JPH02311827A - 光偏向器 - Google Patents
光偏向器Info
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- JPH02311827A JPH02311827A JP13274389A JP13274389A JPH02311827A JP H02311827 A JPH02311827 A JP H02311827A JP 13274389 A JP13274389 A JP 13274389A JP 13274389 A JP13274389 A JP 13274389A JP H02311827 A JPH02311827 A JP H02311827A
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光の進行方向を変化させる光偏向器に関し、
特に本発明は、偏向角の大きい導波型光偏向器に関する
。
特に本発明は、偏向角の大きい導波型光偏向器に関する
。
〔従来の技術および解決しようとする課題〕レーザー光
を利用した光情報処理装置は、高速で大容量情報が扱え
ることから、最近、多くの分野において実用化されてい
る。
を利用した光情報処理装置は、高速で大容量情報が扱え
ることから、最近、多くの分野において実用化されてい
る。
しかして、このような装置においては、光偏向器の性能
は、装置の性能を決定する重要な要素の一つである。従
来より光偏向器としては、振動ガルバノメーター、ポリ
ゴンミラー、ホログラムディスク等の機械式光偏向器と
、音響光学素子や電気光学素子などの非機械式光偏向器
とに大別されている。前者は、偏向角が大きく実用的で
はあるが走査速度が遅く、高速化には限界があり、しか
も機械式可動部分を有するために装置自体が大型となら
ざるを得なかった。また、後者は、機械式可動部分がな
く、光学的もしくは電気信号によって制御できるため、
小型化および高速化が可能であるが、その反面、偏向角
度が、約４″以下と極めて小さいために大きな領域を対
象とした走査ができず、余り実用的であるとはいい難い
。
は、装置の性能を決定する重要な要素の一つである。従
来より光偏向器としては、振動ガルバノメーター、ポリ
ゴンミラー、ホログラムディスク等の機械式光偏向器と
、音響光学素子や電気光学素子などの非機械式光偏向器
とに大別されている。前者は、偏向角が大きく実用的で
はあるが走査速度が遅く、高速化には限界があり、しか
も機械式可動部分を有するために装置自体が大型となら
ざるを得なかった。また、後者は、機械式可動部分がな
く、光学的もしくは電気信号によって制御できるため、
小型化および高速化が可能であるが、その反面、偏向角
度が、約４″以下と極めて小さいために大きな領域を対
象とした走査ができず、余り実用的であるとはいい難い
。
本発明者等は、従来の非機械式光偏向器に比して偏向角
をはるかに大きくできる非機械式光偏向器について種々
検討した結果、光導波路に、実効屈折率を制御するため
の外部信号を与える手段と、導波光を導波光の実効屈折
率に応じた角度で取り出すプリズム結合器を組み合わせ
ることにより、偏向角をはるかに大きくできる非機械式
光偏向器を完成するに到ったもので、本発明の目的は、
従来の非機械式光偏向器に比して偏向角を橿めて大きく
しかも高速に制ｊＩできる小型の光偏向器を提供するに
ある。
をはるかに大きくできる非機械式光偏向器について種々
検討した結果、光導波路に、実効屈折率を制御するため
の外部信号を与える手段と、導波光を導波光の実効屈折
率に応じた角度で取り出すプリズム結合器を組み合わせ
ることにより、偏向角をはるかに大きくできる非機械式
光偏向器を完成するに到ったもので、本発明の目的は、
従来の非機械式光偏向器に比して偏向角を橿めて大きく
