JPH02190818A

JPH02190818A - 光制御装置

Info

Publication number: JPH02190818A
Application number: JP1009959A
Authority: JP
Inventors: Kenji Uchino; 内野　研二; Kazuyasu Hikita; 和康疋田; Mikiya Ono; 幹也尾野
Original assignee: Mitsubishi Mining and Cement Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Mining and Cement Co Ltd
Priority date: 1989-01-20
Filing date: 1989-01-20
Publication date: 1990-07-26
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPH07104502B2

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、光を用いて、電気的増幅装置等を介さず、直
接他の光を制御する装置に関する。更に、詳しくは、小
型化、軽量化、薄形化のできる光制御装置に関する。

［従来の技術］従来の光制御装置は、例えば、°８７年春季物理学会学
術講演会予稿集の２７ａ−ＬＪ−７（８０頁）“全光制
御電気光学素子の試作”に提案きれるように、印加電圧
によって物質の屈折率が変化するという”電気光学効果
”と、圧電性結晶に光（例えば紫色光）を照射すると、
バンドギャップをはるかに超す起電力を生ずる“バルク
光起電力”とを組合わせて、光の照射によって起電力を
通じて光シヤツターを駆動し、光（例えば赤色光）を制
御４゛ることかできる電気回路を持たない全光制御型素
子がある。これは、第１図に示すもので、スライドガラ
スを基板６とし、その上に２個の受光セラミックス素子
１と、１個のセラミックス光シヤツター２が配ｔａれて
いるものである。　その動作原理は、受光素子ｌに水銀
ランプ３の光が当ると起電力が発生し、その起電力によ
って光シヤツター素子２を駆動するというものである。

２つの駆動素子Ａ％Ｂは、互いに逆の起電電圧を生ずる
ように、光シヤツター素子に電気的に接続きれ、Ａ、Ｂ
に交互に水銀ランプ光を照射すると、光シヤツターを透
過するＨｅ−Ｎｅレーザの赤色光は、第２図に示すよう
に、０．２Ｈｚで変調され、Ｓ／Ｎ比は、約２ｄＢであ
る。その受光素子４の材質は、Ｐ　Ｌ　Ｚ　Ｔ　（３１
５２／４Ｂ）、光’、ｔ　ａｔ　ッＩ−２の材質は、Ｐ
　ＬＺＴ（９／６５／３５）−ｔ’アロ、　＊り、光照
射による光起電力効果をＷＯ３添加のＰＬＺＴについて
、調査した結果から、１．５ｊ［千％までは、無添加の
ものに比べ、光起電力が増加している。　　［”Ｅｆｆ
ｅｃｔ　ｏｆ　１ｍｐｕｒｉｒ、ｙ　Ｄｏｐｉｎｇｏｎ
　Ｐｈｏｔｏｓｔｒｉｃｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｆｅｒｒｏｅ
ｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｅｒａｍｉｃ−ｂｙ　Ｍ、Ｔａｎｉ
ｍｕｒａ　　ａｎｄ　　Ｋ、Ｕｃｈｉｎｏ、５ｅｎｓｏ
ｒｓ　　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　　１．４６（１
９８ｇ＞参照］然し乍ら、この公知の装置では、第１に、受光素子がコ
マの上に賊っており、デバイスの／ＪＸ型化、薄層化が
できないこと、第２に、リード線を用いており、デバイ
スとして組立てコストが高くなること、第３に、赤色の
信号光（スイッチングされる光）と、駆動する水銀ラン
プ光が同じ方向からデバイス（入射するため、駆動光が
信号光に混信しないような工夫が必要となること、第４
に、信号光が基板を透過する方向に入射しているため、
信号光が基板の影響を受けることになり、即ち、基板に
不透明な材質が使用できず、また、光透過率の低い基板
では光信号のＳ／Ｎ比が低くなること、基板の材質の選
択に制約を受けることなどの問題があった。

［発明が解決しようとする問題点コ本発明者らは、」―記のような欠点を解消するため、“
バルク光起電力効果”を有する圧電材料、例えば、Ｐ　
Ｌ　Ｚ　Ｔ　（３１５２／４８　）を受光素子トシ、光
を照射した際に、発生する電圧で、°電気光学効果”を
利用した光変調素子を駆動する、光により光を制御する
装置を提供した（特願昭６３−号、昭和６３年１２月２
６日出願の特許ｗ４）が、基本的には、光変調素子と受
光素子の２種類の機能素子を１個の回路基板上に１ｉ！
置しているため、（υ光回路装置の小型化、薄層化につ
いて、基板のサイズから制限を受ける、■受光素子、光
変調素子、回路基板など少なくとも３種類の要素を組合
わせるため、工程の合理化に限界がある、０）従って、
組み立てコストの低減にも限界があるなどの問題点があ
った。

