JPH0351825A - 光偏向器 - Google Patents
光偏向器Info
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- JPH0351825A JPH0351825A JP18589789A JP18589789A JPH0351825A JP H0351825 A JPH0351825 A JP H0351825A JP 18589789 A JP18589789 A JP 18589789A JP 18589789 A JP18589789 A JP 18589789A JP H0351825 A JPH0351825 A JP H0351825A
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Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
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
。
（従来の技術及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
。
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。又、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、
小型化及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云い難い。
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。又、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、
小型化及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云い難い。
本発明者等は、先に、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又はグレーテ
ィンからなる出力部を組み合わせた非機械式光偏向器を
提案した。（特願平！−１３２７４３号及び特願平１−
１３２７４４号参照）しかし、この装置において偏向角
を１０″−３０゜と大きくするには、実効屈折率の変化
を極めて大きくしなければならず、そのため実効屈折率
の変化を大きくできる電気光学効果等の極めて大きい特
殊な薄膜材料を用いる必要があった。
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又はグレーテ
ィンからなる出力部を組み合わせた非機械式光偏向器を
提案した。（特願平！−１３２７４３号及び特願平１−
１３２７４４号参照）しかし、この装置において偏向角
を１０″−３０゜と大きくするには、実効屈折率の変化
を極めて大きくしなければならず、そのため実効屈折率
の変化を大きくできる電気光学効果等の極めて大きい特
殊な薄膜材料を用いる必要があった。
しかしながら、導波路の膜厚を光伝搬方向に対し、垂直
方向に勾配をもたせ、且つ、従来の電気光学効果を用い
て導波路面内で偏向させる方式を併用すると、実効屈折
率は導波路の膜厚に影響されるので、偏向角αがｌ°程
度の値であっても、勾配の大きさによりプリズム又はグ
レーティング等によって導波光を取り出す出力部におけ
る実効屈折率の差を大きくすることができ、大きな偏向
角θを得られることを見出し、本願発明を完成するに至
ったもので、本発明の目的は電気光学効果等の大きい特
殊な材料を必要とせず、従来の偏向部を構成できる材料
を使用して大きな偏向角が得られる導波型光偏向器を提
供するにある。
方向に勾配をもたせ、且つ、従来の電気光学効果を用い
て導波路面内で偏向させる方式を併用すると、実効屈折
率は導波路の膜厚に影響されるので、偏向角αがｌ°程
度の値であっても、勾配の大きさによりプリズム又はグ
レーティング等によって導波光を取り出す出力部におけ
る実効屈折率の差を大きくすることができ、大きな偏向
角θを得られることを見出し、本願発明を完成するに至
ったもので、本発明の目的は電気光学効果等の大きい特
殊な材料を必要とせず、従来の偏向部を構成できる材料
を使用して大きな偏向角が得られる導波型光偏向器を提
供するにある。
（課題を解決するための手段）
すなわち、本発明は、一方が導波路内を伝搬する光の入
力部で、他方に出力部を有する光導波路と、該光導波路
の実効屈折率に変化を与える手段と、導波光の実効屈折
率に応じた角度で取り出す出力部とからなる光偏向器に
おいて、該光導波路の膜厚を光伝搬方向に対して垂直方
向に勾配をもたせたことを特徴とする光偏向器である。
力部で、他方に出力部を有する光導波路と、該光導波路
の実効屈折率に変化を与える手段と、導波光の実効屈折