しかも高速に制ｊＩできる小型の光偏向器を提供するに
ある。
すなわち、本発明は、一方が導波路内を伝送する光の入
力部であり、他方に出力部を有してなる光導波路と、該
光導波路の実効屈折率を制御するための外部信号を与え
る手段と、導波光を導波光の実効屈折率に応じた角度で
取り出すプリズム結合器からなる出力部とからなること
を特徴とする光偏向器である。
力部であり、他方に出力部を有してなる光導波路と、該
光導波路の実効屈折率を制御するための外部信号を与え
る手段と、導波光を導波光の実効屈折率に応じた角度で
取り出すプリズム結合器からなる出力部とからなること
を特徴とする光偏向器である。
本発明の光偏向２ｇは、光導波路に、実効屈折率を制御
′Ｂするための外部信号を与える手段と、導波光を導波
光の実効屈折率に応した角度で取り出すプリズム結合器
が組み合わせられてなるものである。
′Ｂするための外部信号を与える手段と、導波光を導波
光の実効屈折率に応した角度で取り出すプリズム結合器
が組み合わせられてなるものである。
光導波路に、実効屈折率を制御するための外部信号を与
える手段と、導波光を導波光の実効屈折率に応じた角度
で取り出すプリズム結合器を組み合わせる理由は、導波
路内の導波光は、Ｘｔｉ導波光の電磁界が、空気間隙を
通してプリズムと相互作用してプリズムへの光の電磁界
の浸み出しが生じるが、この時、励振される光ビームの
出射角θは、導波光の実効屈折率をＮ、プリズムの屈折
率をｎＰ とすると、θ＝ｓｌｎ−’ （ｎｒＸｓｉｎ
（ｓｉｎ−’（Ｎ／ｎｒ） ｇ／４１ ）という関
係で表される。
える手段と、導波光を導波光の実効屈折率に応じた角度
で取り出すプリズム結合器を組み合わせる理由は、導波
路内の導波光は、Ｘｔｉ導波光の電磁界が、空気間隙を
通してプリズムと相互作用してプリズムへの光の電磁界
の浸み出しが生じるが、この時、励振される光ビームの
出射角θは、導波光の実効屈折率をＮ、プリズムの屈折
率をｎＰ とすると、θ＝ｓｌｎ−’ （ｎｒＸｓｉｎ
（ｓｉｎ−’（Ｎ／ｎｒ） ｇ／４１ ）という関
係で表される。
従って、この励振される光ビームの出射角θは、導波路
の実効屈折率Ｎを変化させてＮ、（＝Ｎ＋ΔＮ）とすれ
ば、その出射角は上式に従って変化するが、この角度変
化は極めて大きく光偏向器として極めて優れたものとな
るからである。
の実効屈折率Ｎを変化させてＮ、（＝Ｎ＋ΔＮ）とすれ
ば、その出射角は上式に従って変化するが、この角度変
化は極めて大きく光偏向器として極めて優れたものとな
るからである。
〔構成］
本発明の光偏向器の導波路としては、例えば、ＬｉＴａ
ｏ、単結晶基板上にＬＩＮｂＯ，薄膜を形成したもの、
ＬｉＮｂＯ５単結晶基板上にＳｒ＋＋Ｂａ＋−ｘ Ｎｂ
ｘ Ｏ＆ （ＳＢＮ） ｙ４膜を形成したもの、表層
にＳｊＯ，薄膜を形成したＳ】基板上にＳＢＮ薄膜を形
成したもの、Ｇ ｄｉ Ｇ ａｓ Ｏｌｌ （ＧＧＧ）
、Ｎｄ＊ Ｇａｓ Ｏｌｌ （ＮｄＧＧ） 、Ｓｍ、Ｇ
ａｓ Ｏｌｌ（ＳｍＧＧ）等のガーネット単結晶基板上
にＳＢＮ’；ＮＭを形成したもの、Ｐ ｂ Ｔ ｉ Ｏ
ｓ単結晶基板上にＢａＴｉＯｓ薄膜を形成したもの、Ｋ
ＮｂＯ！単結晶基板上にＫ （Ｎ ｂ、 Ｔ ａ ｌ−
） ０３（ＫＴＮ ）薄膜を形成したもの、ＰＬＺＴセ
ラミックス基板上にＰＬＺＴ薄膜を形成したものなどを
使用することができる。なお、導波路の導波層を形成す
る薄膜材料としては、実効屈折率を制御する効果すなわ
ち、電気光学効果、磁気光学効果、音響光学効果、非線
形光学効果、圧電効果等の係数が大きい材料が好適であ
り、前述の如き薄膜材料の他にＬ ｉ Ｔａ Ｏｘ 、
ＰｂＴａｍｏｉ、５ｂＳＩ等を適用することもできる。
ｏ、単結晶基板上にＬＩＮｂＯ，薄膜を形成したもの、
ＬｉＮｂＯ５単結晶基板上にＳｒ＋＋Ｂａ＋−ｘ Ｎｂ
ｘ Ｏ＆ （ＳＢＮ） ｙ４膜を形成したもの、表層