従って、本発明は、（υ光回路装置の小型化、軽蟻化及
び薄層化の困難性、■回路基板を用いることによる製造
工程の繁雑化、Ｏ）部品点数の多いことによる高い組み
立てコスト等の問題点を除去し、（１）小型化、軽暖化及び薄形化を容易にし、■製造−
［程の合理化により、コストパフオーンンスを向上させ
、Ｃ３）高い信頼性と高い動作特性を有する、新規な構
造の全制御型光学デバイスを提供することを目的とする
。

［問題点を解決するための手段］本発明は、光起電力効果を有する誘電体基板上に受光素
子を設け、同じ基板上に、透明な電気光学効果を有する
講導体よりなる光導波路或いは光変調素子を形成し、上
記の受光素子と光変調素子が素子が電気的に接続して構
成きれており、上記の受光素子に光を照射することによ
り、光変調素子を駆動し、光により光を制御することを
特徴とする光制御装置である。そして、その光変調素子
において、透明な電気光学効果を有する誘電体の信号の
入射面と出射面には、各々の偏光方向が互いに直交し、
また印加電界の方向にｔ７−いに４５゜をなすように２
つの偏光子・が取り付けられており、光起電力効果を有
する誘電体受光素子は、自発分極の方向が揃えられてい
るものが好適である。また、光変調素子を透過する信号
光が、前記の光起′准力を有する誘電体基板面を透過ぜ
す゛に、受光素子を駆動する駆動光が信号光と異なる方
向から入射する構造が好適である。

透明な電気光学効果を有する誘電体に電極を設け、信号
光の入射面と出射面には、各々の偏光方向が互いに直交
し、また、印加電界の方向に互いに４５°をなすように
２つの偏光子が取り付けられた光変調素子と；駆動源と
して、自発分極の方向を揃えた、光起電力効果を有する
少なくとも１つの誘−電体受光素子を有し、上記の２種
の素子を電気的に接続して構成される、光により光を制
御ｒる装置において、前記２種の機能素子のうち、光起
電力効果を有する受光素子を誘電体基板とし、光変調素
子をその誘電体基板の上に形成せしめ、装置の小型化を
容易にせしめ、また、同時に、光変調素子を通過する信
号光が、この受光素子基板面を通過せず、更に受光素子
を駆動する駆動光が信号光と異なる方向から入射するよ
うに配置することが容易にできる光制御装置である。そ
して、光度：Ｊ４素子を通過する信号光が、この受光素
子基板面を通過せず、受光素子を駆動する駆動光が信号
光と異なる方向から入射するように配置できるように、
光変調素ｒ−の信号光の入射面及び出射面が、受光素Ｔ
−誘電体基板面と垂直であること、且つ受光素子基板の
受光面が、誘電体基板と平行であることが好適である。

或いは光変調素子が、受光素子の反対の基板面に設けら
れていることが好適である。また、受光素子が２個の受
光素Ｔ−からなり、それらの自発分極の方向が、直列で
ループ状に接続され、光変調素子の各々の電極が、前記
の各々の受光素子に並列に接続されたものが好適である
。そして、その受光素子が２個の受光素ｒ・からなり、
それらの自発分極方向が、並列でループ状に接続され、
光変調素子の各々の電極が、前記の各々の受光素子に並
列に接続きれたものが好適である。また、光起電力効果
を有する誘電体基板と受光素子・が圧電セラミックスで
、バルク光起電力効果を有するランタン添加チタン階ジ
ル；１ン酸鉛で、Ｌａを３モル％添加した、ＰＬＺ　Ｔ
　（３１５２／４ｇ）、即ち、Ｐ　ｂ　＊、＊ｔ　Ｌ　
ａ　＊、ｈｓ＜Ｚ　ｒ　ｅ、ａ４　ｉ　＊、＋ｍ）＊、
ｅｅ＋ｓＯＩ或いは、これにＷＯｓを０〜２．０原子％
添加したＰ　Ｌ　Ｚ　Ｔ　（３１５２／４８）　テあり
、透明な光変調素子は、ランタン添加チタン酸ジルコン
酸鉛Ｐ　Ｌ　Ｚ　Ｔ　（９／６５／３５　）即ち、Ｐ　
ｂ　−、＊ｌＬ　ａ　＃、＃＃（Ｚ　ｒ　＊、ａｘＴ　
５　ｅ、ｊｉ）ｓ、ｅｙｙｓｏ　ｓからなるＩｌｌ或が
好適である。

