の屈折率をnとすると、上述のように、第1電極331に電位が付与されることにより、第1電極331と第2電極341との間においてベース部31の内部に電界が生じ、第1分極部3111の分極の向きが(−Z)方向となることにより、第1分極部3111の屈折率がΔnだけ減少してn−Δnとなる。また、第2分極部3112の分極の向きが(+Z)方向となることにより、第2分極部3112の屈折率がΔnだけ増加してn+Δnとなる。これにより、第1電極331と第2電極341との間において、図5に示すように、分極部配列方向における周期的な屈折率の変化が生じる。図5では、横軸がX方向の位置を示し、縦軸が屈折率を示す。また、上部に横軸のX方向の位置に配置される第1分極部3111および第2分極部3112を示す。光変調器3では、第1電極部33の複数の第1電極331に電位が付与されることにより、周期分極反転構造310において分極部配列方向における周期的な屈折率の変化が生じる。
Assuming that the refractive index of the
図2および図3に示す光源部21はコリメータレンズ(図示省略)を有しており、レーザから出射される光ビームはコリメータレンズを介して平行光とされてシリンドリカルレンズ221に入射する。シリンドリカルレンズ221を通過した光は光軸J1に垂直な光束断面が円形から次第にX方向に長い楕円形へと変化する。すなわち、シリンドリカルレンズ221はX方向にのみ負のパワーを有し、光軸J1およびX方向に垂直なZ方向に関して、シリンドリカルレンズ221を通過した光の光束断面の幅は(ほぼ)一定とされる。
The
シリンドリカルレンズ221からの光はX方向にのみ正のパワーを有するシリンドリカルレンズ222へと入射し、シリンドリカルレンズ222を通過した光は光束断面がX方向に長い一定の大きさの楕円形とされてシリンドリカルレンズ223へと入射する。シリンドリカルレンズ223は、Z方向にのみ正のパワーを有し、Z方向のみに着目した場合には、図3に示すシリンドリカルレンズ223を通過した光は集光しつつ光変調器3のベース部31の(−Y)側の端面(以下、「入射面」という。)313へと入射する。また、X方向に関しては、図2に示すシリンドリカルレンズ223からの光は平行光として光変調器3に入射する。このように、光学ヘッド2では、シリンドリカルレンズ221〜223により照明光学系22が構築され、照明光学系22により、光源部21からの光がX方向(すなわち、分極部配列方向)に伸びる線状光とされた上で、光変調器3のベース部31の入射面313からベース部31の内部へと入射する。
The light from the
ベース部31の内部へと入射した線状光は、ベース部31の互いに平行な上面311および下面312(すなわち、法線がZ方向に平行な主面311,312)にて多重反射しつつ光軸J1に沿って進行し(すなわち、分極部配列方向に垂直な方向である進行方向に沿って導かれ)、周期分極反転構造310を通過する。このとき、第1電極部33の一の第1電極331に注目すると、当該第1電極331に電位付与部41からの電位が付与されていない状態(すなわち、第1電極331の電位が接地電位とされる状態)では、X方向に平行な上記線状光のうち第1電極331と第2電極341との間(すなわち、第1電極331に対応する3つの分極対3110である分極対群)を通過する光は、X方向に関して平行な状態のままでベース部31の内部を進行し、ベース部31の(+Y)側の端面(すなわち、入射面313とは反対側の他の端面であり、以下、「出射面」という。)314へと導かれて出射面314から0次回折光として出射される。
The linear light incident on the inside of the
また、第1電極331に電位付与部41からの電位が付与されている状態では、第1電極331と第2電極341との間において電気光学効果により分極部配列方向に周期的な屈折率の変化が生じており、X方向に平行な上記線状光のうち第1電極331に対応する分極対群を通過する光に周期的な位相差が生じて回折が生じる。すなわち、周期分極反転構造310の第1電極331と第2電極341との間の部位が、位相回折格子として機能する。これにより、X方向に平行な上記線状光のうち第1電極331と第2電極341との間を通過する光が、光軸J1に沿って(+Y)方向に進むに従ってX方向に関して光軸J1から離れる(±1)次回折光(もちろん、高次の回折光も出射される。)として出射面314から出射される。本実施の形態では、周期分極反転構造310はラマンナス回折を生じさせる回折格子として機能する(第2および第3の実施の形態においても同様)。
Further, in a state where the potential from the
このように、光変調器3では、上記線状光のうち第1電極331と第2電極341との間を通過して出射面314から出射される光が、0次回折光と(±1)次回折光との間で遷移可能とされる。また、光学ヘッド2では、制御部4により電位付与部41が制御されることにより、第1電極部33の複数の第1電極331に対して個別に電位が付与される。これにより、複数の第1電極331にそれぞれ対応する複数の分極対群を通過する光が個別に制御され、0次回折光または(±1)次回折光とされる。このように、本実施の形態に係る光変調器3は、マルチチャンネルの光変調器となっている。
As described above, in the
光変調器3からの0次回折光は、図3中にて細い実線にて外形を示すように、Y方向にのみ正のパワーを有するシリンドリカルレンズ231にてY方向に関してほぼ平行な光とされ、正のパワーを有するレンズ232に入射する。ここで、レンズ232の前側焦点は第1電極331の(+Y)側の端部近傍におけるベース部31内の位置とされ、レンズ232の後側焦点にはアパーチャ板233の開口が配置される。したがって、ベース部31の出射面314から出射された0次回折光は、図3中に細い実線にて外形を示すように、レンズ232を介してアパーチャ板233に集光され、アパーチャ板233の開口を介してレンズ234に入射する。
The zero-order diffracted light from the
レンズ234は、前側焦点がアパーチャ板233の近傍に位置し、後側焦点が保持ドラム70(図1参照)の記録材料9上となるように配置されており、0次回折光はレンズ234を介して光軸J1と露光面である記録材料9とが交差する位置にZ方向に関して集光しつつ、記録材料9上に照射される。
