JPH012021A - 光偏向装置 - 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、光導波路に表面弾性波を発生させ、この表面
弾性波の回折作用によって導波光を偏向させるようにし
た光偏向装置、特に詳細には上述のようにして偏向させ
た導波光を合成することにより、広偏向角範囲が得られ
るようにした光偏向装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より例えば特開昭６１−１８３６２６号公報に示さ
れるように、表面弾性波が伝播可能な材料から形成され
た光導波路に光を入射させ、この光導波路内を進行する
導波光と交わる方向に表面弾性波を発生させて該表面弾
性波によって導波光をブラッグ回折させ、そして上記表
面弾性波の周波数を連続的に変化させることにより導波
光の回折角（偏向角）を連続的に変化させるようにした
光偏向装置が公知となっている。このような光偏向装置
は、例えばガルバノメータミラーやポリゴンミラー等の
機械式光偏向器や、ＥＯＤ　（電気光学光偏向器）やＡ
ＯＤ　（音響光学光偏向器）等の光偏向素子を用いる光
偏向器に比べると、小形軽量化が可能で、また機械的動
作部分を持たないので信頼性も高い、といった特長を有
している。

（発明が解決しようとする問題点） ところが上述のような光偏向装置には、偏向角を大きく
とることが困難であるという問題がある。

つまりこの光導波路を用いた光偏向装置においては、光
偏向角は表面弾性波の周波数にほぼ比例するので、大き
な偏向角を得ようとすれば必然的に表面弾性波の周波数
を極めて高い値まで変化させることが必要となる。また
このように表面弾性波の周波数を広い帯域に亘って変化
させるのみならず、ブラッグ条件を満たすために、表面
弾性波の進行方向を連続的に変化（ステアリング）させ
て導波光の表面弾性波への入射角を制御する必要がある
。

上記のような要求に応えるため、例えば前記特開昭６１
−１８３８２６号公報にも示されるように、互いに異な
る帯域で周波数が変化する表面弾性波を発生する複数の
交叉くし形電極対（ＩＤＴ：ＩｎｔｅｒＤ　１ｇ１ｔａ
ｌ　　Ｔ　ｒａｎｓｄｕｃｅｒ　）をそれぞれ表面弾性
波発生方向が異なるように配置し、各ＩＤＴをスイッチ
ング作動させるようにした光偏向装置が提案されている
。

しかし上記構成の光偏向装置は、各ＩＤＴが発する表面
弾性波のクロスオーバー周波数を中心にして回折効率が
落ち込むので、偏向された光ビームの光量が、偏向角に
応じて変動してしまうという問題が生じる。

また上記の構成にしても、結局偏向角の高い部分を受は
持つＩＤＴは、極めて高い周波数の表面弾性波を発生し
つるように構成されなければならない。以下、この点に
ついて、具体例を挙げて説明する。表面弾性波の進行方
向に対する導波光の入射角をθとすると、表面弾性波と
導波光との音響光学相互作用による導波光の偏向角δは
、δ−２０である。そして導波光の波長、実効屈折率を
λ、Ｎｅとし、表面弾性波の波長、周波数、速度をそれ
ぞれＡｓｆｓｖとすれば、 ２θ−２ｓｉｎ’（λ／２Ｎｅ　−Ａ）＝シピλ／Ｎｅ
争Δ 一λ・　ｆ／Ｎｅ　−■・・・・・・（１）である。し
たがって偏向角範囲Δ（２θ）は、△（２θ）−Δｆ・
λ／Ｎｅ−■ となる。ここで例えばλ−０，７８μ７７Ｌ、、Ｎｅ　
−２，２、ｖ　＝　３５００７７１／　ｓとして偏向角
範囲Δ（２θ）−１００を得ようとすれば、表面弾性波
の周波数範囲すなわちＩＤＴに印加する高周波の周波数
帯域△ｆ　＝　１．７２　ＧＨｚが必要となる。この周
波数帯域を、２次回折光の影響を受けないように１オク
ターブとすれば、中心周波数ｆｏ　＝　２．５７　ＧＨ
ｚ　。

最大周波数ｆｚ　＝　３．４３　ＧＨｚとなる。この最
大周波数ｆ２を得るＩＤＴの周期Ａ　−１，０２ｕＴｒ
Ｌとなり、ＩＤＴ電極指の線幅Ｗ−Ａ／４−０．２５５
μｍとなる。

ＩＤＴを形成する技術として一般的なフォトリソ法、電
子ビーム描画法においては、現在のところ線幅限界がそ
れぞれ０，８μｍ、０．５μｍ程度であり、したがって
上記のように極めて小さい線幅を有するＩＤＴは実現困
難である。またこのように精細なＩＤＴが将来形成でき
たとしても、３．４３ＧＨｚ程度の高周波を生成するド
ライバーは、製造困難でかつ極めて高価なものとなるし
、このように精細なＩＤＴには高電圧を印加することが
難しくなる。さらに、上記のように表面弾性波の周波数
を高めれば、当然その波長が短くなるので該表面弾性波
が光導波路に吸収されやすくなり、回折効率が低下する
ことになる。

一方文献Ｉ　Ｅ　Ｅ　Ｅ　　Ｔ　ｒａｎｓａｃｔｌｏｎ
ｓ　ｏｎ　　Ｃ１ｒｃｕｉｔｓ　　ａｎｄ　　Ｓｙｓｔ
ｅｍｓ、　ｖｏｌ　、　　ＣＡＳ　−２６，Ｎｏ。

１２、　　ｐ１０７２　［Ｇｕｌｄｅｄ　−Ｗａｖｅ　
　ＡｃｏｕｓｔｏｏｐｔｉｃＢｒａｇｇ　　Ｍｏｄｕｌ
ａｔｏｒｓ　ｆｏｒ　Ｗｉｄｅ−Ｂａｎｄ　Ｉ　ｎｔｅ
ｇｒａｔｅｄ　　０ｐｔｉｃ　　　Ｃｏｍ５ｕｎｉｃａ
ｔｉｏｎｓ　　ａｎｄ　　Ｓｉｇｎａｌ　　Ｐｒ。