このような構成の光制御装置について説明すると、光起
電力効果を有する誘電体基板上に受光素子を設け、同じ
誘電体基板上に、透明な電気光学効果を有する誘導体よ
りなる光導波路、或いは光変調素子を形成し、前記の２
種類の機能素子、即ち、受光素子と光変調素子が電気的
に接続して構成されており、前記の受光素子に光を照射
することにより、光変調素子を駆動し、光により光を制
御するものである。

そして、透明な電気光学効果を有するａｉｔ体の信号の
入射面と出射面には、各々の偏光方向が互いに直交し、
また印加電界の方向に互いに４５゜をなす゛ように２つ
の偏光子が取り付けられており、光起電力効果を有する
誘電体受光素Ｔ−は、自発分極の方向が揃えられている
ことが好適である。

また、光変調素子を透過する信号光が、前記の光起電力
を有する誘電体基板面を透過せずに、受光素子を駆動す
る駆動光が信号光と異なる方向から入射することが好適
であり、更に、光変調素子を透過する信号光が、この光
起電力効果を有する誘電体基板面を透過せず、受光素子
を駆動する駆動光が信号光と異なる方向から入射するた
め、光変調素子の信号光の入射面及び出射面が、この誘
電体基板面と垂直であり、且つ、受光素子の受光面が誘
電体基板と平行であることが望ましい。

そして、受光素子が２個の受光素子からなる、それらの
自発分極方向が、直列でループ状に接続され、光変調素
子の各々の電極が、各々の接続回路に接続されたもの、
或いは、受光素子が２個の受光素子からなり、それらの
自発分極方向が、並Ｉ；１１でループ状に接続され、光
変調素子の各々の電極が、各々の接続回路に接続された
ものが好適である。

光起電力効果を有する誘電体基板及び受光素子の組成材
料は、圧１セラミックスで、バルク光起電力効果を有す
るランタン添加チタン酸ジルコン酸鉛で、Ｌａを３ｊＸ
子％添加したＰ　Ｌ　Ｚ　Ｔ　（３１５２／４８）、即
ち、Ｐ　ｂ　＊、ｅｔＬ　ａ　＊、ｅｍ（Ｚ　ｒ　ｅ、
ｓ４　ｉ　ａ、ａｍ）ｅ、ｓｅｔｓｏｍ或いは、これに
ＷＯ５を０〜２．０ＪＧ（子％添加Ｌ　タＰ　Ｌ　Ｚ　
Ｔ（３１５２／４８）−ｒあり、透明な光変調素子は、
ランタン添加チタン酸ジルコン酸鉛Ｐ　Ｌ　Ｚ　Ｔ　（
９／６５／３５　）即ち、Ｐ　ｂ　ｅ、ｓ＋　Ｌ　ａ　
＊、ｅｅ（Ｚｒ　＊、ａａＴ　ｉ　ｅ、ｍ５）ｓ、ｅｙ
ｙｉｏｓである構成が好適である。

光起電力効果を有する誘電体基板の受光素子を駆動源と
し、２次光学効果の大きなＰＬＺＴを光変調素子として
、誘電体基板」；に、駆動光の方向と信号光の方向が重
ならないように、機能を有する誘電体を基板として、そ
の上に光変調素子を配置して、組合わせることにより、
（υ何らかの増幅回路を用いることなく、駆動光のλ力
により、他の信号光の出力を直接コントロールすること
ができる。■小型化、軽量化、薄形化を存易にすること
ができる。ｃ３）信号光が誘電体基板と平行に入射する
ため基板は、不透明なものでも使用でき、最も好適な材
質を自由に選択することができる。（０最も好適な材質
の基板が選択できるため、制御回路を形成した基板が、
使用できるので、配線の工程を筒略化でき、また、信頼
性の高い光変調装置を、より安価に製造することができ
る等の効果が期待できる。

更に、受光素子に、ＷＯ８を添加したＰＬＺＴを用いる
ことにより、より大きなバルク光起電力効果を得ること
が可能となった。

本発明は、光により光を制御する装置において、電気的
回路を形成した誘電体基板の一ヒに、１個或いは２個の
バルク光起電力効果を有する受光素子を形成し、互いの
自発分極の方向が、直列、或いは並列に電気回路−Ｈに
接続し、電気光学効果を有する光スイツチ素子を、その
信号光の透過方向が、基板の面に７行になるように、配
置し、信号光に平行になるように設けられた１対の電極
が誘電体基板内の各々の受光素子の各々の電極に配線接
続されるようにしたものである。