The
また、5つの第1電極331に対応する5つの分極対群を通過した0次回折光は、図2に示すように、シリンドリカルレンズ231、レンズ232およびアパーチャ板233の開口を介してレンズ234に入射し、レンズ234を介して光軸J1に平行に記録材料9上に照射される。図2では、ベース部31よりも(−Y)側においては光源部21からの光の外形を描き、ベース部31よりも(+Y)側においては、各第1電極331に対応する分極対群を通過した0次回折光の光束断面の中心線J2を描いている。
Further, the 0th-order diffracted light that has passed through the five polarization pair groups corresponding to the five
一方、各第1電極331に対応する分極対群を通過した(±1)次回折光は、ベース部31から離れるに従って各中心線J2から離れるように広がり、アパーチャ板233にて遮られるため、記録材料9には照射されない。光学ヘッド2では、シリンドリカルレンズ231、アパーチャ板233、並びに、レンズ232,234により投影光学系23(両側テレセントリックとなるシュリーレン光学系と捉えることもできる。)が構築される。
On the other hand, the (± 1) -order diffracted light that has passed through the polarization pair group corresponding to each
画像記録装置1では、例えば、第1電極部33の5つの第1電極331のうち、(+X)側から1番目、3番目および5番目の第1電極331に電位が付与されず、(+X)側から2番目および4番目の第1電極331に所定の電位が付与される場合、記録材料9上には、図6に示すように、(+X)側から1番目、3番目および5番目の第1電極331に対応する分極対群を通過した光に対応する3つの照射領域91が形成される。光変調器3では、各第1電極331に対応する分極対群により0次回折光を得る際に、各第1電極331に付与される電位が等しくされる(本実施の形態では、0Vとされる。)。また、(±1)次回折光を得る際に各第1電極331に付与される電位も等しくされる。
In the
図7は画像記録装置1が記録材料9上に画像を記録する動作の流れを示す図である。画像記録の際には、まず、光源部21からの光の出射が開始され(ステップS11)、続いて、保持ドラム70が回転することにより光学ヘッド2が主走査方向に一定の速度で記録材料9に対して相対的に移動し、さらに、保持ドラム70の回転に同期して光学ヘッド2が副走査方向に移動する(ステップS12)。制御部4では、記録材料9上の光の照射位置(すなわち、光変調器3からの光が常に記録材料9へと導かれると仮定した場合の照射位置)の記録材料9に対する相対移動に同期して、光変調器3のベース部31からの光(すなわち、0次回折光)が記録材料9に導かれるON状態と、光が導かれないOFF状態とを、第1電極部33の5つの第1電極331のそれぞれについて切り替えるON/OFF制御が行われ(ステップS13)、記録材料9上に画像が記録される。このようにして、光学ヘッド2からの光の照射位置をラスター走査しつつ記録材料9全体に画像が記録されると、保持ドラム70の回転、光学ヘッド2の副走査方向への移動、および、光源部21からの光の出射が停止され(ステップS14,S15)、画像記録装置1において画像を記録する動作が終了する。
FIG. 7 is a diagram showing a flow of operations in which the
図8は、光変調器3の製造の流れを示す図である。光変調器3が製造される際には、まず、リチウムナイオベートにより形成されたベース部31となる予定の部材(以下、「ベース部元部材」という。)の下面に、クロム(Cr)を蒸着することにより下地層が形成され、下地層の下面に金(Au)が蒸着される。また、リチウムナイオベートにより形成された支持部材36の上面にもクロムが蒸着されて下地層が形成され、下地層の上面に金が蒸着される。ベース部元部材の厚さは、約0.15mm〜0.5mmである。
FIG. 8 is a diagram showing a flow of manufacturing the
続いて、ベース部元部材の下面に設けられた金層(厚さ3μm〜5μm)と支持部材36の上面に設けられた金層(厚さ3μm〜5μm)とを圧着する(すなわち、金層同士を金属結合させる)ことにより、ベース部元部材と支持部材36との間に、金により形成された第2電極部34の第2電極341が形成される(ステップS21)。ベース部元部材は、所望の厚さ(20μm〜30μm)になるまで上面側から研磨される(ステップS22)。
Subsequently, the gold layer (
次に、ベース部元部材の上面において、周期分極反転構造311の複数の第1分極部3111が形成される予定の位置に、分極部配列方向に垂直なY方向に伸びる複数の仮電極が形成される(ステップS23)。仮電極は、例えば、ベース部元部材の上面に仮電極の材料の層を形成し、当該層にフォトリソグラフィ等によりパターニングを行うことにより形成される。そして、各仮電極と第2電極341との間に非常に高い電圧(リチウムナイオベートの分極反転電圧以上の電圧)を印加することにより、第1分極部3111となる予定の部位の分極の向きを反転させて周期分極反転構造311が形成される(ステップS24)。
Next, on the upper surface of the base part base member, a plurality of temporary electrodes extending in the Y direction perpendicular to the polarization part arrangement direction are formed at positions where the plurality of