にＳｊＯ，薄膜を形成したＳ】基板上にＳＢＮ薄膜を形
成したもの、Ｇ ｄｉ Ｇ ａｓ Ｏｌｌ （ＧＧＧ）
、Ｎｄ＊ Ｇａｓ Ｏｌｌ （ＮｄＧＧ） 、Ｓｍ、Ｇ
ａｓ Ｏｌｌ（ＳｍＧＧ）等のガーネット単結晶基板上
にＳＢＮ’；ＮＭを形成したもの、Ｐ ｂ Ｔ ｉ Ｏ
ｓ単結晶基板上にＢａＴｉＯｓ薄膜を形成したもの、Ｋ
ＮｂＯ！単結晶基板上にＫ （Ｎ ｂ、 Ｔ ａ ｌ−
） ０３（ＫＴＮ ）薄膜を形成したもの、ＰＬＺＴセ
ラミックス基板上にＰＬＺＴ薄膜を形成したものなどを
使用することができる。なお、導波路の導波層を形成す
る薄膜材料としては、実効屈折率を制御する効果すなわ
ち、電気光学効果、磁気光学効果、音響光学効果、非線
形光学効果、圧電効果等の係数が大きい材料が好適であ
り、前述の如き薄膜材料の他にＬ ｉ Ｔａ Ｏｘ 、
ＰｂＴａｍｏｉ、５ｂＳＩ等を適用することもできる。
本発明の光偏向器の導波路の実効屈折率を制御するため
の外部信号を与えるための手段としては、導波層の屈折
率を変化させる手段あるいは導波層の厚さを変化させる
手段などがある。前者の導波層の屈折率を変化させる手
段によれば、ｎｆをｎｆ’に変化させると、導波路の膜
厚は同じであっても実効屈折率は、第３図（ａ）、（ｂ
）に示すようにＮ、からＮ１°へと変化する。また後者
の導波層の厚さを変化させる手段によれば、導波路の膜
厚をｄｌからｄ□に変化させると、ｎｆは同じであって
も実効屈折率は、第３図（ａ）に示すようにＮ１からＮ
１へと変化する。
の外部信号を与えるための手段としては、導波層の屈折
率を変化させる手段あるいは導波層の厚さを変化させる
手段などがある。前者の導波層の屈折率を変化させる手
段によれば、ｎｆをｎｆ’に変化させると、導波路の膜
厚は同じであっても実効屈折率は、第３図（ａ）、（ｂ
）に示すようにＮ、からＮ１°へと変化する。また後者
の導波層の厚さを変化させる手段によれば、導波路の膜
厚をｄｌからｄ□に変化させると、ｎｆは同じであって
も実効屈折率は、第３図（ａ）に示すようにＮ１からＮ
１へと変化する。
前記導波層の屈折率を変化させる具体的な手段としては
、電気光学効果、（ｎ気光学効果、音響光学効果、非線
形光学効果などによる方法があり、例えば、電気光学効
果を利用する手段として、導波路の一部〜両側に一対の
電極を対向して設けて電圧を印加する方法がある。
、電気光学効果、（ｎ気光学効果、音響光学効果、非線
形光学効果などによる方法があり、例えば、電気光学効
果を利用する手段として、導波路の一部〜両側に一対の
電極を対向して設けて電圧を印加する方法がある。
また前記導波層の厚さを変化させる具体的な手段として
は、圧電素子、機械的方法などにより、導波層を圧縮す
るか、導波層自体を圧電体として伸縮させる方法などが
ある。
は、圧電素子、機械的方法などにより、導波層を圧縮す
るか、導波層自体を圧電体として伸縮させる方法などが
ある。
本発明の光偏向器の出力部であるプリズム結合器は、入
力部と反対側の導波路上に設けられる。この導波路内へ
の光の入射は、端面入射方式が好ましい。
力部と反対側の導波路上に設けられる。この導波路内へ
の光の入射は、端面入射方式が好ましい。
その理由は、導波路端面を研磨することにより、簡単に
作成できるからである。
作成できるからである。
さらに、この導波路は、この光偏向器によって制御され
る導波光の割合を高め、制御の効率を高める上で単一モ
ード導波路とすることが好ましい。
る導波光の割合を高め、制御の効率を高める上で単一モ
ード導波路とすることが好ましい。
次に、本発明に係る光偏向器の一実施例を示す第１図に
ついて説明する。
ついて説明する。
第１図に示すように、本発明に係る光偏向器は基板（１
）上に一方の端面を入力部（３）とする導波路（２）が
形成される。
