JPH01500462A - 空間光変調器 - 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】 空間光度：Ｉ器 技術分野 本発明は空間光変調器の改良に関する。このような変調器は、その各々が入射光 を修正して振幅、偏光もしくは位相の全体空間変調を行う個々の変調素子のアレ イを具備している。このようなデバイスは、例えば、画像処理、光信号処理、光 学データ記憶のための頁構成及びチップ間の電気的相互接続に応用される。

背景技術 これまでに考えられた空間光変調器の中では液晶光バルブ型が最も将来性がある ように思える。このようなデバイスでは、２つの電極被覆基板間に液晶材層が保 持されている。１つの電極被覆は各々が液晶媒体セルに対応する個々にアドレス 可能な電極素子アレイを提供するようにパターン化されている。１つの一般的な 構成において、液晶材はネマチック型であり分子は捻れた形態に揃えられており 従って、各セルはシート偏光子と組み合せた時に捻れネマチック（シャット−ヘ ルツリッチ）光バルブとして挙動する。しかしながら、印加電圧に対する液晶媒 体の応動が比較的遅いため、これらのデバイスの有用な応用が制約される。最大 数ＨＨｚまでの変調帯域幅しか記録されていない。

発明の開示 本発明は空間光度ＩＩ器の別の構成、特に高速応動が可能で広範な変調帯域幅が 得られる構成を提供しようとするものである。

このようにして、本発明に従って、その−面に並列対電極素子アレイを有し、且 つ他面には第１の光反射手段を有する電気光学固体材のシート層と、各々が前記 対応する素子電極対に揃えて接続されている個々のドライバ回路の集積回路アレ イと、各アレイ素子に偏光を指向するようにシート層に対して配置されたインタ ーフェイス手段、 とを具備する空間光変調器が提供される。

固体材としては、電気光学セラミック材を採用すると便利である。鉛ドープラン タンジルコネートチタネート（ＰＬＺＴ）セラミック材が特に好ましく、これら は容易に手に入れることができ、比較的廉価で調整が容易である。これらの材料 は格別に高い電気光学係数を示しく二次効果）、従って効率的な変調媒体の提供 が約束される。

シート層の一面における前記対電極をその上に堆積させることができる。

また、効率を高めるために、これらの電極をこの一面内に埋設して、電圧印加時 に電界をより有効に屑限■つ集中させることができる。

好ましくは、シート層及び集積回路アレイは共に剛性で自己支持され、次にアレ イ回路と７レイ素子が揃えられ、はんだ隆起の整合アレイにより相互接続される 。

便宜上、光インターフエイス手段はマイクロレンズアレイを具備することができ る。これも同様にして、さらにはんだ隆起の整合アレイによりアレイ素子と揃え ることができる。また、光インターフエイス手段は光フアイバアレイにより提供 することができる。

高速応動という、本発明の主な利点は電気光学個体材の使用に内在する。本発明 及び実施例のこの利点及びその他の利点は後記する説明から明らかとなる。

図面の簡単な説明 本朝ｍ＊の添付図面において、 第１図は本発明に従って構成された空間光変調器の分解斜視図、 第２図は第１図の断面１−１に沿った電気光学変調素子の断面図、 第３図はその変形を前図に示す、電気光学変調素子の断面図、 第４聞は偏光選択ビームスプリッタと共に、第１図に示す変調器を組み入れた変 調器システムの略図である。

実施例の説明 本発明を良く理解するために、次にその実流例について説明を行い添付図面を参 照する。以下の説明は単なる例に過ぎない。

第１図を参照として空間光変調器１を示し、これは電子集積回路構造３、電気光 学変調器アレイ５及び、ここでは、光焦点合せ手段、例えば、ソーダライムガラ ス内の銀イオン交換により形成されるマイクロレンズアレイである光インターフ ェイス７を具備している。デバイスの機能はアレイの多くの同じセル素子の１つ 、すなわち電子集積回路構造３からの１つのドライブ回路１３、変調器アレイ５ からの１つの変調器素子１５及び１つのレンズ１７を参照として説明することが できる。