ベース部元部材から、周期分極反転構造311を有する所定の厚さのベース部31が形成されると、ベース部31上の複数の仮電極が除去され(ステップS25)、複数の第1電極331がベース部31の上面に設けられることにより光変調器3の製造が終了する(ステップS26)。複数の第1電極331は、例えば、仮電極と同様の手法(フォトリソグラフィによるパターニング)により形成されてもよい。あるいは、シリコン基板上に第1電極331が形成された配線基板を、第1電極331がベース部31と対向する状態でベース部31の上面上に積層することにより、第1電極331がベース部31上に設けられてもよい。このとき、ベース部31の入射面313へと光を導くカップリングプリズム等の光学素子が、上記配線基板と共にベース部31に組み付けられてもよい。
When the
以上に説明したように、光変調器3では、周期分極反転構造310が設けられたベース部31の上面311に第1電極部33を設けるとともに下面312に第2電極部34を設け、第1電極部33と第2電極部34との間に電圧を印加することにより、周期分極反転構造310において分極部配列方向における周期的な屈折率の変化を生じさせてベース部31に入射する光を回折させる。このようにベース部31を挟んで設けられた第1電極部33および第2電極部34の間に電圧が印加されることにより、特許文献1のように、ベース部の上面上の複数の電極において隣接する電極間に電圧を印加することによりベース部内に周期的な屈折率の変化を生じさせる構造と異なり、第1電極部33と第2電極部34との間に印加される電圧を低減しつつ周期分極反転構造310の内部にZ方向の所望の電界を形成することができる。そして、第1電極部33と第2電極部34との間に印加される電圧を低減することにより、光変調器3による光の変調速度を向上することができる。光変調器3では、周期分極反転構造310の内部に所望の電界を形成するためには、ベース部31の厚さは50μm以下(より好ましくは、30μm以下)とされることが好ましい。
As described above, in the
光変調器3では、また、第1電極部33の各第1電極331に対応する周期分極反転構造310の分極対群(すなわち、連続する3つの分極対3110)に印加される電圧を個別に制御することにより、線状光である入射光から複数の出射光を取り出し、各出射光のON/OFFを個別に制御することができる。
In the
上述のように、光変調器3は、ベース部31の上面311および下面312に設けられた第1電極部33および第2電極部34の間に電圧を印加する構造を有するため、ベース部31の厚さ(すなわち、Z方向の大きさ)を小さくする必要がある。このため、仮に支持部材36が設けられない構造を想定すると、このような構造の光変調器では、光変調器3の強度が不足して光変調器の駆動が不安定になるおそれがある。これに対し、本実施の形態に係る光変調器3では、支持部材36により第1電極部33、ベース部31および第2電極部34が支持されることにより光変調器3の強度を向上することができるため、光変調器3を安定して駆動させることができる。
As described above, the
また、支持部材36がベース部31と同様の材料(リチウムナイオベート)により形成されているため、ベース部31の熱膨張率と支持部材36の膨張率とがほぼ等しくなる。このため、光変調器3の周囲の温度が変化した場合であっても、支持部材36とベース部31との熱膨張の差による光変調器3の変形や破損等を防止することができる。さらには、支持部材36における結晶軸の向きが、ベース部31の周期分極反転構造310の周囲の部位、および、周期分極反転構造310の第2分極部3112における結晶軸の向き(すなわち、ベース部元部材における結晶軸の向き)と同様とされるため、光変調器3の周囲の温度が変化した場合の支持部材36とベース部31との熱膨張の差による光変調器3の変形や破損等をより確実に防止することができる。
Further, since the
画像記録装置1では、複数の第1電極331に対応する複数の分極対群からの出射光の記録材料9上におけるピッチ(すなわち、複数の出射光の光束断面の記録材料9上における中心軸間距離であり、以下、「記録光ピッチ」という。)は、周期分極反転構造310の分極対ピッチに基づいて決定される。したがって、記録光ピッチを小さくするためには分極対ピッチを小さくする必要があり、これに伴い、複数の第1電極331のピッチも小さくなる。
In the
ここで、特許文献1のような、ベース部の上面上の複数の電極において隣接する電極間に電圧を印加することによりベース部内に電界を生じさせる構造を想定すると、このような構造では、電極のピッチを小さくすると隣接する電極間において放電が生じてしまい、ベース部内に所望の電界を形成することが困難である。
Here, assuming a structure in which an electric field is generated in a base portion by applying a voltage between adjacent electrodes in a plurality of electrodes on the upper surface of the base portion as in
これに対し、本実施の形態に係る光変調器3では、ベース部31の上面311に複数の第1電極331を設け、ベース部31の下面312に第2電極341を設け、複数の第1電極331と第2電極341との間に印加される電圧を個別に制御するとともに、ベース部31内に入射する光から各第1電極331に対応する分極対群により0次回折光、または、(±1)次回折光を得る際に第1電極331に付与される電位が等しくされる。これにより、隣接する第1電極331間における放電を防止しつつ第1電極331のピッチを小さくすることができるため、高密度にチャンネルを配置することができる。その結果、記録光ピッチの縮小(すなわち、画像の高精細化)を実現することができる。
On the other hand, in the
このように、光変調器3では、第1電極部33の複数の第1電極331のピッチを小さくすることができるため、光変調器3の構造は、高精細化が求められる画像記録装置1において光源からの光を変調する光変調器に特に適している。また、画像記録装置1の高精細化という観点からは、分極対ピッチが10μm以下とされることが好ましい。
As described above, in the
光変調器3では、ベース部31において入射面313から内部に入射する光が、上面311および下面312にて繰り返し全反射しつつ上面311および下面312に平行な進行方向へと導かれる。これにより、入射面313からベース部31に入射した光のエネルギー損失を抑制しつつ出射面314へと導くことができる。
In the