ｃｅｓｓＩｎｇ　］　ｂｙ　　Ｃ，Ｓ、　ＴＳＡ　Ｉに
は、前述のように複数のＩＤＴをスイッチング作動させ
ず、１つのＩＤＴを電極指線幅が連続的に変化しかつ各
電極指が円弧状をなす湾曲指チャープＩＤＴとして構成
し、この１つのＩＤＴによって表面弾性波の周波数およ
び進行方向を広範囲に亘って連続的に変化させるように
した光偏向装置が示されている。このような構成におい
ては、前述のように光ビームの光量が偏向角に応じて変
動してしまうという問題は解消できるが、表面弾性波の
周波数を極めて高く設定しなければならない点はそのま
まであり、それにより前述と全く同様の問題が生じる。

そこで本発明は、以上述べた光ビームの光量変動を招か
ず、また表面弾性波の周波数を著しく高く設定しなくて
も広偏向角範囲が得られる光偏向装置を提供することを
目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の第１の光偏向装置は、前述のように表面弾性波
が伝播可能な材料から形成された光導波路内に導波光を
進行させ、この導波光を表面弾性波によって回折、偏向
させるようにした光偏向装置において、 光導波路内を導波する第１の導波光の光路に交わる方向
に進行して該導波光を回折、偏向させる第１の表面弾性
波を光導波路において発生させる第１の表面弾性波発生
手段と、 同様に光導波路内を導波する第２の導波光の光路に交わ
る方向に進行して該導波光を回折、偏向させる第２の表
面弾性波を光導波路において発生させる第２の表面弾性
波発生手段とを設け、これら第１および第２の表面弾性
波発生手段を、光導波路から出射した第１および第２の
導波光が所定の面上を互いに一線に並んで走査し、かつ
それぞれの走査端が相隣接するように配置したことを特
徴とするものである。

また本発明の第２の光偏向装置は、上記第１の表面弾性
波発生手段および第２の表面弾性波発生手段に加えて、 前記第１の表面弾性波によって回折された前記第１の導
波光の光路に交わる方向に進行して該第１の導波光を、
前記回折による偏向をさらに増幅させる方向に回折、偏
向させる第３の表面弾性波を前記光導波路において発生
させる第３の表面弾性波発生手段と、 前記第２の表面弾性波によって回折された前記第２の導
波光の光路に交わる方向に進行して該第２の導波光を、
前記回折による偏向をさらに増幅させる方向に回折、偏
向させる第４の表面弾性波を前記光導波路において発生
させる第４の表面弾性波発生手段とを設け、 上記第１および第３の表面弾性波発生手段を、第１の表
面弾性波によって回折される前、後の第１の導波光の波
数ベクトルをそれぞれｌｋ　１　＋　［ｋ　２、第３の
表面弾性波によって回折された第１の導波光の波数ベク
トルをに３、第１、第３の表面弾性波の波数ベクトルを
［Ｋ１　、ＩＫ２としたとき、ｋ五　十｜ｋ１　−阪２ ｎｃ２＋ＩＫ２−＋ｔｃ３ なる条件を満たしながらそれぞれ第１、第３の表面弾性
波の周波数および進行方向を連続的に変化させるように
形成し、 また第２および第４の表面弾性波発生手段も、第２の表
面弾性波によって回折される前、後の第２の導波光の波
数ベクトルをそれぞれＩｋ、、Ｉｋ５、第４の表面弾性
波によって回折された第２の導波光の波数ベクトルを｜
ｋ６、第２、第４の表面弾性波の波数ベクトルをＩＫ３
．ＩＫ、としたとき、ｌｋ、＋ｌＫ３璽１）ｃ５ ＋に、　＋ＩＫ、　−ｌｋ６ なる条件を満たしながらそれぞれ第２、第４の表面弾性
波の周波数および進行方向を連続的に変化させるように
形成した上で、 これら第１．２．３および４の表面弾性波発生手段を、
上記光導波路から出射した第１および第２の導波光が所
定の面上を互いに一線に並んで走査し、かつそれぞれの
走査端が相隣接するように配置したことを特徴とするも
のである。

上記のような第１．２．　３および４の表面弾性波発生
手段は、例えば電極指間隔が段階的に変化しかつ各電極
指の向きが段階的に変化する傾斜指チャープ交叉くし形
電極対（Ｔ　ｉ　Ｉｔｅｄ　−Ｆ　ｉｎｇｅｒＣｈｉｒ
ｐｅｄ　　Ｉ　ＤＴ）と、この電極対に周波数が連続的
に変化する交番電圧を印加するドライバーとの組合せ等
によって形成することができる。

（作　　用） 第１の表面弾性波発生手段と第２の表面弾性波発生手段
とが前述のように配置された本発明の第１の光偏向装置
によって光ビームを偏向させると、光導波路から出射し
た２本の光ビームの所定面上（すなわち被走査面上）に
おける軌跡は１本につながったものとなるから、光ビー
ム走査幅については、より広偏向角範囲の光偏向装置に
よって１本の光ビームを走査させるのと同じことになる
。

したがって、第１、第２の表面弾性波それぞれの周波数
帯域をさほど広く設定しなくても、全体として広偏向角
範囲が得られるようになる。

上述のことは、本発明の第２の光偏向装置においても同
様である。そしてさらに、この第２の光偏向装置におい
ては、第１（第２）の表面弾性波によって偏向された第
１（第２）の導波光が第３（第４）の表面弾性波によっ
て再度偏向されて、合成される前の光ビームの偏向角が
拡大されているから、第１の光偏向装置よりもさらに広
い偏向角範囲が得られるようになる。

（実　施　例） 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

第１図は本発明の第１の光偏向装置の一実施例を示すも
のである。この光偏向装置ｌＯは、基板１１上に形成さ
れた光導波路１２と、この光導波路１２上に形成された
光ビーム入射用線状回折格子（Ｌｉｎｅａｒ　Ｇｒａｔ
ｉｎｇ　　Ｃｏｕｐｌｅｒ、以下ＬＧＣと称する）１３
と、光ビーム出射用Ｌ　Ｇ　Ｃ１４と、これらのＬＧＣ
１３，１４の間を進行する導波光ｔ、、　ＳＬ、’の光
路に交わる方向に進行する表面弾性波１５．１Ｇをそれ
ぞれ発生させる第１、第２の傾斜指チャープ交叉くし形
電極対（Ｔｉｌｔｅｄ　−Ｆｉｎｇｅｒ　　Ｃｈｌｒｐ
ｅｄＩ　ｎｔｅｒ　　Ｄ　Ｉｇｉｔａｌ　　Ｔ　ｒａｎ
ｓｄｕｃｅｒ　ｓ以下傾斜指チャープＩＤＴと称する）
　１７．１８と、上記表面弾性波１５．１６を発生させ
るためにこれらの傾斜指チャープＩＤＴ１７．１８にそ
れぞれ高周波の交番電圧を印加する高周波アンプ１９．
１９’　と、上記電圧の周波数を連続的に変化（掃引）
させるスィーパ−２０，２０°　とを有している。

