JPH01187535A - 電気光学光偏向素子 - Google Patents
電気光学光偏向素子Info
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- JPH01187535A JPH01187535A JP1177888A JP1177888A JPH01187535A JP H01187535 A JPH01187535 A JP H01187535A JP 1177888 A JP1177888 A JP 1177888A JP 1177888 A JP1177888 A JP 1177888A JP H01187535 A JPH01187535 A JP H01187535A
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、電気光学結晶を用いた固体光偏向素子、より
具体的には電気光学効果による光偏向特性を利用した電
気光学光偏向素子に関する。
具体的には電気光学効果による光偏向特性を利用した電
気光学光偏向素子に関する。
従来技術
一般に、光を扱う機器ではレーザ光等を適宜偏向させて
使用することが多い。例えば、代表的なものとして、レ
ーザプリンタ等におけるポリゴンミラーによる偏向走査
がある。この他、例えば光デイスク装置における光ピツ
クアップにおいても、オートトラッキング制御用に、従
来の機械的なアクチュエータによる対物レンズの変位に
よるトラッキング制御に代えて、電気光学効果を利用し
た偏向素子によりビーム方向を偏向させる方式が注目さ
れている。特に、固体光偏向素子中、電気光学効果を利
用するものによれば、他の固体光偏向素子（ポリゴンミ
ラー、ホログラム、音響光学光偏向器等）に比べ、小型
・軽量といった利点がある。
使用することが多い。例えば、代表的なものとして、レ
ーザプリンタ等におけるポリゴンミラーによる偏向走査
がある。この他、例えば光デイスク装置における光ピツ
クアップにおいても、オートトラッキング制御用に、従
来の機械的なアクチュエータによる対物レンズの変位に
よるトラッキング制御に代えて、電気光学効果を利用し
た偏向素子によりビーム方向を偏向させる方式が注目さ
れている。特に、固体光偏向素子中、電気光学効果を利
用するものによれば、他の固体光偏向素子（ポリゴンミ
ラー、ホログラム、音響光学光偏向器等）に比べ、小型
・軽量といった利点がある。
このような光偏向用途に用いられる電気光学効果を用い
たものとして、従来、代表的なものに、２主プリズム形
偏向器がある。即ち、電気光学結晶からなり両面に電極
を備えた三角状の２個のプリズムをその光学軸方向を逆
にして貼付一体化してなるものである。しかるに、この
方式のものは、電圧印加時に電歪効果により貼付面を剥
がそうとする力が作用するため、光学素子としての信頼
性に欠けるものである。また、２個のプリズムを用いる
ため、コスト高となる。
たものとして、従来、代表的なものに、２主プリズム形
偏向器がある。即ち、電気光学結晶からなり両面に電極
を備えた三角状の２個のプリズムをその光学軸方向を逆
にして貼付一体化してなるものである。しかるに、この
方式のものは、電圧印加時に電歪効果により貼付面を剥
がそうとする力が作用するため、光学素子としての信頼
性に欠けるものである。また、２個のプリズムを用いる
ため、コスト高となる。
この点、単体のプリズムでも偏向させ得るが、温度変化
に伴う電気光学結晶の屈折率変化Δｎに起因するビーム
偏向も生じ、安定した偏向を行なわせるのは困難である
。
に伴う電気光学結晶の屈折率変化Δｎに起因するビーム
偏向も生じ、安定した偏向を行なわせるのは困難である
。
一方、このようなものに比し、構成を簡単化してなる電
気光学偏向器として、 ｒ Ｊ ａｐａｎｅｓｅＪｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、
Ｖｏｌ、 ２４（１９８５）Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ２
４−２． ｐｐ、 ２８１−２８３Ｊ中の「○ｐｔｉｃ
ａｌＤｅｆｌｅｃｔｏｒ Ｕｓｉｎｇ Ｐ Ｌ Ｚ Ｔ
Ｃｅｒａｍｉｃｓ、ｊｌ中に示されるものがある。こ
れは、矩形状の電気光学結晶の表裏両面に直角三角形状
の対向電極を形成し、この対向電極間に電圧を印加する
ようにしたものである。即ち、電圧印加された対向電極
形状対応部分では電気光学効果により屈折率が変化する
が、電極のない対向部分では屈折率が変化しないことに
より、実質的に屈折率の異なる２個のプリズムを貼付し
たものと同等の効果を発揮させるものである。この際、
対向電極に印加する電圧を大きくすると屈折率変化も大
きくり、射出光の偏向角も大きくなる。しかし、根本的
に偏向角は小さめものであり、かつ、駆動電圧を比較的