光変調器3では、ベース部31と複数の第1電極331との間、および、ベース部31と第2電極341との間にそれぞれ、厚さ2μm〜3μmの二酸化ケイ素(SiO2)の層が設けられてもよい。これにより、ベース部31を通過する光が第1電極331や第2電極341に吸収されることを防止し、ベース部31の光伝播効率を向上することができる。この場合、上述のステップS21(図8参照)において、ベース部元部材の下面に二酸化ケイ素の層を蒸着やCVDにより形成した後に、当該二酸化ケイ素の層上にクロム層および金層が形成される。また、ステップS25とステップS26との間において、ベース部31の上面に二酸化ケイ素の層が蒸着等により形成される。なお、第1電極331が形成された配線基板をベース部31上に積層する場合は、配線基板上の第1電極331の表面に二酸化ケイ素の層が蒸着等により形成されてもよい。
In the
図9は、光変調器の他の例を示す側面図である。図9に示す光変調器3aでは、ベース部31aの厚さが図3に示すベース部31よりも薄くされ(例えば、5μmとされ)、入射面313からベース部31aの内部に入射する光はシングルモードにて図9中のY方向へと導かれる。そして、上述の光変調器3と同様に、上面311上の第1電極331に電位が付与されると、当該第1電極331に対応する分極対群から(±1)次回折光が出射され、第1電極331に電位が付与されない場合は、0次回折光が出射される。光変調器3aでは、ベース部31aにおいて光をシングルモードにて導くことにより、出射面314から出射される光の主光線に垂直な方向の強度分布を安定して好ましい状態(ガウス分布)とすることが可能となる。
FIG. 9 is a side view showing another example of the optical modulator. In the optical modulator 3a shown in FIG. 9, the thickness of the
また、光変調器3aでは、第1電極部33と第2電極部34とのZ方向の距離が、図3に示す光変調器3に比べてより小さくされるため、第1電極部33と第2電極部34でとの間に形成される電界の強度を維持しつつ、第1電極部33に付与される電位(すなわち、第1電極部33と第2電極部34との間に印加される電圧)をより低減することができる。一方、図3に示す光変調器3では、ベース部31において光がマルチモードにて導かれることにより、多くの光エネルギーを伝播させることができる。
Further, in the optical modulator 3a, the distance in the Z direction between the
図10および図11はそれぞれ、光変調器のさらに他の例を示す側面図である。図10に示す光変調器3bでは、ベース部31bの上面311近傍にアニールプロトン法によりスラブ導波路315が形成されている。光変調器3bでは、入射面313からベース部31bの内部に入射した光が、ベース部31bよりも厚さ(すなわち、Z方向の大きさ)が小さいスラブ導波路315のみを通過して出射面314から出射されるため、図3に示すベース部31に比べて、ベース部31bを通過する際の光のエネルギー損失をより抑制することができる。スラブ導波路315は、上述のステップS25とステップS26(図8参照)との間において、ベース部31の上面に対して安息香酸等を用いてプロトン交換を行うことにより形成される。
10 and 11 are side views showing still other examples of the optical modulator, respectively. In the
図11に示す光変調器3cでは、ベース部31cのZ方向(厚さ方向)の中央近傍にスラブ導波路315aが形成される。スラブ導波路315aを有するベース部31cは、ベース部31cの半分の厚さの電気光学結晶の一方の主面近傍にアニールプロトン法によりスラブ導波路を形成し、当該電気光学結晶および同様の構造のもう1つの電気光学結晶を、スラブ導波路が形成された主面を当接させるように重ね合わせることにより形成される。光変調器3cでは、図10に示す光変調器3bと同様に、ベース部31cの内部に入射した光がスラブ導波路315aのみを通過して出射面314から出射されるため、ベース部31cを通過する際の光のエネルギー損失をより抑制することができる。また、スラブ導波路315aがベース部31cのZ方向の中央近傍に設けられることにより、図10に示す光変調器3bに比べて、スラブ導波路315aを伝播する光の波形がZ方向において対称(スラブ導波路315aの中心線に対して上下対称)となるため、ベース部31cを通過する際の光のエネルギー損失をさらに抑制することができる。
In the
次に、本発明の第2の実施の形態に係る光変調器について説明する。図12は、第2の実施の形態に係る光変調器3dをY方向に垂直な断面を示す図であり、第1の実施の形態に係る光変調器3の断面図である図4に対応する。図12に示すように、光変調器3dでは、第1電極部33の第1電極331の形状および配置が図4に示す光変調器3と異なる点を除き、図1ないし図4に示す光変調器3と同様の構造を有する。以下の説明では、光変調器3dの光変調器3と対応する構成に同符号を付す。
Next, an optical modulator according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a diagram showing a cross section perpendicular to the Y direction of the
図12に示す光変調器3dの第1電極部33では、Y方向に伸びる帯状の15個の第1電極331が電極配列方向であるX方向に配列されており、各第1電極331は、分極部配列方向にて連続する2つの第1分極部3111および第2分極部3112(すなわち、一の分極対3110)である分極部群上に配置される。複数の第1電極331は制御部4の電位付与部41(図2および図3参照)にそれぞれ個別に接続されており、光変調器3dでは、電極配列方向において連続する3つの第1電極331(以下、「第1電極群」という。)毎に等しい電位が付与されるように制御が行われる。
In the