）上に一方の端面を入力部（３）とする導波路（２）が
形成される。
導波路の一部、両側に導波層の屈折率を変化させる手段
として、一対の電極（４）が対向して設けられ、この電
極により電圧が加えられる。
として、一対の電極（４）が対向して設けられ、この電
極により電圧が加えられる。
この導波層の屈折率を変化させる手段が設けられた部分
に対し、入力部と反対側の導波路上に出力部であるプリ
ズム（５）が設けられる。
に対し、入力部と反対側の導波路上に出力部であるプリ
ズム（５）が設けられる。
このように構成されている装置において、レーザー光は
、集光レンズによって収束され、入力部より入射する。
、集光レンズによって収束され、入力部より入射する。
導波路中に伝送された導波光は、電極部分において制御
され、出力部のプリズムを通して偏向された出射光とし
て取り出される。
され、出力部のプリズムを通して偏向された出射光とし
て取り出される。
上述の如く、本発明の装置の構成は、極めて簡単なもの
である。
である。
以下、本発明を実施例により、さらに具体的に説明する
。
。
実施例１
ＲＦスパッタ法により、Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏｓ単結晶基
板上に厚さ０．４μｍの５ＢＮ７５ （Ｓｒｏ、ｔｓＢ
ａｏ。
板上に厚さ０．４μｍの５ＢＮ７５ （Ｓｒｏ、ｔｓＢ
ａｏ。
□ｓＮｂχＯ１）単結晶ｙｌ膜を成長させた０次いで、
片側の端面を鏡面研磨し、該端面よりの光入射を可能と
した後、フォトリソグライー、イオンビームエツチング
により、５ＢＮ７５単結晶ｙＩｒＦ！Ｉを厚す０゜４μ
ｍ、幅１０ｔＩｍのチャンネル型導波路とした。
片側の端面を鏡面研磨し、該端面よりの光入射を可能と
した後、フォトリソグライー、イオンビームエツチング
により、５ＢＮ７５単結晶ｙＩｒＦ！Ｉを厚す０゜４μ
ｍ、幅１０ｔＩｍのチャンネル型導波路とした。
なお、この導波路は、単一モード導波路である。
前記チャンネル型導波路の両側に、真空蒸着法およびフ
ォトリソグライーにより、幅５０ＩＩｍ、長さ３ｍｍの
アルミニウム電極を一対形成し、前記研磨した端面と反
対側の導波路上に導波路面に平行で、光伝播方向に垂直
な方向にＣ軸（光学軸）をもっルチル（ＴｉＯｚ）プリ
ズム（５ｘ５ｘ４ｍｍ、頂角４５°）を出力器として装
着した。 前記導波路に波長０．６３３ｐｍのＨｅ−Ｎ
ｅレーザーを入射して、前記電極に１００Ｖの電圧を印
加したところ、ＳＢＮ薄膜の屈折率は、ｎｔ ＝２．２
９９から０２２．３８０へと変化し、ＴＥ、基本モード
に対する５ＢＮＩ膜導波路の実効屈折率は、Ｎ、＝２．
２３１からＮｔ ＝２．３０８へと変化して、プリズム
がらの出射光の出射角θば、θ１−１７゜４＠がら０ｇ
−２５，１＠と７，７度変化した。
ォトリソグライーにより、幅５０ＩＩｍ、長さ３ｍｍの
アルミニウム電極を一対形成し、前記研磨した端面と反
対側の導波路上に導波路面に平行で、光伝播方向に垂直
な方向にＣ軸（光学軸）をもっルチル（ＴｉＯｚ）プリ
ズム（５ｘ５ｘ４ｍｍ、頂角４５°）を出力器として装
着した。 前記導波路に波長０．６３３ｐｍのＨｅ−Ｎ
ｅレーザーを入射して、前記電極に１００Ｖの電圧を印
加したところ、ＳＢＮ薄膜の屈折率は、ｎｔ ＝２．２
９９から０２２．３８０へと変化し、ＴＥ、基本モード
に対する５ＢＮＩ膜導波路の実効屈折率は、Ｎ、＝２．
２３１からＮｔ ＝２．３０８へと変化して、プリズム
がらの出射光の出射角θば、θ１−１７゜４＠がら０ｇ
−２５，１＠と７，７度変化した。
実施例２
実施例１と同様であるが、導波路面および光伝播方向に
垂直な方向にＣ軸（光学軸）をもっルチル（ＴｉＯ工）
プリズム（５Ｘ５Ｘ４ｍｍ、頂角４５°）を出力器とし
て装着したところ、プリズムからの出射光の出射角θは
、θ＋−４１，０”から０２＝５４．１°と１３．１度