高くする必要があり、光偏向素子として不十分なもので
ある。
気光学偏向器として、 ｒ Ｊ ａｐａｎｅｓｅＪｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、
Ｖｏｌ、 ２４（１９８５）Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ２
４−２． ｐｐ、 ２８１−２８３Ｊ中の「○ｐｔｉｃ
ａｌＤｅｆｌｅｃｔｏｒ Ｕｓｉｎｇ Ｐ Ｌ Ｚ Ｔ
Ｃｅｒａｍｉｃｓ、ｊｌ中に示されるものがある。こ
れは、矩形状の電気光学結晶の表裏両面に直角三角形状
の対向電極を形成し、この対向電極間に電圧を印加する
ようにしたものである。即ち、電圧印加された対向電極
形状対応部分では電気光学効果により屈折率が変化する
が、電極のない対向部分では屈折率が変化しないことに
より、実質的に屈折率の異なる２個のプリズムを貼付し
たものと同等の効果を発揮させるものである。この際、
対向電極に印加する電圧を大きくすると屈折率変化も大
きくり、射出光の偏向角も大きくなる。しかし、根本的
に偏向角は小さめものであり、かつ、駆動電圧を比較的
高くする必要があり、光偏向素子として不十分なもので
ある。
目的
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、小型・
軽量で低消費電力にして大きな偏向角を得ることができ
る電気光学光偏向素子を得ることを目的とする。
軽量で低消費電力にして大きな偏向角を得ることができ
る電気光学光偏向素子を得ることを目的とする。
構成
本発明は、上記目的を達成するため、入射光軸に対し傾
斜させた出射端面を有する電気光学結晶と、この電気光
学結晶中の光軸に対して対向する表裏両面の一部に三角
形状に形成されて電圧が印加される一対の対向電極とか
らなることを特徴とするものである。
斜させた出射端面を有する電気光学結晶と、この電気光
学結晶中の光軸に対して対向する表裏両面の一部に三角
形状に形成されて電圧が印加される一対の対向電極とか
らなることを特徴とするものである。
以下、本発明の第一の実施例を第１図ないし第３図に基
づいて説明する。入射レーザ光１が偏光子２を介して入
射される入射光軸上に本実施例の特徴とする電気光学光
偏向素子３が配置されている。この電気光学光偏向素子
３は電気光学結晶４、例えばＰＬＺＴ電気光学セラミッ
クスをベースとして形成したものである。このような電
気光学結晶４の対向する表裏両面には三角形状の一対の
対向電極５ａ、５ｂが形成されている。これらの対向電
極５ａ、５ｂ間には電源６が接続され、図示しない制御
系、スイッチング手段により電圧を選択的に印加し得る
ように構成されている。このような構成において、基本
的には、入射レーザ光１が電気光学結晶４の端面４ａか
ら入射し、対向電極５ａ、５ｂの影響の及ぶ領域内部を
通り、他方−５＝ の端面４ｂから出射レーザ光７として出射されるものと
する。ここに、対向電極５ａ、５ｂ間に電圧が印加され
ていない状態では偏向作用を示さず、出射レーザ光７ａ
として出射される。一方、対向電極５ａ、５ｂ間に電圧
を印加すると前述した刊行物記載のものと同様の原理に
より、対向電極５ａ、５ｂ間の電気光学結晶４の屈折率
が変化して２つの屈折率の異なるプリズムを合せた状態
となって偏向作用を示し、出射レーザ光７ｂとして偏向
出射される。
づいて説明する。入射レーザ光１が偏光子２を介して入
射される入射光軸上に本実施例の特徴とする電気光学光
偏向素子３が配置されている。この電気光学光偏向素子
３は電気光学結晶４、例えばＰＬＺＴ電気光学セラミッ
クスをベースとして形成したものである。このような電
気光学結晶４の対向する表裏両面には三角形状の一対の
対向電極５ａ、５ｂが形成されている。これらの対向電
極５ａ、５ｂ間には電源６が接続され、図示しない制御
系、スイッチング手段により電圧を選択的に印加し得る
ように構成されている。このような構成において、基本
的には、入射レーザ光１が電気光学結晶４の端面４ａか
ら入射し、対向電極５ａ、５ｂの影響の及ぶ領域内部を
通り、他方−５＝ の端面４ｂから出射レーザ光７として出射されるものと
する。ここに、対向電極５ａ、５ｂ間に電圧が印加され
ていない状態では偏向作用を示さず、出射レーザ光７ａ
として出射される。一方、対向電極５ａ、５ｂ間に電圧
を印加すると前述した刊行物記載のものと同様の原理に
より、対向電極５ａ、５ｂ間の電気光学結晶４の屈折率
が変化して２つの屈折率の異なるプリズムを合せた状態
となって偏向作用を示し、出射レーザ光７ｂとして偏向
出射される。
いま、このように対向電極５ａ、５ｂ間に電圧を印加し
た状態で、入射レーザ光１が第２図に示すように対向電
極５のない部分とある部分との境界面の法線に対し入射
角αｉで入射し屈折角γ０で屈折して電気光学結晶４中