ここで、第1分極部3111の一の第1電極群(すなわち、連続する3つの第1電極331)に注目すると、当該第1電極群に電位付与部41からの電位が付与されていない状態(すなわち、第1電極群の3つの第1電極331の電位が接地電位とされる状態)では、X方向に平行な上記線状光のうち第1電極群と第2電極341との間(すなわち、第1電極群に対応する3つの分極部群(分極対3110))を通過する光は、ベース部31の出射面314から0次回折光として出射される。また、一の第1電極群に電位付与部41からの電位が付与されている状態では、第1電極群と第2電極341との間の部位が位相回折格子として機能することにより、上記線状光のうち第1電極群と第2電極341との間を通過する光が、(±1)次回折光(もちろん、高次の回折光も出射される。)として出射面314から出射される。
Here, when attention is paid to one first electrode group (that is, three consecutive first electrodes 331) of the
光学ヘッド2では、制御部4により電位付与部41が制御されることにより、第1電極部33の複数(本実施の形態では、5つ)の第1電極群に対して個別に電位が付与される。これにより、各第1電極群に対応する3つの分極部群を通過する光が、他の第1電極群に対応する3つの分極部群を通過する光から独立して制御され、0次回折光または(±1)次回折光とされる。このように、光変調器3dも、第1の実施の形態と同様に、マルチチャンネルの光変調器となっている。
In the
第2の実施の形態に係る光変調器3dでも、第1の実施の形態と同様に、ベース部31を挟んで設けられた第1電極部33および第2電極部34の間に電圧が印加されることにより、第1電極部33と第2電極部34との間に印加される電圧を低減しつつ周期分極反転構造310の内部にZ方向の所望の電界を形成することができる。光変調器3dでは、また、第1電極部33の各第1電極群に対応する周期分極反転構造310の3つの分極部群(すなわち、連続する3つの分極対3110)に印加される電圧を、他の第1電極群に対応する3つの分極部群に印加される電圧から独立して制御することにより、線状光である入射光から複数の出射光を取り出し、各出射光のON/OFFを個別に制御することができる。さらに、ベース部31内に入射する光から各第1電極群に対応する分極部により0次回折光、または、(±1)次回折光を得る際に第1電極群に付与される電位が等しくされることにより、隣接する第1電極群間における放電を防止しつつ第1電極群間の距離を小さくする(すなわち、第1電極331のピッチを小さくする)ことができ、その結果、記録光ピッチの縮小(すなわち、画像の高精細化)を実現することができる。
In the
光変調器3dでは、第1の実施の形態と同様に、支持部材36により第1電極部33、ベース部31および第2電極部34が支持されることにより光変調器3dの強度を向上することができるため、光変調器3dを安定して駆動させることができる。また、支持部材36がベース部31と同様の材料(リチウムナイオベート)により形成されているため、光変調器3dの周囲の温度が変化した場合であっても、支持部材36とベース部31との熱膨張の差による光変調器3dの変形や破損等を防止することができる。さらには、支持部材36における結晶軸の向きが、ベース部31の周期分極反転構造310の周囲の部位、および、周期分極反転構造310の第2分極部3112における結晶軸の向き(すなわち、ベース部元部材における結晶軸の向き)と同様とされるため、光変調器3dの周囲の温度が変化した場合の支持部材36とベース部31との熱膨張の差による光変調器3dの変形や破損等をより確実に防止することができる。
In the
光変調器3dでは、上述のように、それぞれが一の分極対3110上に設けられる複数の第1電極331が電位付与部41と個別に接続されており、複数の第1電極331に個別に電位を付与することができる(すなわち、各第1電極331に付与される電位を他の第1電極331に付与される電位とは独立して制御することができる)構造とされる。このため、制御部4による電位付与部41の制御を変更することにより、電極配列方向において連続するとともに常に等しい電位が付与される第1電極331の個数(すなわち、一の第1電極群に含まれる第1電極331の個数)を容易に変更することができる。
In the
例えば、電極配列方向において連続する4つの第1電極331により一の第1電極群が構成されるような制御が行われると、当該第1電極群と第2電極341との間を通過して記録材料9(図2および図3参照)へと導かれる光の記録材料9上における照射領域のX方向の長さを、第1電極群が3つの第1電極331により構成される場合に比べておよそ4/3倍に増大させることができる。また、電極配列方向において連続する5つの第1電極331により一の第1電極群が構成されるような制御が行われると、記録材料9上における照射領域のX方向の長さは、第1電極群が3つの第1電極331により構成される場合に比べておよそ5/3倍となる。
For example, when control is performed such that one first electrode group is configured by four
ここで、第1電極群に含まれる第1電極の個数を変更することができない構造を有する光変調器を想定すると、このような光変調器では、記録材料9上の照射領域のX方向の長さを増大しようとすると、隣接する2つの第1電極群に対応する出射光をON状態とする(すなわち、2つの第1電極群に含まれる6つの第1電極331に電位を付与しない)必要があり、記録材料9上の照射領域のX方向の長さは、一の第1電極群に対応する出射光をON状態とする場合のおよそ2倍となる。
Here, assuming an optical modulator having a structure in which the number of first electrodes included in the first electrode group cannot be changed, in such an optical modulator, an X-direction of an irradiation region on the
これに対し、本実施の形態に係る光変調器3dでは、上述のように、第1電極群に含まれる第1電極331の個数を容易に変更することができるため、記録材料9上の照射領域のX方向の長さの変更単位を小さくする(すなわち、アドレス分解能を向上する)ことができる。換言すれば、光変調器3の制御ピッチを縮小することができる。