本実施例においては一例として、基板１｜ｋＬｉＮｂ０
．ウェハを用い、このウェハの表面にＴｉ拡散膜を設け
ることにより光導波路１２を形成している。なお基板１
１としてその他サファイア、Ｓｔ等からなる結晶性基板
が用いられてもよい。また光導波路１２も上記のＴｉ拡
散に限らず、基板１１上にその他の材料をスパッタ、蒸
着する等して形成することもできる。なお光導波路につ
いては、例えばティー　タミール（Ｔ、　Ｔａｇｉｒ）
編「インチグレイテッド　オブティクス（Ｉ　ｎｔｅｇ
ｒａｔｅｄ　　０ｐｔ１ｃｓ　）　Ｊ　　（トピックス
　イン　アプライド　フィジックス（Ｔｏｐｉｃｓ　　
Ｉｎ　　Ａｐｐｌｉｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ）第７巻）
スブリンガー　フエアラーグ（Ｓ　ｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖ
ｅｒｌａｇ　）刊（１９７５）　　；西原、春名、栖原
共著「光集積回路」オーム社刊（１９８５）等の成著に
詳細な記述があり、本発明では光導波路１２としてこれ
ら公知の光導波路のいずれをも使用できる。

ただし、この光導波路１２は、上記Ｔｉ拡散膜等、後述
する表面弾性波が伝播可能な材料から形成されなければ
ならない。また光導波路は２層以上の積層構造を有して
いてもよい。

傾斜指チャープＩＤＴ１７．１８は、例えば光導波路１
２の表面にポジ型電子線レジストを塗布し、さらにその
上にＡｕ導電用薄膜を蒸着し、電極パターンを電子線描
画し、Ａｕ薄膜を剥離後視像を行ない、次いでＣ「薄膜
、ＡＩ薄膜を蒸着後、有機溶媒中でリフトオフを行なう
ことによって形成することができる。なお傾斜指チャー
プＩＤＴ１７．１８は、基板Ｕや光導波路１２が圧電性
を有する材料からなる場合には、直接光導波路１２内あ
るいは基板１１上に設置しても表面弾性波１５．１Ｂを
発生させることができるが、そうでない場合には基板１
１あるいは光導波路１２の一部に例えばＺｎＯ等からな
る圧電性薄膜を蒸着、スパッタ等によって形成し、そこ
にＩＤＴ１７．１８を設置すればよい。

偏向される光ビームＬ、　Ｌ’　は、例えば半導体レー
ザ等の光源２１および２１’から、ＬＧＣ１３に向けて
射出される。これらの光ビームＬ、Ｌ’（平行ビーム）
は、ＬＧＣ１３によって光導波路１２内に取り込まれ、
それぞれ該光導波路１２内を導波する。

なお光ビームＬ、Ｌ’が発散ビームである場合は、Ｌ　
Ｇ　Ｃ１３の代わりに集光性回折格子（Ｆ　ｏｃｕｓｔ
ｉｇＧ　ｒａｔｉｎｇ　　Ｃｏｕｐｌｅｒ　：　Ｆ　Ｇ
　Ｃ）を用い、このＦＣＣによって発散ビームを平行ビ
ーム化して光導波路１２内に取り込むことができる。光
導波路１２内を導波する第１の導波光Ｌ１は、第１の傾
斜指チャープＩＤＴ１７から発せられた第１の表面弾性
波１５との音響光学相互作用により、図示のように回折
（Ｂ　ｒａｇｇ回折）する。そして前述のように、第１
の傾斜指チャープＩＤＴ１７に印加される交番電圧の周
波数が連続的に変化するので、第１の表面弾性波１５の
周波数が連続的に変化する。前述の第（１）式から明ら
かなように、表面弾性波１５によって回折した導波光Ｌ
２の偏向角は表面弾性波１５の周波数にほぼ比例するの
で、上記のように表面弾性波１５の周波数が変化するこ
とにより、導波光Ｌ２は矢印Ａで示すように連続的に偏
向する。この導波光Ｌ２はＬ　Ｇ　Ｃ１４によって光導
波路１２外に出射せしめられる。こうして光導波路１２
外に出射した光ビームＬ４は、被走査面３０上を１次元
的に走査する。

光導波路１２内を導波する第２の導波光Ｌｌ°　も、第
２の傾斜指チャープＩＤＴ１８から発せられた第２の表
面弾性波１６との音響光学相互作用により、図示のよう
に回折（Ｂ　ｒａｇｇ回折）する。そして、第２の傾斜
指チャープＩＤ″Ｆ１８に印加される交番電圧の周波数
が、第１の傾斜指チャープＩＤＴ１７におけるのと同様
に掃引されるので、回折した導波光Ｌ２゛は矢印Ｂで示
すように連続的に偏向する。この導波光ｔ、％　　もＬ
　Ｇ　Ｃ１４によって光導波路１２外に出射せしめられ
る。こうして光導波路１２外に出射した光ビームＬ４°
は、被走査面８０上を１次元的に走査する。

ここで本発明の特徴として、第１、第２の傾斜指チャー
プＩＤＴ１７．１８は、光導波路１２外に出射した光ビ
ームＬＡ　、Ｌ４　’が、第２図に詳しく示すように被
走査面３０上で互いに一線に並び、しかも各ビームＬ、
　、Ｌ、°の走査始端Ｌｓ　ｓ　Ｌｓ　’が相隣接する
状態に配置されている。したがって被走査面３０上にお
いては、光ビームＬ、とＬ　、　１とによって１本の主
走査ラインが形成される。例えば導波光Ｌ２とＬ２１の
偏向角範囲が同一に設定されている場合は、第１の表面
弾性波１５あるいは第２の表面弾性波１６のみで光偏向
を行なう場合に比べて、２倍の走査幅を得ることができ
る。つまり１つの傾斜指チャープＩＤＴＬ７あるいは１
８のみを備える光偏向装置に比べれば、あたかも２倍の
偏向角範囲を有するような光偏向装置が実現されること
になる。