の電圧印加領域に入射し、さらに出射角β０で空気中に
出射されるものとする。また、出射端面４ｂは仮に入射
光軸に対し垂直であるとする。この場合、スネルの法則
に上り、次の（１）〜（３）式が成立する。
た状態で、入射レーザ光１が第２図に示すように対向電
極５のない部分とある部分との境界面の法線に対し入射
角αｉで入射し屈折角γ０で屈折して電気光学結晶４中
の電圧印加領域に入射し、さらに出射角β０で空気中に
出射されるものとする。また、出射端面４ｂは仮に入射
光軸に対し垂直であるとする。この場合、スネルの法則
に上り、次の（１）〜（３）式が成立する。
ｎｏｓｉｎαｉ ＝ ｎ（Ｖ） ｓｉｎγ０ ・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）ｎ（Ｖ）ｓ
ｉｎｙｉ ＝ ｓｉｎβ。 ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（２）γ０−γｉ＝δ
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （
３）但し、ｎ。はＰＬＺＴ電気光学結晶４の屈折率、ｎ
（Ｖ）はＰ Ｌ Ｚ Ｔ電気光学結晶４の電圧■印加時
の屈折率、δは対向電極５の傾斜角である。
・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）ｎ（Ｖ）ｓ
ｉｎｙｉ ＝ ｓｉｎβ。 ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（２）γ０−γｉ＝δ
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （
３）但し、ｎ。はＰＬＺＴ電気光学結晶４の屈折率、ｎ
（Ｖ）はＰ Ｌ Ｚ Ｔ電気光学結晶４の電圧■印加時
の屈折率、δは対向電極５の傾斜角である。
ヱれらの（１）〜（３）式より、出射角βＯは、ｓｉｎ
β〇 ｍ−５ｉｎ８Ｊｎ２（ｖ） −ｎｏ”５ｉｎ２αｉ ＋
ｎ。ｃｏｓδｓｉｎαｉ −（４）に上り決定し得る。
β〇 ｍ−５ｉｎ８Ｊｎ２（ｖ） −ｎｏ”５ｉｎ２αｉ ＋
ｎ。ｃｏｓδｓｉｎαｉ −（４）に上り決定し得る。
この（４）式に基づきΔβＯを求めると、
となる。
但し、ｎ（” ） ＝ｎｏ （１（１／ ２ ） ｎ
ｏ ２Ｒｃ Ｅ ２）、Δｎ（Ｖ）＝ （１／２）ｎ
、３ＲｃＥ２、Ｅ＝Ｖ／ｄ、ｄ：結晶厚、Ｒｃ：ＰＬＺ
Ｔの２次電気光学定数である。
ｏ ２Ｒｃ Ｅ ２）、Δｎ（Ｖ）＝ （１／２）ｎ
、３ＲｃＥ２、Ｅ＝Ｖ／ｄ、ｄ：結晶厚、Ｒｃ：ＰＬＺ
Ｔの２次電気光学定数である。
従って、微小出射角ΔβＯは、
となる。即ち、微小偏向角β０は電界（印加電圧）の２
乗にほぼ比例することが判る。ちなみに、本実施例で用
いたＰＬＺＴ電気光学結晶４の組成は（９，０／６５／
３５）のものである。このような組成のものは、２次電
気光学効果を示し、その定数ＲｅがＲｃ＝９Ｘ１０””
ｌ１ｍ”／ ■２と大きいため、−船釣には光シヤツタ
ーとして利用されているものである。
乗にほぼ比例することが判る。ちなみに、本実施例で用
いたＰＬＺＴ電気光学結晶４の組成は（９，０／６５／
３５）のものである。このような組成のものは、２次電
気光学効果を示し、その定数ＲｅがＲｃ＝９Ｘ１０””
ｌ１ｍ”／ ■２と大きいため、−船釣には光シヤツタ
ーとして利用されているものである。
しかして、本実施例では電気光学結晶４の出射端面４ｂ
を入射光軸に対し直交状態とはせずに、角度θだけ傾斜
させた傾斜面として形成し、出射角β、で偏向出射させ
るものである。いま、印加電圧を加えず■＝０とした時
の出射角をβ。′ とすると、 ｓｉｎβ。’ ＝ ｎ０ｓｉｎ（９０’ −Ｏ） ＝
ｎｏｃｏｓθ −−−（７）となる。ここに、β。ミ
β。′であるので、ｃｏｓβｏ ’＝ Ｊｌ−ｎ、２ｃ
ｏｓ２θなる関係が成立し、（６）式を角度Ｏの関数と
して表わすと、 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（８）となる。
を入射光軸に対し直交状態とはせずに、角度θだけ傾斜
させた傾斜面として形成し、出射角β、で偏向出射させ
るものである。いま、印加電圧を加えず■＝０とした時
の出射角をβ。′ とすると、 ｓｉｎβ。’ ＝ ｎ０ｓｉｎ（９０’ −Ｏ） ＝
ｎｏｃｏｓθ −−−（７）となる。ここに、β。ミ
β。′であるので、ｃｏｓβｏ ’＝ Ｊｌ−ｎ、２ｃ
ｏｓ２θなる関係が成立し、（６）式を角度Ｏの関数と
して表わすと、 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（８）となる。
即ち、出射面４ｂの傾斜角Ｏが小さくなるほと、Δβ。
が大きくなる。いま、β。′丑７０’、ｆｌｌ＝６８°
とすると、Δβ。（６８°）＝２゜８５×Δβ。（Ｏ