On the other hand, in the
次に、本発明の第3の実施の形態に係る光変調器について説明する。図13は、第3の実施の形態に係る光変調器3eをY方向に垂直な断面を示す図であり、第1の実施の形態に係る光変調器3の断面図である図4に対応する。図13に示すように、光変調器3eでは、第1電極部33の第1電極331の形状および配置が図4に示す光変調器3と異なる点を除き、図1ないし図4に示す光変調器3と同様の構造を有する。以下の説明では、光変調器3eの光変調器3と対応する構成に同符号を付す。
Next, an optical modulator according to the third embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 is a diagram illustrating a cross section perpendicular to the Y direction of the
図13に示す光変調器3eの第1電極部33では、Y方向に伸びる帯状の30個の第1電極331が電極配列方向であるX方向に配列されており、各第1電極331は、一の第1分極部3111または第2分極部3112上に配置される。複数の第1電極331は制御部4の電位付与部41(図2および図3参照)にそれぞれ個別に接続される。光変調器3eでは、電極配列方向において連続する6つの第1電極331が、常に電位が等しくなるように制御される第1電極群とされる。
In the
光変調器3eでは、第1の実施の形態と同様に、第1電極部33と第2電極部34との間に印加される電圧を低減しつつ周期分極反転構造310の内部にZ方向の所望の電界を形成することができる。また、第1電極部33の各第1電極群に対応する周期分極反転構造310の6つの分極部(すなわち、連続する3つの分極対3110)に印加される電圧を、他の第1電極群に対応する6つの分極部に印加される電圧から独立して制御することにより、線状光である入射光から複数の出射光を取り出し、各出射光のON/OFFを個別に制御することができる。さらに、ベース部31内に入射する光から各第1電極群に対応する分極部により0次回折光、または、(±1)次回折光を得る際に第1電極群に付与される電位が等しくされることにより、隣接する第1電極群間における放電を防止しつつ第1電極群間の距離を小さくする(すなわち、第1電極331のピッチを小さくする)ことができ、その結果、記録光ピッチの縮小(すなわち、高精細化)を実現することができる。
In the
光変調器3eでは、第1の実施の形態と同様に、支持部材36により第1電極部33、ベース部31および第2電極部34が支持されることにより光変調器3eの強度を向上することができるため、光変調器3eを安定して駆動させることができる。また、支持部材36がベース部31と同様の材料(リチウムナイオベート)により形成されているため、光変調器3eの周囲の温度が変化した場合であっても、支持部材36とベース部31との熱膨張の差による光変調器3dの変形や破損等を防止することができる。さらには、支持部材36における結晶軸の向きが、ベース部31の周期分極反転構造310の周囲の部位、および、周期分極反転構造310の第2分極部3112における結晶軸の向き(すなわち、ベース部元部材における結晶軸の向き)と同様とされるため、光変調器3eの周囲の温度が変化した場合の支持部材36とベース部31との熱膨張の差による光変調器3eの変形や破損等をより確実に防止することができる。
In the
光変調器3eでは、上述のように、それぞれが一の分極部上に設けられる複数の第1電極331が電位付与部41と個別に接続されており、複数の第1電極331に個別に電位を付与することができる(すなわち、各第1電極331に付与される電位を他の第1電極331に付与される電位とは独立して制御することができる)構造とされる。このため、制御部4による電位付与部41の制御を変更することにより、電極配列方向において連続するとともに常に等しい電位が付与される第1電極331の個数(すなわち、一の第1電極群に含まれる第1電極331の個数)を容易に変更することができる。
In the
例えば、電極配列方向において連続する7つの第1電極331により一の第1電極群が構成されるような制御が行われると、当該第1電極群と第2電極341との間を通過して記録材料9へと導かれる光の記録材料9上における照射領域のX方向の長さを、第1電極群が6つの第1電極331により構成される場合に比べておよそ7/6倍に増大させることができる。また、電極配列方向において連続する8つの第1電極331により一の第1電極群が構成されるような制御が行われると、記録材料9上における照射領域のX方向の長さは、第1電極群が6つの第1電極331により構成される場合に比べておよそ4/3倍となる。このように、光変調器3eでは、記録材料9上の照射領域のX方向の長さの変更単位を小さくする(すなわち、アドレス分解能を向上する)ことができる。換言すれば、光変調器3の制御ピッチを縮小することができる。
For example, when control is performed such that one first electrode group is configured by seven
光変調器3eでは、第1の実施の形態に係る光変調器3と同様に、ベース部31の周期分極反転構造310は、周期分極反転構造310が形成される前のベース部31の第1分極部3111となる予定の部位に、非常に高いZ方向の電圧を印加して第1分極部3111となる予定の部位の分極の向きを反転させることにより形成される。光変調器3dにおいて周期分極反転構造310が形成される際には、第1分極部3111となる予定の部位上に設けられた第1電極331(すなわち、電極配列方向に配列された複数の第1電極331のうち、1つおきの第1電極331)を利用して上記高電圧が印加されるため、光変調器3eを容易に製造することができる。具体的には、図8に示すステップS23に代えて、ベース部元部材上に30個の第1電極331が形成され、ステップS24において、第1分極部3111となる予定の部位上に形成された15個の第1電極331に高電位が付与されて第1分極部3111が形成される。また、この場合、ステップS25は省略される。
In the
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible.