以上説明した実施例においては、被走査面３０上で光ビ
ームＬ、　、ｔ、、°の走査始端Ｌ　ｓ　ＳＬ　ｓ　’
が相隣接するようにしているが、Ｉ　ＤＴ１７．１８の
配置およびそれらに印加させる交番電圧周波数の掃引の
仕方次第で、第３図に示すように光ビームＬ４、Ｌ１′
の走査終端を相隣接させたり、あるいは第４図に示すよ
うに光ビームＬＡ、Ｌ４°の一方の走査始端と他方の走
査終端とを相隣接させることも可能である。

また光ビームＬ、　、Ｌ、’　の偏向のタイミングは、
相隣接する走査端が時間的にも相前後して被走査面３０
上に存在するように設定してもよいし、あるいはそのよ
うにならないように設定しても構わない。すなわち例え
ば第４図に示した例で説明すれば、光ビームＬ４の走査
始端が光ビームＬ４゜の走査終端と時間的に連続して被
走査面３０上にあるように両ビームＬ、　、Ｌ、’　の
偏向タイミングを設定すれば、あたかも１本の光ビーム
が被走査面３０上を走査しているような状態となるが、
その他例えば、両ビームＬＡ、Ｌ４′の走査開始タイミ
ングが一致するように偏向タイミングを設定してもよい
。

次に第５図を参照して、本発明の第２の光偏向装置の実
施例について説明する。なおこの第５図において、前記
第１図中の要素と同等の要素には同番号を付し、それら
についての説明は特に必要の無い限り省略する。この光
偏向装置５０においては、第１の傾斜指チャープＩＤＴ
ｉ７に隣接して第３の傾斜指チャープＩＤＴ２７が、ま
た第２の傾斜指チャープＩＤＴ１８に隣接して第４の傾
斜指チャープＩＤ７２８が設けられている。

前述したように第１の表面弾性波１５によって回折、偏
向した導波光Ｌ２は、第３の傾斜指チャープＩＤＴ２７
から発せられた第３の表面弾性波２５との音響光学相互
作用により、上記偏向をさらに増幅させる方向に回折す
る。第３の傾斜指チャープＩＤＴ２７に印加される交番
電圧の周波数は、第１の傾斜指チャープＩＤＴ１７にお
けるのと同様に掃引され、したがって第３の表面弾性波
２５も第１の表面弾性波１５と同様に周波数が連続的に
変化するので、第３の表面弾性波２５を通過した後の導
波光Ｌ３は、矢印Ｃて示すように連続的に偏向する。

一方第２の表面弾性波１６によって回折、偏向した導波
光Ｌ２゛は、第４の傾斜指チャープＩＤＴ２８から発せ
られた第４の表面弾性波２Ｂとの音響光学相互作用によ
り、上記偏向をさらに増幅させる方向に回折する。第４
の傾斜指チャープＩＤ７２８に印加される交番電圧の周
波数は、第２の傾斜指チャープＩＤＴＬｇにおけるのと
同様に掃引され、したがって第４の表面弾性波２６も第
２の表面弾性波１６と同様に周波数が連続的に変化する
ので、第４の表面弾性波２Ｂを通過した後の導波光し３
′は、矢印りで示すように連続的に偏向する。こうして
偏向した導波光Ｌ３およびり、ｌ　は、ＬＧＣ１４によ
って光導波路１２外に出射せしめられる。光導波路１２
外に出射した光ビームＬ、　、Ｌ、’　は、被走査面３
０上を１次元的に走査する。

本装置において第１．２．３および４の傾斜指チャープ
ＩＤＴ１７．１８．２７および２８は、光導波路１２外
に出射した光ビームＬＡ　、Ｌ４　’が、被走査面３０
上で互いに一線に並び、しかも各ビームＬ４、Ｌ、ｌ　
の走査始端ＬｓＳＬｓ’が相隣接する状態に配置されて
いる。したがって被走査面３０上においては、光ビーム
Ｌ４とＬ　、　ｌ　　とによって１本の主走査ラインが
形成される。

次に、光導波路１２から出射する光ビームＬ１、Ｌ４′
の偏向角範囲（すなわち導波光Ｌ３　、Ｌ３゜の偏向角
範囲）Δδ、△δ゛について、第６図を参照して説明す
る。なお本例では、第１および第３の傾斜指チャープＩ
ＤＴ１７．２７に対して、第２および第４の傾斜指チャ
〜ブＩ　ＤＴｌｇ、２８は互いに同じ構成とされ（配置
は左右対称）、それぞれへの電圧印加も互いに同様にな
されるので、以下の説明は光ビームＬ４の偏向角範囲Δ
δについて行なう。第６図は、第１の傾斜指チャープＩ
ＤＴ１７および第３の傾斜指チャープＩＤＴ２７の詳細
な形状と配置状態を示している。図示されるように第１
の傾斜指チャープＩＤＴ１７および第３の傾斜指チャー
プＩＤＴ２７はそれぞれ、電極指の間隔が変化率一定で
段階的に変化するとともに、各電極指の向きも変化率一
定で段階的に変化するように形成されている。第１の傾
斜指チャープＩＤＴ１７および第３の傾斜指チャープＩ
ＤＴ２７とも電極指の間隔が狭い方が（図中上端部）が
導波光側に位置するように配置され、前述のように印加
電圧の周波数が掃引されることにより、それぞれこの上
端部が最大周波数ｆ　ｚ　−２Ｇ　Ｈｚ　ｓそして下端
部が最小周波数ｆｌ−ＩＧＨ２の表面弾性波１５．２５
を発生するようになっている。そして第１の傾斜指チャ
ープＩＤＴ１７は、上端部と下端部の電極指が互いに３
＠傾いた形状とされ、導波光Ｌ１の進行方向に対して上
端部の電極指が６°の角度をなし、下端部の電極指が３
″の角度をなすように配置されている。一方策３の傾斜
指チャープＩＤＴ２７は、上端部と下端部の電極指が互
いに９＠傾いた形状とされ、導波光Ｌ１の進行方向に対
して上端部の電極指が１８°の角度をなし、下端部の電
極指が９°の角度をなすように配置されている。なお、
両傾斜指チャープＩ　ＤＴ１？、２７のアース電極は互
いに一体化されてもよい。また以上述べたような傾斜指
チャープＩＤＴについては、例えば前述のＣ，Ｓ、ＴＳ
ＡＩによる文献において詳しい説明がなされている。