最初に、電気光学変調器素子１５（第２図）について考える。これは一対の平行 に間隔をとった電極２１，２３が一面に堆積されている電気光学固体材のシート 層９を有している。それは従来通り線型もしくは二次電気光学効果を使用して偏 光入射光ＩＰを位相変移させるように礪能する。例えば、本発明において鉛−ラ ンタン−ジルコネート−チタネート（ＰＬＺ、Ｔ）系のセラミック材に二次効果 を使用するのが好ましく、この場合に到来光Ｐは変調器１１ｉ極２１，２３によ り生じる電界Ｅｖの方向に対して４５°の方向に偏光される。これは変調器１に 入る前にこの方向を向いた（図示せぬ）偏光子を位♂決めして達成される。電圧 の印加により印加電界Ｅｖの方向に負の単軸複屈折及び、良く知られているよう に、印加電界Ｅ、領域内で材Ｆ４１９を通過する光の位相変調が生じる。本発明 において、光は材Ｆ１１９を通過した後に変調器層１９上に堆積もしくは取りつ けられたミラーや誘市反射器２５から反射してその入射径路に沿って戻り、その 開にさらに位相変調が累積される。位相変調は偏光子を通る帰路により振幅変調 として再生される。偏光子はレンズアレイ７の前もしくは後に配置することがで きる。各レンズ１７の機能は入射平行光線Ｐを変：ｌ器間口内へ焦点合せして戻 り変調光線をコリメートすることである。

金属電極２１．２３を標準ホトリソグラフィック手順によりシート１１９の表面 に設番プで第１図に示すようにはんだ隆起２７に接続することができる。電気ド ライブ回路１３が整合する間隔のはんだ隆起２９内のブレーナ電子回路構造３上 で同様に終端されている。このはんだ隆起技術により電気ド゛ライブ回路１３と 変調器電極２１゜２３間の電気的接続及び電気ブレーナ装置３に対する変調器ア レイ５の自動アライメントが可能となる。従って、変調器素子の駆動電圧は電気 ｉ積回路３から引き出される。マイクロレンズアレイ７を変調器アレイ５に対し て揃えて取りつけるのに同様なはんだ隆起３１を使用することができる。シート Ｆ！１１９の各面上のはんだ隆起２７は、はんだ充填ピアホール３３により相互 接続されている。

このデバイス１の速度と作動電仔は、ｆｉｌ変調器材応答時間及び電気光学係数 、１ｉｉｌアパ一チヤ寸法、Ｇｉｌ！！極容胆、（財）電気ドライブ回路の性質 により決定される。２ｍの電ＶＪ、ｉ１１隔で９／３５／６５　ＰＬＺＴを使用 して、およそ２０Ｖを印加することにより６３３　ｎｏ＋の光波長において、ラ ジアンの位相遅延を達成することができる。これは１００％の振幅変調に対応す る。多くの場合、１００％変調は必要ではなく、それに応じて電圧を低減するこ とができる。使用するブレーナ電気回路技術の動作電圧限界との適合性も考慮し なければならない。本発明の一実施例ではシリコンバイポーラもしくはＭＯ８技 術を使用しているが、本発明は、例えばガリウム砒化物ＧａＡＳ等の他の技術に も適合する。２ｍギャップのブレーナ電極２１．２３の容量はおよそ２３１１Ｆ ａｍ−１である。ポンディングパッド容量を除く電極長１０ｍに対して、これは およそ２５ＧＨｚの帯域幅に５０個の電極を与える。