例えば、第1の実施の形態に係る光変調器3において、第1電極部33の一の第1電極331に対応する分極対群は、分極部配列方向に連続する4または5以上の所定数の分極対3110であってよい。第2および第3の実施の係る光変調器3d,3eでは、ベース部31に代えて、図9ないし図11に示すベース部31a〜31cが設けられてもよい。
For example, in the
第2の形態に係る光変調器3dでは、第1電極部33の一の第1電極331は、分極部配列方向にて連続する3または4の分極部上に設けられてもよい。すなわち、第1電極331は、分極部配列方向にて連続する4以下の所定数の第1分極部3111および第2分極部3112である分極部群(第2の実施の形態に係る光変調器3dのように、1つの分極部(第1分極部3111または第2分極部3112)が分極部群となる場合も含む。)上に配置される。
In the
上記実施の形態に係る光変調器3,3a〜3eの第2電極部34では、共通電極である第2電極341に代えて、複数の第1電極331にベース部31を挟んでそれぞれ対向する複数の第2電極が設けられ、互いに対向する複数組の第1電極331と第2電極341との間に個別に電圧が印加されてもよい。
In the
上記実施の形態に係る光変調器3,3a〜3eでは、支持部材36は必ずしも第2電極部34の下側に設けられる必要はなく、例えば、第1電極部33の上側(すなわち、第1電極部33のベース部とは反対側)に設けられてもよく、第1電極部33の上側および第2電極部34の下側の双方に設けられてもよい。すなわち、支持部材36は、第1電極部33のベース部とは反対側、または、第2電極部34のベース部とは反対側に設けられていればよい。
In the
上述の光変調器3,3a〜3eでは、ベース部の厚さは適宜変更されてよい。ただし、ベース部を通過する際の光のエネルギー損失を抑制するという観点では、ベース部の厚さは3μm以上とされることが好ましい。また、光変調器3b,3cのスラブ導波路315,315aは、アニールプロトン法以外の手法により形成されてもよい。
In the above-described
光変調器3,3a〜3eでは、ベース部の周期分極反転構造に電圧が印加されることにより、周期分極反転構造がブラッグ回折を生じさせる回折格子として機能してもよい。この場合、周期分極反転構造310に入射する光の進行方向が、分極部配列方向に垂直な方向に対してブラッグ条件を満たす所定角度にて傾斜する方向とされる。複数の第1電極331が配列される電極配列方向は、分極部配列方向に平行とされてもよく、あるいは、上記光の進行方向に垂直な方向とされてもよい。
In the
光変調器3,3a〜3eでは、記録材料9上の光の照射位置に対する光の照射のON/OFF制御が行われるが、光変調器3,3a〜3eでは、第1電極部33と第2電極部34との間に付与する電圧を調整することにより、多階調の光の照射制御が行われてもよい。
In the
画像記録装置1では、投影光学系23により光変調器3,3a〜3eからの0次回折光のみが記録材料9上へと導かれるが、画像記録装置の設計によっては、光変調器3,3a〜3eからの0次回折光が遮蔽され、(±1)次回折光が記録材料上へと導かれてもよい。すなわち、光源部21からの光が入射する光変調器3,3a〜3eからの0次回折光および(±1)次回折光の一方が投影光学系23により記録材料9上へと導かれることにより、画像記録装置において光変調器3,3a〜3eの変調制御による画像の記録が可能となる。
In the
光変調器3,3a〜3eが設けられる画像記録装置は、ステージ上に載置された板状の記録材料に対して光学ヘッドを記録材料に沿って相対的に移動する走査機構により、記録材料上における光変調器3,3a〜3eからの光の照射位置を記録材料に対して相対的に移動しつつ光変調器3,3a〜3eを制御して画像を記録するものであってもよい。また、図1の画像記録装置1において、光学ヘッドにポリゴンミラーが設けられることにより、記録材料9上における光の照射位置がX方向に移動してもよい。
The image recording apparatus provided with the
画像の情報を保持する記録材料は、プリント配線基板や半導体基板等の感光性材料が塗布された、あるいは、感光性を有する他の材料であってもよく、光の照射による熱に反応する材料であってもよい。また、光変調器3,3a〜3eは画像記録以外の用途に用いられてもよく、この場合、光の照射の対象物も記録材料以外であってもよい。
The recording material that holds the image information may be a photosensitive material such as a printed wiring board or a semiconductor substrate, or may be another photosensitive material, and is a material that reacts to heat due to light irradiation. It may be. The
3,3a〜3e 光変調器
31,31a〜31c ベース部
32 変調部
33 第1電極部
34 第2電極部
310 周期分極反転構造
311 上面
312 下面
313 入射面
314 出射面
315,315a スラブ導波路
331 第1電極
341 第2電極
3110 分極対
3111 第1分極部
3112 第2分極部
J1 光軸
3, 3a to 3e
Claims (4)
電界により屈折率が変化する材料にて形成される板状の部材であり、電界が付与された際に発生する分極の向きが反対である第1分極部と第2分極部とが所定の分極部配列方向に交互に配列された周期分極反転構造を有し、一の端面から内部に入射する前記分極部配列方向に伸びる線状光を前記分極部配列方向に垂直な方向である、または、前記分極部配列方向に垂直な前記方向に対して所定角度にて傾斜する方向である進行方向に沿って導き、前記周期分極反転構造を通過させて前記一の端面とは反対側の他の端面へと導くベース部と、
前記周期分極反転構造を挟んで前記ベース部の一方の主面および他方の主面にそれぞれ設けられる第1電極部および第2電極部を有し、前記第1電極部と前記第2電極部との間に電圧を印加することにより、前記周期分極反転構造において前記分極部配列方向における周期的な屈折率の変化を生じさせて前記ベース部内に入射する光を回折させる変調部と、
前記第1電極部の前記ベース部とは反対側、または、前記第2電極部の前記ベース部とは反対側に設けられて前記第1電極部、ベース部および前記第2電極部を支持する支持部材と、
を備え、
前記支持部材における結晶軸の向きが、前記ベース部の一部分における結晶軸の向きと同様であり、
前記第1電極部が、前記分極部配列方向に平行な方向である、または、前記進行方向に垂直な方向である電極配列方向に配列される複数の第1電極を備え、
前記複数の第1電極の各第1電極が、前記分極部配列方向にて隣接する前記第1分極部および前記第2分極部を一の分極対として、前記分極部配列方向にて連続する3以上の所定数の分極対である分極対群上に配置され、
前記ベース部内に入射する光から前記各第1電極に対応する前記分極対群により回折光を得る際に前記各第1電極に付与される電位が等しくされ、
前記ベース部および前記支持部材がリチウムナイオベートにより形成され、
前記支持部材の厚さは前記ベース部の厚さよりも大きく、
前記支持部材の厚さが、0.5mm以上5mm以下であり、
前記ベース部の厚さが、20μm以上30μm以下であることを特徴とする光変調器。 An optical modulator,
A plate-like member made of a material whose refractive index changes with an electric field, and a first polarization part and a second polarization part having opposite directions of polarization generated when an electric field is applied are predetermined polarizations. Having a periodically poled structure alternately arranged in the partial arrangement direction, and linear light extending in the polarization part arrangement direction that is incident on the inside from one end face is a direction perpendicular to the polarizing part arrangement direction, or Another end face that is guided along a traveling direction that is inclined at a predetermined angle with respect to the direction perpendicular to the polarization section arrangement direction, passes through the periodic polarization reversal structure, and is opposite to the one end face. A base that leads to