第１の傾斜指チャープＩＤＴ１７、第３の傾斜指チャー
プＩＤＴ２７からそれぞれ２ＧＨｚの表面弾性波１５．
２５が発せられたときの光ビームの回折状態は第６図の
■で示す状態となる。つまりこの場合は、２ＧＨｚの表
面弾性波１５に対して導波光Ｌ１が入射角６＠で入射し
、この角度はブラッグ条件を満足している。すなわち導
波光Ｌｌ、回折後の導波光し２の波数ベクトルをそれぞ
れに１．｜ｋ２、表面弾性波１５の波数ベクトルをｌＫ
ｔとすると、第７図（１）に示すように Ｉｋｌ　＋ｌＫ！−｜ｋ２ となっている。つまり回折された導波光Ｌ２の進行方向
は、ベクトルｌｋ２の向きとなる（偏向角δ−２θ−１
２＠）。またこのとき、２ＧＨｚの表面弾性波２５は第
３の傾斜指チャープＩＤＴ２７の第６図中上端部の電極
指（第１の傾斜指チャープＩＤＴ１７の上端部と１２″
の角度をなす）によって励振され該電極指と直角な向き
に進行するから、この表面弾性波２５に対する導波光Ｌ
２の入射角も６゜となり、そして表面弾性波２５は表面
弾性波１５と同波長であるから、ブラッグ条件を満足す
る。すなわち表面弾性波２５による回折後の導波光Ｌ３
の波数ベクトルをに３、表面弾性波２５の波数ベクトル
をＩＫ２とすると、第７図（１）に示すようにに２　＋
ＩＫ、、　ｍ１ｋ３ となっている。

上記の状態から表面弾性波１５．２５の周波数がＩＧＨ
ｚまで次第に下げられる。表面弾性波１５．２５の各波
数ベクトルＩＫ！、［Ｋ２の大きさＩＩＫＩＩ、１｜ｋ
２１は、その波長を八とすると２π／Ａであるから、結
局表面弾性波１５．２５の周波数に比例する。したがっ
て、表面弾性波１５．２５の周波数がＩＧＨｚのとき、
表面弾性波１５．２５の波数ベクトルＩＫｔ、ＩＫ２の
大きさは、周波数が２ＧＨｚのときの１／２となる。ま
たこの場合の表面弾性波１５、表面弾性波２５の進行方
向つまり波数ベクトルＩＫＫ、ｌＫ２の向きは、ＩＧＨ
ｚの表面弾性波１５．２５を励振する第１の傾斜指チャ
ープＩＤＴ１７、第３の傾斜指チャープＩＤＴ２７の電
極指部分が前述のように２ＧＨｚの表面弾性波１５．２
５を励振する電極指部分に対してそれぞれ３″、９＠傾
いているから、２ＧＨｚの表面弾性波１５．２５の波数
ベクトルＩＫ１、ＩＫ２の向きから各々３＠、９″変化
する。また、第７図（１）においてａシｂであるから結
局、表面弾性波１５．２５の周波数がＩＧＨｚ場合の波
数ベクトルＩＫ、　、ＩＫ２は、第７図（２に示すもの
となる。

以上説明した通り、表面弾性波１５．２５の周波数がＩ
ＧＨｚである場合も、前述の ｋｌ　＋｜ｋ１−に２ ｜ｋ２＋ＩＫ２　　日ｌｋ３ の関係が成立している。

そして波数ベクトルに１の大きさ１ｌｋｌ＋は、導波光
Ｌ１の波長をλとするとｎ・２π／λ（ｎ　　　　　“
は屈折率）で、この波長は導波光Ｌ２、Ｌ３についても
同じであるから、結局常に １１ｋｘ　　Ｉ　−１１ｋｚ　　ｌ■｜ｋ３１であり、
−刃表面弾性波１５の波数ベクトルＩＫ１はその波長を
Ａとすると２π／Ａで、この波長は常に表面弾性波２５
の波長と等しいから ＩＩＫｔ　　ｌ　−１｜ｋ２　１ である。また波数ベクトルＩＫ１、ＩＫ２の向きは、先
に説明したように表面弾性波１５．２５の周波数が２Ｇ
ＨｚからＩＧＨｚに変化する際に、それぞれ固有の一定
変化率で変化する。したがって、表面弾性波１５．２５
の周波数が上記のように２ＧＨｚからＩＧＨｚに変化す
る間、常に前述の ＩＪ　＋［Ｋ、　−｜ｋ２ に２＋ｌＫ２膚｜ｋ３ の関係が成り立ち、導波光し１と表面弾性波１５とのブ
ラッグ条件、導波光Ｌ２と表面弾性波２５とのブラッグ
条件が常に満たされる。

以上の説明から明らかなように、表面弾性波■５．２５
の周波数が２ＧＨｚ、ＩＧＨｚのとき、２回回折した導
波光Ｌ３の進行方向はそれぞれ第７図（１）のベクトル
Ｉｋ３、第７図（２）のベクトルＩｋ３の向き（第６図
に■、■゛で示す向き）であり、その差は２４−１２−
１２°である。つまり本装置においては、△δ−１２’
の広偏向角範囲が得られる。ちなみに、周波数が１．０
Ｈｚから２ＧＨｚまで変化する（２次回折光の影響を受
けないように周波数帯域を１オクターブとする）１つの
表面弾性波のみで光ビーム偏向を行なう場合には、偏向
角範囲は上記値の１／２の６°となる。