また、受光素子の材料として、従来から用いられている
ＰＬＺＴの他、バルク光起電力効果が大きくなるように
ＷＯｓを２．０原子％まで添加したＰ　Ｌ　Ｚ　Ｔ　（
３１５２／４ｇ）ヲ用イタ。

次に、添付図面により本発明を更に説明する。

第４図は、本発明の装置の一例を示す斜視図である。即
ち、本発明の光学装置の例丞の構造図であり、６は、分
極処理によりバルク光起電力効果を示す誘電体基板であ
り、７は基板上に形成された電気回路で、２個のバルク
光起電力効果を有する受光素Ｔ−Ａ、Ｂ、即ち各々８と
９は、自発分極の向きが直列になるように基板上に形成
きれ、前記の回路に接続されている。

電気光学効果を有する光変調素子１０は、信号光１１が
基板６の面に平行に透過するように、配ＰＬされ、電極
１２は、透過光に垂直方向に、電界を印加するように、
透明な誘電体１００両側面に形成され、各々の端子は、
受光素子８．９の各々の端子を結合する回路７に接続さ
れている。

第４図において、更に、光変調素子１０では、信号光１
１の入射面と出射面の両面に、偏光子１３．１４を設け
た。偏光子の偏光方向は、電界の印加方向と４５°をな
し、且つまた、２つの偏光子の偏光方向が互いに直交４
゛るように設置した。

駆動光１５は、例えば水銀灯等により、基板面に垂直に
照射される。

次に、第５図に示す光制御装置は、本発明の光制御装置
の動作特性を測定し、確認するための測定方法を示す、
１６は、信号光１１を発生するＨｅ−Ｎｅレーザ′ｊｔ
源を示し、１７は、光検知装置で、１８は：ｌンビュー
タであり、検知きれた光強度等の測定データを記録する
ものである。１９は、水銀ランプで、１５の駆動光を発
生する。また、駆動光１５は、受光素子８．９のどちら
か一方或いはその両方に照射できるものである。

次に第６図は、本発明の光制御装置の他の例であり、光
変調素子１０を受光素子８．９の作る回路のループの外
側に配置した例である。２つの受光素子が隣接している
ために、制御光１５をあまり振らなくても、光制御装置
を制御できるものである。

次に、第７図は、本発明の光制御装置の他の例であり、
光変調素子１０に入射する信号光が、受光素子８．９の
分極方向に直交する方向から入射するように配置構成き
れた例である。

次に、第８図は、本発明の光制御装置の他の例であり、
受光素子８．９の形成された面の反対側の面にも光変調
素子が配置構成された例である。

また、第９図は、２個のバルク起電力効果を有する受光
素子８．９の自発分極の向きが並列になるように配置さ
れ、回路が接続されている。従って、２倍の〒さて制御
できる装置が得られる。

［作用］本発明の光制御装置の動作原理を第５図の測定装置を示
す図面を取り、説明する。

電界が印加される前の光シヤツターに信号光が入射して
も、偏光子が直交している状態になるため、原理的に出
射光は、得られない。

次に、受光素Ｔ−８に、水銀ランプ１９により光１５を
照射すると、バルク光起電力効果により発生した電圧が
、光変調素子１０に印加妨れる。入射側の偏光子１３で
直線偏光を受けた信号光１１は、電圧が印加された光変
調素子１０を通過するが、このとき、電気光学効果のた
め、入射光１１のうち、出射光側の偏光子１４を通過で
きる成分の光が生じ、出射光が得られる。

始めの信号光１１が遮蔽された状態をオフ状態、信号光
１１が透過した状態をオン状態とすれば、光による入力
により光の信号が、制御されることになる。

なお、ここでは、偏光子が直交している状態の場合につ
いて説明しているが、他の例として、偏光子が平行な場
合には、電界が印７Ｉｌ［＋される前のシャッターに信
号光が入射すると、出射光が得られ、オン状態になり、
受光素ｔに水銀ランプ光が照射されると才）状態となり
、反対の制御が行なわれる。

次に、水銀ランプの光１５の光路を切り替えて、もう１
つの受光素子９に照射すると、はじめの受光素子８と自
発分極Ｐｓの向きが反対なので、はじめに印加した場合
とは、逆の起電力が発生する。従って、オン状態の光シ
ルツタ−素子１２は、逆の電圧が印加されることにより
、オフ状態を誘導きれる。このように駆動光１５の光路
を切り替えて、照射する受光素子８或いは９に替えるこ
とにより、光の信号１１を制御することができる。即ち
、以上のように電気的な駆動回路を用いることなく、光
、例えば、１５によって、他の光例えば、１１をフント
ロールすることができるものである。