率に応じた角度で取り出す出力部とからなる光偏向器に
おいて、該光導波路の膜厚を光伝搬方向に対して垂直方
向に勾配をもたせたことを特徴とする光偏向器である。
本発明について、更に詳細に述べる。
本発明の光偏向器の導波路としては１例えば、ＬｉＴａ
０．単結晶基板上にＬｉＮｂ０．薄膜を形成したもの、
ＬｉＮｂ０．単結晶基板上に５ｒＲＢａ、−、Ｎｂ、Ｏ
，（ＳＢＮ）薄膜を形成したもの、表層にＳｉｎ、薄膜
を形成したＳｉ基板上にＳＢＮ薄膜を形成したちのＧｄ
、 Ｇａ、 Ｏ，、（ＧＧＧ）、Ｎｄ。
０．単結晶基板上にＬｉＮｂ０．薄膜を形成したもの、
ＬｉＮｂ０．単結晶基板上に５ｒＲＢａ、−、Ｎｂ、Ｏ
，（ＳＢＮ）薄膜を形成したもの、表層にＳｉｎ、薄膜
を形成したＳｉ基板上にＳＢＮ薄膜を形成したちのＧｄ
、 Ｇａ、 Ｏ，、（ＧＧＧ）、Ｎｄ。
Ｇａ、 Ｏ，、（ＮｄＧＧ）、Ｓｍ、 Ｇａ、 Ｏ，、
（ＳｍＧＧ）等のガーネット単結晶基板上にＳＢＮ薄膜
を形成したもの、ＰｂＴｉ０．単結晶基板上にＢａＴｉ
０．薄膜を形成したもの、ＫＮｂＯ。
（ＳｍＧＧ）等のガーネット単結晶基板上にＳＢＮ薄膜
を形成したもの、ＰｂＴｉ０．単結晶基板上にＢａＴｉ
０．薄膜を形成したもの、ＫＮｂＯ。
単結晶基板上にＫ（Ｎｂ、Ｔａ、−、）Ｏ，（ＫＴＮ）
薄膜を形成したもの、ＰＬＺＴセラミックス基板上にＰ
ＬＺＴ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、
従来の、導波路面内における偏向部分を構成できる材料
、即ち電気光学効果、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、１ｉＴａｏ、、Ｐｂ
Ｔａ、 Ｏ，、ＳｂＳ １等を適用することもできる。
薄膜を形成したもの、ＰＬＺＴセラミックス基板上にＰ
ＬＺＴ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、
従来の、導波路面内における偏向部分を構成できる材料
、即ち電気光学効果、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、１ｉＴａｏ、、Ｐｂ
Ｔａ、 Ｏ，、ＳｂＳ １等を適用することもできる。
前記、導波路面内での光偏向を起こさせる具体的な手段
としては、電気光学効果、磁気光学効果、音響光学効果
、非線形光学効果などによる方法があり、例えば、音響
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５ＡＷ（表面弾性波）発振用の交差指（＜シ形）
電極を対向して設けて電圧を印加する方法がある。
としては、電気光学効果、磁気光学効果、音響光学効果
、非線形光学効果などによる方法があり、例えば、音響
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５ＡＷ（表面弾性波）発振用の交差指（＜シ形）
電極を対向して設けて電圧を印加する方法がある。
本発明の光偏向器の出力部はプリズム結合、グレーティ
ング結合のいずれでもよく、これらの出力部は入力部と
反対側の導波路上に設けられる。
ング結合のいずれでもよく、これらの出力部は入力部と
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
。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。
。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。
更に、この導波路は、この光偏向器によって変化される
導波光の割合を高め、偏向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。
導波光の割合を高め、偏向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上に
一方の端面を入力部とする導波路（＋）が形成される。
一方の端面を入力部とする導波路（＋）が形成される。
導波路（１）の膜厚ｄは、光の搬搬方向に対し、垂直方
向にｄ１〜ｄ、の勾配を有する。入力部より距離りの点
に出力部３を設け、入力部と出力部との間に、導波路中
の光の実効屈折率を変化させる手段、例えば音響光学効
果により導波路面内で光偏向を行う偏向部２を設ける。
向にｄ１〜ｄ、の勾配を有する。入力部より距離りの点
に出力部３を設け、入力部と出力部との間に、導波路中
の光の実効屈折率を変化させる手段、例えば音響光学効
果により導波路面内で光偏向を行う偏向部２を設ける。
しかして、導波路の膜厚と実効屈折率との関係を示すと
、第２図のように変化する。
、第２図のように変化する。
したがって、端面の入力部より入射したレーザー光が導
波路面内で角度α°偏向されると、Ａ点の膜厚とＢ点の
膜厚とが相違するため実効屈折率は、第２図のＮＡから
Ｎ８に移行し、その間に大きな実効屈折率の差が生じ、