前述の通り本例では、第１および第３の傾斜指チャープ
ＩＤＴ１７．２７に対して、第２および第４の傾斜指チ
ャープＩＤＴ１ｇ、２８は互いに同じ構成とされ（配置
は左右対称）、それぞれへの電圧印加も互いに同様にな
されるので、第２の表面弾性波１Ｇによって回折される
前の第２の導波光し１゜の波数ベクトルを｜ｋ４、第２
の表面弾性波１６によって回折された後の第２の導波光
Ｌ　２Ｔ　の波数ベクトルを｜ｋ５、第４の表面弾性波
２６によ弓て回折された第２の導波光し３゛の波数ベク
トルをに６、第２、第４の表面弾性波１６．２６の波数
ベクトルをＩＫ３　、　ＩＫａ　とすると、 ｜ｋ、＋１Ｋ３−ｌｋ。

ｋ、　＋ＩＫ、　−｜ｋ６ なる関係が常に満たされ、導波光Ｌ３′の偏向角範囲△
δ°は、導波光Ｌ３の偏向角範囲△δと等しく１２°と
なる。

被走査面３０上のビーム走査幅は、偏向角範囲△δで偏
向される光ビームＬ４による走査幅と、偏向角範囲△δ
′で偏向される光ビームＬ４°による走査幅とを合わせ
たものとなり、そして上記の通り本例においてはΔδ°
　−△δであるから、１つの表面弾性波のみで光偏向を
行なう場合に比べて、４倍の走査幅を得ることができる
。

なお表面弾性波１５．２５の周波数をＩＧＨｚよりもさ
らに低くすれば、導波光Ｌ３は第７図（２）に■′で示
した位置よりもさらに大きく偏向する。しかしこの位置
には、上記周波数が２ＧＨｚのとき僅かであるが１回回
折の導波光Ｌ２が出射するので、本実施例におけるよう
に第７図（２）の■〜■゛の範囲を光ビーム偏向範囲と
して利用するのが好ましい。

次に、以上述べた光偏向装置５０においてなされうる構
成の変更について説明する。なお以下の説明は、第１お
よび第３の傾斜指チャープＩＤＴ１７．２７側を例に挙
げて行なうが、同様の変更は当然ながら第２および第４
の傾斜指チャープＩＤ７１ｇ、２８側においてもなされ
うるちのである。まず以上の実施例では、表面弾性波１
５．２５の周波数を２ＧＨｚからＩＧＨｚに連続的に変
化させるようにしているが、この反対にＩＧＨｚから２
ＧＨｚまで変化させるようにしてもよい。この場合は光
ビームＬ４の偏向の方向が逆になるだけである。また上
記周波数を２→１→２→ＩＧＨｚとなるように変化させ
れば、光ビームＬ４が往復で偏向するようになり、光ビ
ームの往復走査が可能となる。

また以上説明の実施例では、周波数２ＧＨｚの表面弾性
波１５に対する導波光Ｌ１の入射角（つまり第１の傾斜
指チャープＩＤＴ１７の２ＧＨｚを励振する電極指と導
波光Ｌ１の進行方向がなす角度）を６＠とじ、第１の傾
斜指チャープＩＤＴ１７のＩＧＨｚを励振する電極指が
上記導波光Ｌ１の進行方向となす角を３°、一方策３の
傾斜指チャープＩＤＴ２７の２ＧＨｚ、ＩＧＨｚを励振
する電極指が上記進行方向となす角をそれぞれ１８＠、
９″としているが、一般に表面弾性波１５．２５の最小
、最大周波数をｆｘ　Ｓｆｚ　　（ｆｚ　−２ｆｌ　）
とする場合には、上記の例において６°、３°、■８°
、９０と設定された各角度を各々θ、θ／２．３θ、３
θ／２とすれば、いかなる場合も常に前述のブラッグ条
件を満足させることが可能となる。このことは、第７図
（１）、（２）を参照すれば自明であろう。

なお傾斜指チャープＩＤＴ１７．２７の形状を上記のθ
で規定される形状とする場合においても、表面弾性波１
５．２５の最小、最大周波数ｆ１、ｒ２をｆ’２−２ｆ
’ｌ　となるように設定することは必ずしも必要ではな
く、例えば最大周波数ｒ２を２ｆ。

なる値よりもやや小さめに設定しても構わない。

しかし上記のような形状に傾斜指チャープＩＤＴ１７．
２７を形成する以上はこの夏ＤＴ形状を最大限活かして
、最小周波数ｆ’２、ｆ１のとき発生する２次回折光が
偏向角範囲に入り込まないで最大偏向角範囲が得られる
ようになるｆｌからｆｌ−”２ｆ２、ｆ１の間で表面弾
性波周波数を変化させるのが好ましい。

さらに本発明においては、表面弾性波１５．２５の最小
、最大周波数ｆｌ、ｆｌをｆｌ−２ｆ１となるように設
定し、また表面弾性波１５．２５の周波数を常に互いが
等しくなるように変化させることは必ずしも必要ではな
く、表面弾性波１５．２５の周波数および進行方向を個
別に変化させても、第１、第３の傾斜指チャープＩ　Ｄ
Ｔ１７．２７の形状および配置状態によって前述の ｋｌ　＋ＩＫ１−に２ ｋｚ　＋［Ｋ２　ｍｋ３ の関係を満たすことが可能である。

しかし、上記実施例におけるように、表面弾性波１５．
２５の周波数を同じように変化させれば、２つの傾斜指
チャープＩＤＴを共通のドライバーで駆動可能となり、
高価なドライバが１つで済むので好都合である。

また本発明装置においては、以上説明した傾斜指チャー
プＩＤＴ１７．１Ｂ、２７．２８に代えて、電極指間隔
が段階的に変化しかつ各電極指が円弧状をなすいわゆる
湾曲指チャープＩＤＴを使用することもできる。第８図
はこの湾曲指チャープＩＤＴの配置例を示している。こ
の例においては第１の湾曲指チャープＩＤＴｌ１７も、
第３の湾曲指チャープＩＤＴ１２７も図中右端の電極指
部分が最大周波数ｒ２の表面弾性波１５．２５を発生し
、左端の電極指部分が最小周波数ｒ１の表面弾性波１５
．２５（図中破線で示す）を発生するように構成されて
いる。この場合もｆｌ−２１’、とするのであれば、最
大周波数「２の第１の表面弾性波１５に対する導波光り
、の入射角をθとして、第１の湾曲指チャープＩＤＴ１
１７の左端の電極指部分が上記導波光し１の進行方向に
対してθ／２の角度をなし、−方策３の湾曲指チャープ
ＩＤＴ１２７の右端、左端の電極指部分が上記導波光Ｌ
１の進行方向に対してそれぞれ３θ、３θ／２の角度を
なすように両Ｉ　ＤＴｌ１７．１２７を作成、配置すれ
ばよい。また、第２、第４の湾曲指チャープＩ　ＤＴ１
１８．１２ｇは、上記Ｉ　ＤＴ１１７．１２７と同様に
形成すればよい。