次に、本発明の光制御装置について、次の実施例により
、説明ｒるが、本発明は、次の実施例に限定されるもの
ではない。

［実施例１］［オン、オフ制御］第４図の斜視図に示す構成の光制御装置を次のようにし
て作製した。

先ず、２．５Ｘ２．５ｃ■の画才法の次の組成物の基板
６を作製した。

即ち、３原Ｔ％のＬａでｐｂサイトを置換し、ＺｒとＴ
（の比率が５２：４Ｂであるチタン酸ジルコン酸鉛、即
ち、Ｐ　ｂ　＊、ｅｖ　Ｌ　ａ　６．１１（Ｚ　Ｔ　＊、ｓ
ｍＴ　ｉ　＊、４ｓ）＊、ｅ＊ｔｉＯｓ［以下略しテＰ
　Ｌ　Ｚ　Ｔ　（３１５２／４８　）と称する］の組成
焼成板を基板６とし、第４図に示すような回路パターン
７を、銀−パラジウムペーストを印刷し、焼き付けるこ
とにより形成した。ここで受光素子８．９となる部分は
、電極間隔１６■、電極寸法５Ｘ１■の電極２１．２２
を２対形成した。

また、９原Ｔ−％のＬａでＰｂサイトを置換し、Ｚｒと
Ｔｉの比率が６５．３５であるチタン酸ジル：Ｊン酸鉛
、即ち、Ｐ　ｂ　＊、＊＋　Ｌ　ａ　１．＠＠（Ｚ　ｆ　＊、ｓ
ｍＴ　ｉ　＊、５ａ）ｓ、＊ｙｔｉｏ　ｓ［以下略して
、Ｐ　Ｌ　Ｚ　Ｔ　（９／６５／３５　）　ト称する］
の組成物体の２．５Ｘ４Ｘ１５ｍの寸法の透明なセラミ
ックスの４　Ｘ　１５ｍｌの両面に、銀パラジウム電極
１２を焼き付け、この１対の電極に直交し、互いに、平
行な２．５Ｘ４ｍの１対の面１３．１４を、鏡面研摩し
、信号光１１の散乱が、起こり難いように、信号光の入
出射面とした。

これ１０をＰ　Ｌ　Ｚ　Ｔ　（３１５２／４８　）基板
６の上に、第４図に示すように設置し、接着謂で接合し
た。

この鏡面研摩した面に、偏光子１３．１４として、ボラ
［１イド（登録商標）板を接着剤で貼り付けた。ポラロ
イド（登録商標）板は、偏光方向が電界の印加方向と４
５＠をなし、また、２つの偏光方向が互いに直交するよ
うに設定した。接着剤は、信号光の光路にかからないよ
うに、塗布、硬化させて、光変調素子とした。

受′Ｘ：素子部分８．９は、誘電体基板」二に形成され
た電極２１．２２に、分極方向が互いに反平行になるよ
うに、２ｋＶ／■の電界を印加して、分極処理を施し、
基板」二に形成した。この操作のため、２つの受光索子
８．９は、分極処理が終了するまでは、電気回路的には
、分離しである０分極処理後、受光索子・８．９の自発
分極の方向が直列になるように、第４ＩｙＪの１９の部
分で、導線をハンダ付けするなどして、電気回路７を形
成し、次に、室温で硬化する銀ペースト或いはハンダを
用いて、光変調素ｆ１０と回路パターン７との導通を形
成きせた。

得られた第４図の光制御装置の動作特性を、第５図に示
す方法で測定した。測定用信号光としては、赤色Ｈｅ−
Ｎｅレーザ１６を用いた。光スィッチを透過した赤色光
の光量は、光検知装置１７で測定し、そのデータをコン
ピュータ１８で記録した。

Ｐ　Ｌ　Ｚ　Ｔ　（３１５２／４８　）　（７）受光素
子ＡとＢ、即ち、８．９に、水銀ランプ光を交互に５秒
間ずつ照射しながら、光スイツチ素子の応答特性を測定
した。その結果を第１θ図に示した。

また、駆動光をＡに照射すると、オン状態で駆動され、
Ｂに照射するとオフ状態で駆動され、信号光のＳ／Ｎ比
は、４．５〜５ｄＢであった。

尚、本実施例では、偏光子１３．１４を、誘電体Ｆラミ
ックスＰＬＺＴ（９／６５／３５）体１０に直接貼り付
けたが、誘電体セラミックスから距離をおいて、設置し
ても、所要の特性が得られることが明らかである。