ＰＬＺＴの究極スイッチング速度はＩ　Ｇｔｌｚよりも速いことが判っており、 ２０ＧＨｚよりも大きいものと思われる。

速い応答時間を示すかもしくは予想され本発明に適合する別の変調器材も知られ ている。。

前記変調器の効率（すなわち、位相変化／単位電圧）は究極的には表面電極から 利用できる材料への電界の貫通深さ及び内部電界の非均一性によっても制約され る。

これらの両要因共プレーナ電［２１，２３を省くか、あるいはその位置に溝を切 り、このようにして生じる溝内に金Ｒ電極２１’　、２３’　を堆積させて改善 することができる。（第３図参照） 変調器効率は各変調器素子１５を光共振器の一部として構成することにより、あ る種の応用についてさらに高めることができる。これは、例えば、シート層１９ の反対面上に誘電反射器２５．２５’を堆積することにより達成できる。（第３ 図参照）。

第４図は第１５２１に示す構成１が多チヤネル空間光変調器として使用される一 構成を示す。電気回路に加わる電気信号が変調器電圧を生じ、次にそれはアレイ のチャネル内に振幅−もしくは強度変調出力を生じる。この場合の偏光子は偏光 選定ビームスプリッタ−３５である。これも検光子として日く。従って、その機 能は応答時間の早い独立変調光線の二次元アレイを生成することである。

また、偏光及び非選定ビームスプリッタを使用することもできる。このようにし て、変ｍＢの光出力は次に位相−振幅ではない一変調される。検光子の替りに、 出力チャネル光を基準ビームに加えて振幅変調を住じることができる。

浄書（内容に変更なし） 手続補正書は式） ％式％ １、事件の表示 ＰＣτ／ＧＢ８７１００３７０ ２、発明の名称 空間光変調器 ３、補正をする者 プレツシー　オーバーシーズ　リミテッド４、代理人 ６−−ＦＦＩ正により士曽カロする言野求項の数７、補正の対象 図面（第　φ　図） ８゜ネｍ正の内容　別紙のとおり 願書に最初に添付した図面の浄書（内容に変更なし）（第φ図） 国際調査報告 ｍ−自−Ａ−一晰ｍ、　ＰＣＴ／ＧＢａ７１００３７０ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨ Ｅ　ＩＮＴＥＲＮＡ？ＴＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥ：’ＯＲＴ○ＮＩＮＴＥＲ ＮＡτ工０ＮＡＬ　ＡＰＰＬＺＣＡＴｒＯＮ　Ｎｏ、　ＰＣＴ／ＧＢ　８７１０ ０３７０　（ＳＡ　１７４６６）ｅｐｏｒｔ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．一面に並列対電極素子アレイを有し且つ他面に第１の光反射手段を有する電 気光学固体材のシート層と、各回路が前記対応する素子電極対に揃えて接続され ている、個々のドライバ回路の集積回路アレイと、各アレイ素子に偏光を指向す るようにシート層に対して配置されている光インタフェース手段と、を具備する 空間光変調器。
2. ２．請求の範囲第１項において、シート層は電気光学セラミック材である変調器 。
3. ３．請求の範囲第２項にむいて、セラミック材は鉛ドープランタンジルコネート チタネートである変調器。
4. ４．前記請求の範囲いずれか一項にむいて、名アレイ素子の対電対はシート層材 の表面内に埋め込まれている変調器。
5. ５．前記請求の範囲いずれか一項において、集積回路アレイ及び素子アレイは、 はんだ隆起の整合アレイにより揃えて相互接続されている変調器。
6. ６．前記請求の範囲いずれか一項において、光インターフェイス手段はマイクロ レンズアレイを具備する変調器。
7. ７．請求の範囲第６項において、素子アレイ及びマイクロレンズアレイは、はん だ隆起の整合アレイにより揃えられている変調器。
8. ８．前記請求の範囲いずれか一項において、シート層の前記一面に第２の光反射 手段が設けられていて光共振アレイ素子のアレイを形成する変調器。
9. ９．前記請求の範囲いずれか一項において、偏光選定ビームスプリッタと組み合 せる時、偏光選定ビームスプリッタが光インターフエイス手段に隣接配置される 変調器。