＝９０’）となる。よって、０−９０°なる傾斜してい
ない場合に比べ、偏向ふれ角が２．８５倍増大すること
になる。第３図には偏向角Δβ。（６８°）と電界強度
との関係の一例をグラフにして示す。なお、α１−８２
°、δ−８２°の場合である。
とすると、Δβ。（６８°）＝２゜８５×Δβ。（Ｏ
＝９０’）となる。よって、０−９０°なる傾斜してい
ない場合に比べ、偏向ふれ角が２．８５倍増大すること
になる。第３図には偏向角Δβ。（６８°）と電界強度
との関係の一例をグラフにして示す。なお、α１−８２
°、δ−８２°の場合である。
よって、本実施例の電気光学光偏向素子３によれば、大
きな偏向角を得ることができ、例えば光デイスク装置の
トラッキング制御等に有効に活用し得るものとなる。こ
のような大きな偏向角を得るために構造的対処で済むた
め、印加電圧を特に大きくする必要もなく、低消費電力
・低コストのものとすることができる。
きな偏向角を得ることができ、例えば光デイスク装置の
トラッキング制御等に有効に活用し得るものとなる。こ
のような大きな偏向角を得るために構造的対処で済むた
め、印加電圧を特に大きくする必要もなく、低消費電力
・低コストのものとすることができる。
つづいて、本発明の第二の実施例を第４図により説明す
る。本実施例は、電気光学結晶４の表裏両面に形成する
対向電極８の形状を対向電極５とは異ならせ、実質的に
３個のプリズムを並べたと同等の構造としたものである
。即ち、本実施例の対向電極５の出射側境界面と電気光
学結晶４の出射端面４ｂとは一致せず、対向電極５の入
射側境界面、出射側境界面、電気光学結晶４の出射端面
４ｂとで順次偏向させて出射されることになる。
る。本実施例は、電気光学結晶４の表裏両面に形成する
対向電極８の形状を対向電極５とは異ならせ、実質的に
３個のプリズムを並べたと同等の構造としたものである
。即ち、本実施例の対向電極５の出射側境界面と電気光
学結晶４の出射端面４ｂとは一致せず、対向電極５の入
射側境界面、出射側境界面、電気光学結晶４の出射端面
４ｂとで順次偏向させて出射されることになる。
対向電極８に電圧■を印加した状態では、まず、対向電
極８の入射側境界面の法線に対して入射角αｉで入射し
、屈折角γ０で屈折して電圧印加領−１〇− 域に入射する。次に、対向電極８の出射側境界面の法線
に苅し入射角γｉで入射し屈折角７０′ で電気光学結
晶４の電圧無印加領域に入射する。さらに、出射端面４
ｂの法線に対し入射角γｉ′ で入射し出射角β０で空
気中に出射されることになる。 （入射角γｉ″、出射
角βＱは電圧を印加してない時の角度を示す）。
極８の入射側境界面の法線に対して入射角αｉで入射し
、屈折角γ０で屈折して電圧印加領−１〇− 域に入射する。次に、対向電極８の出射側境界面の法線
に苅し入射角γｉで入射し屈折角７０′ で電気光学結
晶４の電圧無印加領域に入射する。さらに、出射端面４
ｂの法線に対し入射角γｉ′ で入射し出射角β０で空
気中に出射されることになる。 （入射角γｉ″、出射
角βＱは電圧を印加してない時の角度を示す）。
本実施例によれば、前記実施例よりもさらに偏向角の拡
大効果が大きく、約２倍の偏向角を確保することができ
る。
大効果が大きく、約２倍の偏向角を確保することができ
る。
効果
本発明は、上述したように電気光学結晶の出射端面を入
射光軸に対して傾斜面として形成したので、対向電極に
対する駆動電圧を特別大きくしたりすることなく、偏向
角を大きなものとすることができるものである。
射光軸に対して傾斜面として形成したので、対向電極に
対する駆動電圧を特別大きくしたりすることなく、偏向
角を大きなものとすることができるものである。
第１図は本発明の第一の実施例を示す概略斜視図、第２
図は偏向動作を示す平面図、第３図は電界強度と偏向角
度との関係を示すグラフ、第４図は本発明の第二の実施
例を示す平面図である。 ４・・・電気光学結晶、４ｂ・・出射端面、５ａ、５ｂ
・・・対向電極、８・・・対向電極
図は偏向動作を示す平面図、第３図は電界強度と偏向角
度との関係を示すグラフ、第４図は本発明の第二の実施
例を示す平面図である。 ４・・・電気光学結晶、４ｂ・・出射端面、５ａ、５ｂ
・・・対向電極、８・・・対向電極
Claims (1)
- 入射光軸に対し傾斜させた出射端面を有する電気光学結
晶と、この電気光学結晶中の光軸に対して対向する表裏
両面の一部に三角形状に形成されて電圧が印加される一
対の対向電極とからなることを特徴とする電気光学光偏