その結果、角度θ°大きく偏向される。
波路面内で角度α°偏向されると、Ａ点の膜厚とＢ点の
膜厚とが相違するため実効屈折率は、第２図のＮＡから
Ｎ８に移行し、その間に大きな実効屈折率の差が生じ、
その結果、角度θ°大きく偏向される。
（作 用）
この方式は、前述の特願平１−１３２７４３号及び特願
平１−１３２７４４号の特許出願のものとは異なり、同
一膜厚部分を導波する導波光の実効屈折率を外部信号に
より、変化させるのではなく、導波光を従来知られてい
る導波路面内で偏向させる方法を用いて偏向させるもの
である。導波路膜厚が均一ならば、導波路面内で方向が
変わっただけでは導波光の実効屈折率は変化せず、した
がって、プリズム或いはグレーティングの出力部からの
出射角も変化しない。しかし、予め膜厚にテーパを設け
ておくことにより、第２図に示したように、膜厚によっ
て実効屈折率が異なり、出力部からの出射角が変化し、
導波路面に垂直な方向の光偏向が可能となるのである。
平１−１３２７４４号の特許出願のものとは異なり、同
一膜厚部分を導波する導波光の実効屈折率を外部信号に
より、変化させるのではなく、導波光を従来知られてい
る導波路面内で偏向させる方法を用いて偏向させるもの
である。導波路膜厚が均一ならば、導波路面内で方向が
変わっただけでは導波光の実効屈折率は変化せず、した
がって、プリズム或いはグレーティングの出力部からの
出射角も変化しない。しかし、予め膜厚にテーパを設け
ておくことにより、第２図に示したように、膜厚によっ
て実効屈折率が異なり、出力部からの出射角が変化し、
導波路面に垂直な方向の光偏向が可能となるのである。
以下、本発明を実施例により、更に具体的に説明する。
実施例１
ＲＦスパッタ法により、ＡＱ、０．基板上に、厚さ１．
０μｍのＬｉＮｂ０．単結晶薄膜を成長させた。定盤を
使用したラッピングにより、薄膜表面を鏡面研磨し、か
つテーパをもたせた。このテーパに沿った方向を端面と
し、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。フォトリソグラフィー、ＲＦスパッタ法により
導波路上の導波経路の両側に、表面弾性波発生用のＡα
電極を１対形成した。
０μｍのＬｉＮｂ０．単結晶薄膜を成長させた。定盤を
使用したラッピングにより、薄膜表面を鏡面研磨し、か
つテーパをもたせた。このテーパに沿った方向を端面と
し、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。フォトリソグラフィー、ＲＦスパッタ法により
導波路上の導波経路の両側に、表面弾性波発生用のＡα
電極を１対形成した。
この電極に電界を印加することにより、表面弾性波が発
生し、それによって導波光は導波路面内でαＳ１°だけ
偏向される。研磨した端面と反対側の導波路上に、ルチ
ル（Ｔｉｅ、）プリズムを装荷した。
生し、それによって導波光は導波路面内でαＳ１°だけ
偏向される。研磨した端面と反対側の導波路上に、ルチ
ル（Ｔｉｅ、）プリズムを装荷した。
電極に電界を印加したところ、波長０．６３３μｍｌの
１ｉｅＮｅレーザーを光源としたとき出射光のプリズム
からの出射角は、θ、・３．４°よりθ、・３１．８°
と２８．４度変化し、光偏向器として充分実用的な値を
示した。
１ｉｅＮｅレーザーを光源としたとき出射光のプリズム
からの出射角は、θ、・３．４°よりθ、・３１．８°
と２８．４度変化し、光偏向器として充分実用的な値を
示した。
実施例２
ＲＦスパッタ法により、ＧＧＧ基板上に、厚さ１．０μ
ｍの５ＢＮ７５ （Ｓｒｏ、 ７ ａＢａｏ、 ｘ ６
Ｎｔ）＊ ｏ、 ）単結晶薄膜を成長させた。実施例１
と同様に、表面研磨、端面研磨、ＡＱ電極形成を行なっ
た。この電極に電界を印加することにより、表面弾性波
が発生し、それによって導波光は導波路面内でα＝ｔ＠
だけ偏向される。
ｍの５ＢＮ７５ （Ｓｒｏ、 ７ ａＢａｏ、 ｘ ６
Ｎｔ）＊ ｏ、 ）単結晶薄膜を成長させた。実施例１
と同様に、表面研磨、端面研磨、ＡＱ電極形成を行なっ
た。この電極に電界を印加することにより、表面弾性波
が発生し、それによって導波光は導波路面内でα＝ｔ＠
だけ偏向される。
研磨した端面と反対側の導波路上に、ルチル（ＴｉＯｌ
）プリズムを装荷した。電極に電界を印加したところ、
波長０．６３３μ風のＨｅ−Ｎｅレーザーを光源とした
とき出射光のプリズムからの出射角は、θ２０．１’よ
りθ、・３９．７°と１９．６度変化し、光偏向器とし
て充分実用的な値を示した。
）プリズムを装荷した。電極に電界を印加したところ、
波長０．６３３μ風のＨｅ−Ｎｅレーザーを光源とした
とき出射光のプリズムからの出射角は、θ２０．１’よ
りθ、・３９．７°と１９．６度変化し、光偏向器とし
て充分実用的な値を示した。
実施例３
ＲＦスパッタ法により、ＡＱ、０．基板上に、厚さ１．
０μＩのＬｉＮｂ０．単結晶薄膜を成長させた。定盤を
使用したラッピングにより、薄膜表面を鏡面研磨し、か
