JPH01142716A - 熱光学偏向素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーザプリンタ、イメージリーダにおけるレ
ーザ光の走査等に用いられる、熱光学偏向素子に関する
ものである。

［従来技術］ 従来、レーザプリンタおよびイメージリーダ等に用いる
光偏向器には回転多面鏡が用いられた。

また、駆動部分を持たない熱光学偏向素子として、第３
図に示すように、ソーダガラスのような光学ｔＲ質１０
の表面に薄膜抵抗発熱体（ヒータ）１１が設けられ、こ
のヒータの通電発熱によって光学媒質１０中に光の伝搬
方向と直交する方向に温度勾配が生じ、この温度勾配に
よって生じる屈折率分布に応じて光が偏向される素子も
提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、回転多面鏡はモータ等の機械部分を持つ
ため長期的な信頼性に欠け、他方ヒータを利用した熱光
学偏向素子は、温度勾配を持つ領域が狭いために偏向で
きるビーム幅が狭い欠点があった。また一般に光学材料
は熱伝導率が小さいため、自然放熱によって温度を下げ
るには時間を要し、応答性が悪いという問題もあった。

［発明の目的］ 本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、ヒータの代りに薄膜ベルチェ素子を用い、該
ベルチェ素子の通電吸発熱を利用することで、簡単な構
成で、応答性が速く、広いビームを偏向できる熱光学偏
向素子を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するために本発明の熱光学偏向素子は、
光導波路上に温度勾配が生じると、その温度勾配に対応
して屈折率分布が生じ、その屈折率分布により導波光が
偏向される熱光学偏向素子であって、光導波路上に薄膜
ベルチェ素子が設けられ、該薄膜ベルチェ素子の通電吸
発熱により前記温度勾配が生成されるように構成されて
いる。

【作用］ 上記の構成を有する本発明においては、ベルチェ素子に
よって光導波路の光の進行方向と直交する方向に温度分
布が発生し、このため、この方向に屈折率分布が生じる
。これにより、導波路を伝搬する光の位相速度が変化し
て、結果として光が偏向される。

［実施例コ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。

第１図は本発明の熱光学偏向素子の構造の一例であり、
例えばＬｉＮｂＯ３のような光学媒質上にＴｊを拡散し
た二次元光導波路２１０が設けられ、その上にベルチェ
素子１７０が形成される。

ＬｉＮｂＯ３には”ｙ’−Ｑｕｔの結晶が用いられ、二
次元光導波路２１０は約２８０人のＴｉ薄膜を１０００
’Ｃの加湿Ｎ２雰囲気中で４時間程度拡散することによ
って得られる。また、ペルチェ索子１７０は前記光導波
路２１０上にバッフ７Ｍ２００が形成され、その上にス
パッタ法あるいは蒸着法によって作製される。バッファ
層２００は、例えば５ｕＯ２をＣＶＤ等の方法で作製さ
れる。ベルチェ素子１７０は、光導波路２１０上にバッ
ファ層２００が設けられ、その上に高抵抗層１１０１Ｎ
型半導体！！１２０．Ｓ！０２バッファ層１４０、Ｐ型
半導体層１５０及び高抵抗層１６０が順に積層状に形成
され、きらにバッファ層１４０とＰ型半導体層１５０と
の間には一部高抵抗層１３５が介在される。そして高抵
抗層１１０，１６０にはそれぞれＡｊ電極層１００ａ、
１００ｂが継がれると共に、Ｎ型半導体層１２０と高抵
抗層１３５とはＡ）電極層１３０により接続されている
。高抵抗層１１０，１３５，１６０は例えば、丁ａ２Ｎ
３が好適に利用できる。Ｎ型半導体層１２０は例えば、
Ｂ！２Ｔｅ３とＳｂ２Ｓｅ３の固溶体、Ｐ型半導体層１
５０は３ｉ２Ｔｅ３とＳｂ２Ｔｅ３の固溶体からなる。

以上の構成において、電極１００ａ、１００ｂに電圧を
印加すると、Ｎ型半導体層１２０．Ｐ型半導体層１５０
より高抵抗層１１０，１３５．１６０の抵抗値が高いた
め、各境界では素子の中央部より両端部で電流が多く流
れる。面方向の電流密度は、既に知られているように余
弦関数の二乗に反比例し、吸熱および発熱量を０２通電
電流を■、ペルチェ係数をπａｂとすると、 Ｑ＝πａｂｘｌ の関係があるため、電流量の多い部分で吸熱と発熱が多
くなるので、第２図のような温度分布を生ずる。そうす
ると光導波路２１０はその温度分布と相似の屈折率分布
を持つこととなるため、屈折率の変化が素子の中央付近
でｄ　ｎ／ｄ　Ｘとし、素子の長さを！、屈折率をｎと
すると、偏向角度θは近似的に θ＝＃／ｎ　（ｄｎ／ｄｘ） となる。

この温度分布は、従来のヒータを用いた熱光学偏向素子
と比較して、温度を上昇させるだけでなく、吸熱によっ
て降温作用も同時に働くため、温度降下も速く、応答速
度が速くなる。また、上記実施例に示される薄膜ベルチ
ェ素子１７０のようにＮ型半導体層１２０．Ｐ型半導体
１１１５０が幅広く設けられたものでは広い範囲で温度
分布を発生させるので、偏向できるビーム幅も広いもの
となる。

［発明の効果］ 以上詳述したことから明らかなように、本発明の熱光学
偏向素子によれば、ベルチェ素子による発熱・吸熱によ
り速やかに所定の温度分イ５が得られ、応答性の良い偏
向光が得られる。また、構成も簡単なものであるから製
作コストの低廉化にも寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明を具体化した実施例を示すも
ので、第１図は斜視図、第２図は光の進行方向に垂直な
導波路の温度分布であり、第３図は従来の説明図である
。 図中１００ａ、１００ｂ、　１３０はＡ！電極、１１０
．１３５，１６０は高抵抗層、１２０はＮ型半導体層、
１５０はＰ型半導体層、１７０はベルチェ素子、２１０
はｌｉ拡散光導波路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光導波路上に温度勾配が生じると、その温度勾配に
   対応して屈折率分布が生じ、その屈折率分布により導波
   光が偏向される熱光学偏向素子であって、 光導波路上に薄膜ペルチェ素子が設けられ、該薄膜ペル
   チェ素子の通電吸発熱により前記温度勾配が生成される
   ように構成されてなることを特徴とする熱光学偏向素子
   。 ２、薄膜ペルチェ素子は、Ｐ型半導体層とＮ型半導体層
   とがバッファ層を介在させて積層されると共に、該各半
   導体層に電流密度分布が生じるように高抵抗層が介在さ
   れてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の熱光学偏向素子。