さらに、光ビームを光導波路１２内に入射させ、またそ
こから外部に出射させるためには、前述のＬ　Ｇ　Ｃ１
３，１４の他、カプラープリズム等を用いてもよいし、
あるいは光導波路１２の端面から直接光ビームを入射、
出射させるようにしてもよい。また光ビームＬ、Ｌ’が
発散ビームである場合にそれを平行ビーム化したり、光
導波路１２から出射する光ビームを集束させるためには
、導波路レンズや通常の外部レンズを用いることもでき
る。

また光導波路１２を前述のＴＩ拡散ＬｉＮｂＯ３に代え
てＺｎＯからなる光導波路にした場合には、−例として
表面弾性波１５．２５の最大、最小周波数を１．０ＧＨ
ｚ　％　０．５ＧＨｚすると、Δδ−８＠程度の偏向角
範囲が得られる。

また本発明においては、光導波路において３本以上の導
波光を導波させ、これらの導波光をそれぞれ表面弾性波
によって回折、偏向させ、回折して光導波路から出射し
た３本以上の光ビームが所定の面上を互いに一線に並ん
で走査し、かつそれぞれの走査端が相隣接するように構
成してもよい。

この装置においても、隣り合う２本の導波光をそれぞれ
回折、偏向させる手段は、以上述べた通りに構成される
のであるから、このような光偏向装置も本発明の装置に
含まれるものとする。

また本発明の第２の光偏向装置においては、１本の導波
光を偏向するために光導波路に３つ以上の表面弾性波を
伝播させ、これらの表面弾性波によって１本の導波光を
３回置上回折、偏向させるようにしてもよい。この装置
においても、隣り合う２つの表面弾性波により以上述べ
た通りの作用効果が得られる訳であるから、このような
装置も本発明の第２の光偏向装置に含まれるものとする
。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の光偏向装置においては
、表面弾性波によって偏向させた２本の光ビームを被走
査面上で合成させることにより、さらに本発明の第２の
光偏向装置にあっては上記のことに加えてさらに、表面
弾性波によって一度偏向させた光ビームをさらに別の表
面弾性波によって偏向させて広偏向角範囲を得るように
しているので、複数のＩＤＴをスイッチング作動させる
場合のように偏向された光ビームの光量が偏向角に応じ
て変動してしまうことがない。したがって本発明装置に
よれば精密な光ビーム走査記録あるいは読取りが可能と
なり、また上記のようにして極めて広い偏向角範囲が得
られるから、光偏向装置から被走査面までの距離を短く
して、光走査記録装置や読取装置の小型化を達成するこ
とができる。

そして本発明装置においては、個々の表面弾性波の周波
数を著しく高く設定しなくても上述のように広偏向角範
囲が得られるようになっているから、表面弾性波発生手
段としてＩＤＴを用いる場合にはその線幅を極端に小さ
く設定する必要がなく、このＩＤＴを現在確立されてい
る技術によって容品に製造可能となる。また上記の通り
であるから、ＩＤＴに印加する交番電圧の周波数も著し
く高く設定する必要がなくなり、したがってＩＤＴのド
ライバーが容易かつ安価に形成可能となる。