変化した。
垂直な方向にＣ軸（光学軸）をもっルチル（ＴｉＯ工）
プリズム（５Ｘ５Ｘ４ｍｍ、頂角４５°）を出力器とし
て装着したところ、プリズムからの出射光の出射角θは
、θ＋−４１，０”から０２＝５４．１°と１３．１度
変化した。
実施例３
ＲＦスパッタ法により、ＫＮｂＯ３単結晶基板上に厚さ
０．４ｐｍのＫ （Ｎｂａ、ｉｗＴａｅ、ｉｔ） ０３
単結晶薄膜を成長させた後、実施例と同様にチャンネル
型導波路を形成し、アルミニウム電極を一対形成した０
次いで導波路上に導波路面および光伝播方向に垂直な方
向にＣ軸をもっルチル（ＴｉＯ２）プリズム（５ｘ５ｘ
４ｍｍ、頂角４５°）を出力器として装着した。
０．４ｐｍのＫ （Ｎｂａ、ｉｗＴａｅ、ｉｔ） ０３
単結晶薄膜を成長させた後、実施例と同様にチャンネル
型導波路を形成し、アルミニウム電極を一対形成した０
次いで導波路上に導波路面および光伝播方向に垂直な方
向にＣ軸をもっルチル（ＴｉＯ２）プリズム（５ｘ５ｘ
４ｍｍ、頂角４５°）を出力器として装着した。
前記導波路に波長０．６３３μｍのＨｅ−Ｎｅレーザー
を入射して、前記電極に１００Ｖの電圧を印加したとこ
ろ、Ｋ （Ｎｂｓ、ｉｗＴａｅ、ｂ＊）Ｏｓ薄膜の、屈
折率は、１１士２．２８５がらｎｔ−２，３１へと変化
し、ＴＥ、基本モードに対する導波路の実効屈折率は、
Ｎ＋ ＝２．２２７がらＮ、−２，３０３へと変化して
、プリズムからの出射光の出射角θは、θ、＝４０．４
°からθｚ＝５３．１”と１２．７変度化した。
を入射して、前記電極に１００Ｖの電圧を印加したとこ
ろ、Ｋ （Ｎｂｓ、ｉｗＴａｅ、ｂ＊）Ｏｓ薄膜の、屈
折率は、１１士２．２８５がらｎｔ−２，３１へと変化
し、ＴＥ、基本モードに対する導波路の実効屈折率は、
Ｎ＋ ＝２．２２７がらＮ、−２，３０３へと変化して
、プリズムからの出射光の出射角θは、θ、＝４０．４
°からθｚ＝５３．１”と１２．７変度化した。
上述の如（、本発明の光偏向器は、掻めて大きな偏向角
度を有していた。
度を有していた。
（効果）
以上述べたように、本発明は、出力部を導波路上に装着
するという簡単な構成で従来の非機械式光偏向器の偏向
角度に比べて極めて大きな偏向角度を有する光偏向器を
提供でき、また従来の非機械式光偏向器に比べ、高速化
、小型化が可能であり、また電気的な制御手段を通用で
きる等の特性を有するものであって、産業上寄与する効
果は、極めて大きい。
するという簡単な構成で従来の非機械式光偏向器の偏向
角度に比べて極めて大きな偏向角度を有する光偏向器を
提供でき、また従来の非機械式光偏向器に比べ、高速化
、小型化が可能であり、また電気的な制御手段を通用で
きる等の特性を有するものであって、産業上寄与する効
果は、極めて大きい。
第１図は、本発明に係る光偏向器の一例の側面模式図、
第２図は、平面模式図である。また第３図（ａ）および
（ｂ）は、本発明に係る光偏向器の実効屈折率の変化を
示す説明図である。 ｌ・・・基板、 ２・・・導波路、 ３・・・入力部、
４・・・電極、 ５・・・プリズム（出力部）、６・・
・レーザー光、 ７・・・集光レンズ、８・・・出射
光（電界印加時）、 ９・・・出射光（電界無印加時）、 １０・・・レーザー発生装置。
第２図は、平面模式図である。また第３図（ａ）および
（ｂ）は、本発明に係る光偏向器の実効屈折率の変化を
示す説明図である。 ｌ・・・基板、 ２・・・導波路、 ３・・・入力部、
４・・・電極、 ５・・・プリズム（出力部）、６・・
・レーザー光、 ７・・・集光レンズ、８・・・出射
光（電界印加時）、 ９・・・出射光（電界無印加時）、 １０・・・レーザー発生装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、一方が導波路内を伝送する光の入力部であり、他方
に出力部を有してなる光導波路と、該光導波路の実効屈