A first electrode portion and a second electrode portion provided respectively on one main surface and the other main surface of the base portion with the periodic polarization reversal structure interposed therebetween; the first electrode portion and the second electrode portion; A modulation unit that diffracts light incident into the base unit by causing a periodic refractive index change in the polarization unit arrangement direction in the periodic polarization inversion structure by applying a voltage between
Provided on the opposite side of the first electrode part from the base part or on the opposite side of the second electrode part from the base part to support the first electrode part, the base part and the second electrode part. A support member;
With
The orientation of the crystal axis in the support member is the same as the orientation of the crystal axis in a part of the base portion,
The first electrode unit includes a plurality of first electrodes arranged in an electrode arrangement direction which is a direction parallel to the polarization part arrangement direction or a direction perpendicular to the traveling direction,
Each of the first electrodes of the plurality of first electrodes is continuous in the polarization portion arrangement direction with the first polarization portion and the second polarization portion adjacent in the polarization portion arrangement direction as one polarization pair 3 Arranged on a polarization pair group that is a predetermined number of polarization pairs,
The potential applied to each first electrode when the diffracted light is obtained from the light incident on the base portion by the polarization pair group corresponding to each first electrode is equalized ,
The base portion and the support member are formed of lithium niobate,
The thickness of the support member is greater than the thickness of the base portion,
The thickness of the support member is 0.5 mm or more and 5 mm or less,
A thickness of the base part is 20 μm or more and 30 μm or less .
前記ベース部の前記一部分が、前記ベース部の前記周期分極反転構造の周囲の部位、および、前記周期分極反転構造の前記第2分極部であることを特徴とする光変調器。 The optical modulator according to claim 1, comprising:
The optical modulator, wherein the part of the base part is a part of the base part around the periodic polarization reversal structure and the second polarization part of the periodic polarization reversal structure.
前記支持部材が、前記第2電極部の前記ベース部とは反対側に設けられ、
前記第2電極部が、前記ベース部の前記他方の主面に設けられた金層と前記支持部材の主面に設けられたもう1つの金層とを圧着することにより形成されることを特徴とする光変調器。 The optical modulator according to claim 1 or 2 ,
The support member is provided on the opposite side of the base portion of the second electrode portion;
The second electrode portion is formed by pressure bonding a gold layer provided on the other main surface of the base portion and another gold layer provided on the main surface of the support member. An optical modulator.
前記金層が、前記ベース部の前記他方の主面に設けられた下地層上に金を蒸着することにより形成され、
前記もう1つの金層が、前記支持部材の前記主面に設けられた下地層上に金を蒸着することにより形成されることを特徴とする光変調器。 The optical modulator according to claim 3 , wherein
The gold layer is formed by vapor-depositing gold on a base layer provided on the other main surface of the base portion,
The optical modulator, wherein the another gold layer is formed by depositing gold on a base layer provided on the main surface of the support member.
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