さらに本発明装置においては、所定面上で合成させる２
本の光ビームを、共通の光導波路内において導波させて
偏向するようにしているので、２本の光ビームの走査位
置調整が、高精度かつ容易に行なわれつる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の光偏向装置の一実施例を示す概
略斜視図、 第２．３および４図は、本発明装置における２本の光ビ
ームの偏向方向の例を示す説明図、第５図は本発明の第
２の光偏向装置の一実施例を示す概略平面図、 第６図は第５図の光偏向装置の一部を拡大して示す平面
図、 第７図は本発明の第２の光偏向装置における光ビーム偏
向の仕組みを説明する説明図、第８図は本発明において
用いられる表面弾性波発生手段の他の例を示す平面図で
ある。 １０、５０・・・光偏向装置　　　　　１１・・・基　
　板１２・・・光導波路 １３・・・光ビーム入射用ＬＧＣ １４・・・光ビーム出射用ＬＧＣ １５・・・第１の表面弾性波　　１６・・・第２の表面
弾性波１７・・・第１の傾斜指チャープＩＤＴ１８・・
・第２の傾斜指チャープＩＤＴ１９．１９°・・・高周
波アンプ ２０．２０゛　・・・スィーパ−２１，２１″・・・光
　　源２５・・・第３の表面弾性波　　２Ｂ・・・第４
の表面弾性波２７・・・第３の傾斜指チャープＩＤＴ２
８・・・第４の傾斜指チャープＩＤＴ３０・・・被走査
面 １１７・・・第１の湾曲指チャープＩＤＴ１１ｇ・・・
第２の湾曲指チャープＩＤＴ１２７・・・第３の湾曲指
チャープＩＤＴ１２８・・・第４の湾曲指チャープＩＤ
ＴＬ工・・・第１の表面弾性波に入射する前の導波光Ｌ
２・・・第１の表面弾性波を通過した導波光Ｌ３・・・
第３の表面弾性波を通過した導波光し１′・・・第２の
表面弾性波に入射する前の導波光Ｌ２１　・・・第２の
表面弾性波を通過した導波光Ｌ３°・・・第４の表面弾
性波を通過した導波光Ｌｓ　、　Ｌｓ　’　・・・光ビ
ームの走査始端＋に！・・・導波光Ｌ１の波数ベクトル
に２・・・導波光Ｌ２の波数ベクトル に３・・・導波光Ｌ３の波数ベクトル ［Ｋ、・・・第１の表面弾性波の波数ベクトル｜ｋ２・
・・第３の表面弾性波の波数ベクトル第２図 第３図 第４図 第６図 第７図 （１）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　（２ン第８図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面弾性波が伝播可能な材料から形成された光導
   波路と、 この光導波路内を進行する第１の導波光の光路に交わる
   方向に進行して該導波光を回折、偏向させる第１の表面
   弾性波を前記光導波路において発生させる第１の表面弾
   性波発生手段と、 前記光導波路内を進行する第２の導波光の光路に交わる
   方向に進行して該導波光を回折、偏向させる第２の表面
   弾性波を前記光導波路において発生させる第２の表面弾
   性波発生手段とを有し、これら第１および第２の表面弾
   性波発生手段が、前記光導波路から出射した第１および
   第２の導波光が所定の面上を互いに一線に並んで走査し
   、かつそれぞれの走査端が相隣接するように配置されて
   いることを特徴とする光偏向装置。
2. （２）前記第１、第２の表面弾性波発生手段がそれぞれ
   、電極指間隔が段階的に変化しかつ各電極指の向きが段
   階的に変化する傾斜指チャープ交叉くし形電極対と、該
   電極対に周波数が連続的に変化する交番電圧を印加する
   ドライバーとからなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の光偏向装置。
3. （３）前記第１、第２の表面弾性波発生手段がそれぞれ
   、電極指間隔が段階的に変化しかつ各電極指が円弧状を
   なす湾曲指チャープ交叉くし形電極対と、該電極対に周
   波数が連続的に変化する交番電圧を印加するドライバー
   とからなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の光偏向装置。
4. （４）表面弾性波が伝播可能な材料から形成された光導
   波路と、 この光導波路内を進行する第１の導波光の光路に交わる
   方向に進行して該導波光を回折、偏向させる第１の表面
   弾性波を前記光導波路において発生させる第１の表面弾
   性波発生手段と、 前記光導波路内を進行する第２の導波光の光路に交わる
   方向に進行して該導波光を回折、偏向させる第２の表面
   弾性波を前記光導波路において発生させる第２の表面弾
   性波発生手段と、 前記第１の表面弾性波によって回折された前記第１の導
   波光の光路に交わる方向に進行して該第１の導波光を、
   前記回折による偏向をさらに増幅させる方向に回折、偏
   向させる第３の表面弾性波を前記光導波路において発生
   させる第３の表面弾性波発生手段と、 前記第２の表面弾性波によって回折された前記第２の導
   波光の光路に交わる方向に進行して該第２の導波光を、
   前記回折による偏向をさらに増幅させる方向に回折、偏
   向させる第４の表面弾性波を前記光導波路において発生
   させる第４の表面弾性波発生手段とを有し、 前記第１および第３の表面弾性波発生手段が、前記第１
   の表面弾性波によって回折される前、後の第１の導波光
   の波数ベクトルをそれぞれ｜ｋ＿１、｜ｋ＿２、第３の
   表面弾性波によって回折された第１の導波光の波数ベク
   トルを｜ｋ＿３、第１、第３の表面弾性波の波数ベクト
   ルを｜Ｋ＿１、｜Ｋ＿２としたとき、｜ｋ＿１＋｜Ｋ＿
   １＝｜ｋ＿２ ｜ｋ＿２＋｜Ｋ＿２＝｜ｋ＿３ なる条件を満たしながらそれぞれ第１、第３の表面弾性
   波の周波数および進行方向を連続的に変化させるように
   形成され、 前記第２および第４の表面弾性波発生手段が、前記第２
   の表面弾性波によって回折される前、後の第２の導波光
   の波数ベクトルをそれぞれに｜ｋ＿４、｜ｋ＿５、第４
   の表面弾性波によって回折された第２の導波光の波数ベ
   クトルを｜ｋ＿６、第２、第４の表面弾性波の波数ベク
   トルを｜Ｋ＿３、｜Ｋ＿４としたとき、｜ｋ＿４＋｜Ｋ
   ＿３＝｜ｋ＿５ ｜ｋ＿５＋｜Ｋ＿４＝｜ｋ＿６ なる条件を満たしながらそれぞれ第２、第４の表面弾性
   波の周波数および進行方向を連続的に変化させるように
   形成され、 これら第１、２、３および４の表面弾性波発生手段が、
   前記光導波路から出射した第１および第２の導波光が所
   定の面上を互いに一線に並んで走査し、かつそれぞれの
   走査端が相隣接するように配置されていることを特徴と
   する光偏向装置。
5. （５）前記第１、２、３および４の表面弾性波発生手段
   がそれぞれ、電極指間隔が段階的に変化しかつ各電極指
   の向きが段階的に変化する傾斜指チャープ交叉くし形電
   極対と、該電極対に周波数が連続的に変化する交番電圧
   を印加するドライバーとからなることを特徴とする特許
   請求の範囲第４項記載の光偏向装置。
6. （６）前記第１、２、３および４の表面弾性波発生手段
   がそれぞれ、電極指間隔が段階的に変化しかつ各電極指
   が円弧状をなす湾曲指チャープ交叉くし形電極対と、該
   電極対に周波数が連続的に変化する交番電圧を印加する
   ドライバーとからなることを特徴とする特許請求の範囲
   第４項記載の光偏向装置。
7. （７）第ｍと第（ｍ＋２）の表面弾性波発生手段［ｍ＝
   １および／または２］がともに、周波数ｆ＿１〜ｆ＿２
   （ｆ＿２≒２ｆ＿１）の間で互いに同じ値をとりながら
   周波数が変化する表面弾性波を発生するように構成され
   、 周波数ｆ＿２の第ｍの表面弾性波に入射する第ｍの導波
   光Ｌ＿１の入射角をθとすると、第ｍの表面弾性波発生
   手段を構成する前記チャープ交叉くし形電極対が、周波
   数ｆ＿１の表面弾性波を発生する部分の電極指が前記導
   波光Ｌ＿１の進行方向に対してθ／２の角度をなし、 第（ｍ＋２）の表面弾性波発生手段を構成する前記チャ
   ープ交叉くし形電極対が、周波数ｆ＿２、ｆ＿１の表面
   弾性波を発生する部分の電極指がそれぞれ前記導波光Ｌ
   ＿１の進行方向に対して３θ、３θ／２の角度をなすよ
   うに形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項または第６項記載の光偏向装置。
8. （８）前記第ｍと第（ｍ＋２）の表面弾性波発生手段を
   構成する各チャープ交叉くし形電極対が、共通のドライ
   バーによって駆動されることを特徴とする特許請求の範
   囲第７項記載の光偏向装置。