折率を制御するための外部信号を与える手段と、導波光
を導波光の実効屈折率に応じた角度で取り出すプリズム
結合器からなる出力部とからなることを特徴とする光偏
向器。 ２、入力部が端面入射方式である請求項１記載の光偏向
器。 ３、導波路が単一モード導波路である請求項１記載の光
偏向器。 ４、該光導波路の実効屈折率を制御するための外部信号
を与える手段が、導波路の屈折率を変化させる手段であ
る請求項１記載の光偏向器。 ５、該光導波路の実効屈折率を制御するための外部信号
を与える手段が、導波路の厚さを変化させる手段である
請求項１記載の光偏向器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01132743A JP3086907B2 (ja) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | 光偏向器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01132743A JP3086907B2 (ja) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | 光偏向器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02311827A true JPH02311827A (ja) | 1990-12-27 |
| JP3086907B2 JP3086907B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=15088554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01132743A Expired - Lifetime JP3086907B2 (ja) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | 光偏向器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3086907B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6385355B1 (en) | 1999-03-15 | 2002-05-07 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Optical deflection element |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012087156A1 (en) * | 2010-12-22 | 2012-06-28 | Fisher & Paykel Appliances Limited | Improved appliance, motor or stator |
-
1989
- 1989-05-29 JP JP01132743A patent/JP3086907B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6385355B1 (en) | 1999-03-15 | 2002-05-07 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Optical deflection element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3086907B2 (ja) | 2000-09-11 |
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