向素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1177888A JPH01187535A (ja) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | 電気光学光偏向素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1177888A JPH01187535A (ja) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | 電気光学光偏向素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01187535A true JPH01187535A (ja) | 1989-07-26 |
Family
ID=11787412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1177888A Pending JPH01187535A (ja) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | 電気光学光偏向素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01187535A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008070451A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Seiko Epson Corp | 電気光学素子及び走査型光学装置 |
| WO2008047601A1 (fr) * | 2006-10-16 | 2008-04-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Dispositif de changement de direction de plasmon-polariton de surface, tête d'enregistrement/reproduction d'informations, dispositif d'enregistrement magnétique photo-assisté, et circuit optique |
| JP2010224003A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Sunx Ltd | 光偏向装置及び電気光学素子ユニット |
-
1988
- 1988-01-21 JP JP1177888A patent/JPH01187535A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008070451A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Seiko Epson Corp | 電気光学素子及び走査型光学装置 |
| US7564616B2 (en) | 2006-09-12 | 2009-07-21 | Seiko Epson Corporation | Electro-optical element and scanning optical apparatus |
| WO2008047601A1 (fr) * | 2006-10-16 | 2008-04-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Dispositif de changement de direction de plasmon-polariton de surface, tête d'enregistrement/reproduction d'informations, dispositif d'enregistrement magnétique photo-assisté, et circuit optique |
| JPWO2008047601A1 (ja) * | 2006-10-16 | 2010-02-25 | シャープ株式会社 | 表面プラズモンポラリトン方向変換器、情報記録再生ヘッド、光アシスト磁気記録装置および光回路 |
| US8134894B2 (en) | 2006-10-16 | 2012-03-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | Surface plasmon polariton direction change device, read/write head, laser-assisted magnetic recording apparatus, and optical circuit |
| JP2010224003A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Sunx Ltd | 光偏向装置及び電気光学素子ユニット |
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