本実施例で明らかなように、基板自体が圧電体であるの
で、受光素子の形成は、電極を形成して分極処理を施す
だけで、所望の特性が得られ、製造工程が簡易化され、
また、基板の小型化が図られる。基板と透明セラミック
ス体の接合は、ガラスペーストで行なうこともでき、同
じＰＬＺＴ系材料なので、１０００〜１３００°Ｃの高
温下で加熱しながら、焼結成いは融着することによって
もできる。この場合には、２種類のＰＬＺＴ組成物を接
合した後、前記のような回路形成、分極、回路と素子の
電気的結合、偏光子の設置を行なう。

［実施例２］［！３しｊ１処ヱリ引未コＩ−述の実施例１において、受光素子の材質をＰＬＺ　
Ｔ　（３１５２／４８　）　ニ代、ｔ−ｃ、ＷＯ，を０
．５原ｆ％添加したＰ　Ｌ　Ｚ　Ｔ　（３１５２／４ｇ
　）を用いた場合の実施例を示す。

受光素子８．９の寸法は、実施例１のものと同様で、５
Ｘ１■の電極を１対１６−の間隔で設け、第４図の斜視
図に示すような構成のものであり、電極の形状、分極条
件及び光スイツチ回路の構成は、実施例１に準じたもの
である。また、形成された素子回路の動作特性を実施例
１と同様に渭定した。その結果を、第１１図に示１゜得
られたＳ／Ｎ比は、Ｇ〜７ｄＢであった。

実施例１番こ比べ！、５〜２．５ｄＢの向上が見られた
。これは、Ｐ　Ｌ　Ｚ　Ｔ　（３１５２／４ｇ　）に、
ＷＯｓを添加した効果である。尚、ＷＯｌを各々１゜０
．１．５．２．０．２．５ｉ子％に増加させ下、添加し
た材料で受光素子を形成許せたところ、１．０原ｆ％及
び１．５原ｆ％の場合では、Ｓ／Ｎ比が、無添加のＰＬ
、ＺＴを用いた場合のＳ／Ｎ比よりも大きく、また、２
．０原ｆ％添加のＰＬＺＴで、無添加のＰＬＺＴを用い
た場合のＳ／Ｎ比と同じで、２．５原ｆ％添加のＰＬＺ
Ｔでほやや劣っていた。

従って、Ｗ　Ｏｓの０〜２．０原ｆ・％添加晴の範囲が
、最もＳ／Ｎ比の向上効果が見られた。

［実施例３］［スイッチ　子を受　素子回路の外側に設置］第６図に
示すように、光スイツチ素子１０を、２個の受光素子８
．９を構成するループ状回路の外側に配置した構造の光
−光スイツチ素子を作製した。

この構造の利点は、受光素子８．９が隣接しているので
、駆動光のビームの切り替え幅を小柊くできるという点
である。

また、受光素子の材質は、実施例２と同じようにＷ　Ｏ
ｓ添加の材料を使用したところ、Ｓ／Ｎ比は、実施例２
と同様に、６ｄＢであった。

［実施例４］［駆　　が　号　と　なる　　から入射する構成］これ
は、実施例１の変形であり、第７図に示すものである。

信号光１１は、受光素子８．９の分極方向（点線矢印で
示す）に直交する方向から入出射するもので、これに対
して、実施例１では、信号光１１は受光素子８．９０分
極方向に、平行な方向から入出射する。他は、実施例１
の第４図と同じものを月いた。

［実施例５］［光　調素子が６光素子の反　面に設置された例１本実
施例は、第８図に示される。第８図の上の図は、受光素
子を形成した誘電体基板面から見たものであり、下の図
は、その反対側から見たもので、光変調素子形成した面
から見たものである。

基板６の寸法は、１５Ｘ２０■で、厚さ０．５−であり
、５×１ｍの電極２１．２２を２対形成し、電極間隔１
６閣で、また、反対面に光変調子１０のための回路７を
予め形成し、互いに反平行に分極したもので、反対面に
、光変調子１０を形成したものである。

Ｐ　Ｌ　Ｚ　Ｔ　（９／６５／３５　’）組ｊｉＥ（７
）ａｎＪＩ　セラミツ’）　ス体ｌＯの寸法２．５Ｘ４
Ｘ１０１１１ｍの両面に４×１０−の電極１２を形成し
、基板６に接着し、各々の電極１２をハンダ或いは導電
ペーストで接続し、受光素７・８．９は自発分極が直列
に接読される。