つテーパをもたせた。このテーパに沿った方向を端面と
し、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。フォトリソグラフィー、ＲＦスパッタ法により
導波路上の導波経路の両側に、表面弾性波発生用のＡＱ
電極を１対形成した。
０μＩのＬｉＮｂ０．単結晶薄膜を成長させた。定盤を
使用したラッピングにより、薄膜表面を鏡面研磨し、か
つテーパをもたせた。このテーパに沿った方向を端面と
し、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。フォトリソグラフィー、ＲＦスパッタ法により
導波路上の導波経路の両側に、表面弾性波発生用のＡＱ
電極を１対形成した。
この電極に電界を印加することにより、表面弾性波が発
生し、それによって導波光は導波路面内でα・Ｉ’だけ
偏向される。研磨した端面と反対側の導波路上に、電子
線ビームリソグラフィを用いてグレーティング周期０．
５μｍのグレーティングを形成した。電極に±５０Ｖの
電極を印加したところ、波長０．６３３μｍのＨｅ−Ｎ
ｅレーザーを光源としたとき出射光のグレーティングか
らの出射角は、０８８．０’よりθ、＝７０，１°と１
７．９度変化し、光偏向器として充分実用的な値を示し
た。
生し、それによって導波光は導波路面内でα・Ｉ’だけ
偏向される。研磨した端面と反対側の導波路上に、電子
線ビームリソグラフィを用いてグレーティング周期０．
５μｍのグレーティングを形成した。電極に±５０Ｖの
電極を印加したところ、波長０．６３３μｍのＨｅ−Ｎ
ｅレーザーを光源としたとき出射光のグレーティングか
らの出射角は、０８８．０’よりθ、＝７０，１°と１
７．９度変化し、光偏向器として充分実用的な値を示し
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の偏向角度に比べ
、高速化、小型化が可能であり、又電気的な制御手段を
適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。
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の偏向角度に比べ
、高速化、小型化が可能であり、又電気的な制御手段を
適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であ
り、第２図は本発明にかかる光偏向器の導波路の厚さと
実効屈折率の関係を示す説明図である。
り、第２図は本発明にかかる光偏向器の導波路の厚さと
実効屈折率の関係を示す説明図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、一方が導波路内を伝搬する光の入力部で、他方に出
力部を有する光導波路と、該光導波路の実効屈折率に変
化を与える手段と、導波光の実効屈折率に応じた角度で
取り出す出力部とからなる光偏向器において、該光導波
路の膜厚を光伝搬方向に対して垂直方向に勾配をもたせ
た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第１項記載の光
偏向器。 ３、導波路が単一モード導波路である請求項第１項記載
の光偏向器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18589789A JPH0351825A (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 光偏向器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18589789A JPH0351825A (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 光偏向器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0351825A true JPH0351825A (ja) | 1991-03-06 |
Family
ID=16178796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18589789A Pending JPH0351825A (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 光偏向器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0351825A (ja) |
-
1989
- 1989-07-20 JP JP18589789A patent/JPH0351825A/ja active Pending
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