光変調素子１０は、自発分極が直列に接続諮れる。光度
調素子１０は、各々の受光素子８．９に並列に接続され
る。

受光素子８．９に、水銀ランプ光を照射して、光起電力
を発生せしめる。

信号光１１は、自発分極に直交する方向から入出射され
、駆動光が信号光１１と基板６の反対面に照射されるた
め、光学的混信の心配が極めて少ない。

また、基板の両面を使用できるので、コンパクトな構造
にすることができる。

［実施例６］［平行分極の受光素子構成］本実施例では、第９図に示す配置のものを使用し、図示
のように受光素子８．９０分極方向が互いにＶ行になる
ように並列に接続した。

その動作特性を、第５図に示す方法で測定した、即ら、
２個の受光素子８．９に同時に駆動光１５を照射４−る
ことにより測定した。

受光素ｆであり、誘電体基板であるもの６の材質は、実
施例２のものと同じで、ｗｏ、ｏ、ｓ原子％添加（７）
　Ｐ　Ｌ　Ｚ　Ｔ　（３１５２／４ｇ　）テある。

駆動光オフ状態から光照射を始めて、透過光１！の強度
が６ｄＢになるまでの時間は、２〜２゜５秒間であり、
これは、実施例２の場合のように、一方の駆動素子に駆
動光を照射した場合に比べて、約１／２の時間である。

このように、光の照射を検出するためには、２個の受光
素子の自発分極の向きを並列にした構造を用いることに
より、より早い光シャッタの開状態を実現できることが
確認きれた。

第１０図は、逆方向に分極した２つの受光素子Ａ、Ｈに
交互に光を照射したときの本発明の光制御装置の光応答
特性を示すグラフである。

ｆｐＪ１１図は、０．５重量％Ｗ　Ｏａ添加の材質を用
いたときの同様な本発明の光１Ｉ７Ｉ制御装置の光応答
特性を示４グラソである。

［発明の効果］本発明によると、光起電力効果を有する誘電体を基板と
し、その基板に受光素子を直接設は駆動源とし、同じ基
板にに透明な電気光学効果を有する誘電体よりなる光導
波路及び光変調素子を形成し、１−記の２種類の機能素
子、即ち、受光素子と光変調素子が電気的に接続してい
るため、（１）何らかの増幅回路を用いることなく、駆
動光の人力により、他の信号光の出力を直接フントロー
ルすることができる。

（２１１小型化、軽量化及び薄形化を容易にすることが
できる。

０）製ｆ＋［程の合成化により、コストパフォーマンス
を向−Ｆｔせることができる。

（旬高い信頼性と速い動作特性を実現できる等の効果が
期待できる。

更に、光起電力効果を有する誘電体基板或いは受光素子
に、Ｌａを３モル％添加し、更にＷｏｌを２原ｆ％まで
添加したランタン添加チタン酸ジルコン酸鉛Ｐ　Ｌ　Ｚ
　Ｔ　（３１５２／４ｇを用いることにより、より大き
なバルク光起電力効果を得ることができて、ＳｌＮ比の
向ヒ及び従来の光制御装置に比べて高速の動作が可能に
なった。

更に、光度：Ｊｉ素子及び光導波路が基板と同じ組成系
のランタン添加チタン酸ジルコン酸鉛ＰＬＺＴ　（９／
６５／３５　）であるため、一体形成、一体焼成などの
製造工程の合理化と、それによるコストパフォーマンス
の向上の効果が期待できる。

また、本発明によると、光起電力効果を有する誘電体自
体を回路基板とした場合にも、光変調素子を透過する信
号光が、この光起電力効果を有する誘電体基板面を透過
せず、受光素子を駆動する駆動光が信号光と異なる方向
から入射するよう樟、例えば、光変調素子の受光面が誘
電体基板と平行な構造をとることにより、Ｓ／Ｎ比の高
い光ｉ制御装置を製作することができる。また、駆動光
の受光面と光変調素子とを基板の合い異なる面に配置す
ることにより、以トに説明した技術的効果が得られると
同時に、基板面積の有効利用することにより、作用素子
を更に小型化できるという利点がある。

更に、本発明の光制御装置は、（１）ｌによる光のセンシングができること、■光演算
装置の基礎ユニット等に応用することができ、また、そ
れに有効である装置を提供することができたものである
。

４．１１車な図面の説明第１図は、従来の光制御装置の構造を模式的に示す斜視
図である。

第２図は、従来の全光制御型電気光学素子で得られた動
作特性を示す、レーザー出力変化と経過時間でプロット
したグラフである。

第３図は、本発明者らによる先の出願にかかる発明によ
る光制御装置の構成を示す平面図である。

第４図は、本発明による光制御装置の構成を示す１例を
示す斜視図である。

第５図は、本発明の光制御装置の特性を測定するための
構成を示す概念図である。

第６図は、本発明による他の例の光制御装置の構成を示
す模式図である。

第７図は、本発明による他の例の光制御装置の構成を示
す模式図である。

第８図は、本発明による他の例の光制御装置の構成を示
す模式図である。

第９図は、本発明による他の例の光制御装置の構成を示
す模式図である。

第１０図は、本発明による光制御装置で測定された特性
を示すグラフである。

第１１図は、本発明の光制御装置による測定光応答特性
を示すグラフである。

特許出願人　三菱鉱業セメント株式会社代理人　弁理士
　　倉　持　　裕第１図第２図第９図手続補正書平成１年４月１３日特許庁長官　Ｉｉ［４１文　毅　殿１、事件の表示平成１年特許願第９９５９号２、発明の名称光制御装置３、補正をする者事件との関係　出願人住所　東京都千代Ｆ口区丸の内−Ｔ目５番１号名称　三
菱鉱業七メント株式会社代表者　藤　村　ｉＥ　　哉４、代理人住所〒１０１東京都千代ＦＨ区神１Ｂ須田町１丁目２番
地日邦・四国ビル３Ｆ５、補正命令の日付自　　発６、補正の対象

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光起電力効果を有する誘電体を基板として用い、
その一部に受光素子を設け、同じ基板上に、透明な電気光学効果を有する誘導体より
なる光導波路或いは光変調素子（以下、これらについて
、代表させて光変調素子とする）を形成し、前記の２つ
の機能素子、即ち、受光素子と光変調素子が電気的に接
続して構成されており、前記の受光素子に光を照射することにより、前記光変調
素子を駆動し、光により光を制御することを特徴とする
光制御装置。
（２）前記の光変調素子において、前記の、透明な電気
光学効果を有する誘電体に対する、信号の入射面と出射
面には、各々の偏光方向が互いに直交し、また印加電界
の方向に互いに４５°をなすように２つの偏光子が取り
付けられており、前記の誘電体基板内に形成された受光
素子は自発分極の方向が揃えられていることを特徴とす
る請求項第１項記載の光制御装置。
（３）前記光変調素子を透過する信号光が、前記の光起
電力を有する誘電体基板面を透過せずに、前記受光素子
を駆動する駆動光が該信号光と異なる方向から入射する
ことを特徴とする請求項第１項記載の光制御装置。
（４）前記光変調素子を透過する信号光が、前記の光起
電力効果を有する誘電体基板面を透過せず、前記受光素
子を駆動する駆動光が、該信号光と異なる方向から入射
するようにするため、該光変調素子の信号光の入射面及
び出射面が、この誘電体基板と垂直であり、且つ、該受
光素子の受光面が、前記誘電体基板と平行であることを
特徴とする請求項第３項記載の光制御装置。
（５）該光変調素子が、該受光素子と反対側の基板面に
設けられていることを特徴とする請求項第４項記載の光
制御装置。
（６）前記の受光素子が２個の受光素子からなり、それ
らの自発分極の方向が、直列でループ状に接続され、該
光変調素子の各々の電極が、前記の各々の受光素子に並
列に接続されたことを特徴とする請求項第１項記載の光
制御装置。
（７）前記の受光素子が２個の受光素子からなり、それ
らの自発分極の方向が、並列でループ状に接続され、該
光変調素子の各々の電極が、前記の各々の受光素子に並
列に接続されたことを特徴とする請求項第１項記載の光
制御装置。
（８）前記の光起電力効果を有する誘電体基板が、圧電
セラミックス体で、各々バルク光起電力効果を有するラ
ンタン添加チタン酸ジルコン酸鉛で、Ｌａを３モル％添
加したＰＬＺＴ（３／５２／４８）、即ち、▲数式、化
学式、表等があります▼ 及びこれにＷＯ＿３を０〜２．０原子％添加したＰＬＺＴ（３／５２／４８）であり、前記の
透明な光変調素子が、ランタン添加チタン酸ジルコン酸
鉛ＰＬＺＴ（９／６５／３５）即ち、▲数式、化学式、
表等があります▼であることを特徴とする請求項第１項記載の光制御装置。